25.Типы корпусов самолетов

Корпус самолета служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов, оборудования. К корпусу крепятся крылья, оперение, часто силовая установка и другие агрегаты самолета. Общие требования, предъявляемые к самолету и его агрегатам, изложены в разд. II. Отметим лишь некоторые специфические требования, относящиеся к корпусу самолета. 1) Для ослабления интерференции и уменьшения лобового сопротивления самолета необходимо плавно сопрягать корпус с примыкающими к нему частями самолета. 2) Так как прогибы и закручивание корпуса влияют на углы атаки оперения, то жесткость конструкции корпуса на изгиб и кручение должна обеспечить достаточную эффективность горизонталь, кого и вертикального оперений на всех режимах. 3) Удобство размещения экипажа, пассажиров, оборудования и грузов. Удобство загрузки и выгрузки самолета. 4) Звукоизоляция. Создание нормальных условий для экипажа и пассажиров на больших высотах, при низких температурах окружающего воздуха. 5) Обеспечение удобного входа и возможности быстрого покидания самолета экипажем, особенно при авариях. 6) Минимальное затенение обзора летчику, особенно при по садке самолета. 7) Максимальное использование внутренних объемов. Корпусы самолетов подразделяются на фюзеляжи, лодки и гондолы. Под фюзеляжем понимают корпус сухопутного самолета, на котором расположены вертикальное и горизонтальное оперения. Корпусом гидросамолета является лодка, которая, кроме указанного выше назначения, служит также для обеспечения взлета с воды и посадки на воду. Лодка, как и фюзеляж, несет на себе оперение, но отличается от фюзеляжа внешними формами (обводами нижней части), обеспечивающими ее «мореходные» качества. Гондола является корпусом без оперения. На самолетах, имеющих гондолу, оперение поддерживается двумя балками, крепящимися к крылу. Такие самолеты называют двухбалочными. В книге рассматриваются сухопутные самолеты, поэтому данная глава посвящена описанию конструкций фюзеляжей.

26.Внешние формы фюзеляжей

Внеишие формы фюзеляжа определяются требованиями аэродинамики и назначением самолета. Поперечное сечение фюзеляжа может быть прямоугольным, круглым, овальным и комбинированным. Каждая из этих форм имеет свои преимущества и недостатки.

В аэродинамическом отношении лучшим является круглый фюзеляж, так как по сравнению с другими он при одинаковом объеме имеет наименьшую поверхность, а следовательно, и наименьшее сопротивление трения. При среднем расположении крьша получается и малое сопротивление интерференции. Круглая форма целесообразна для герметизированных отсеков фюзеляжа. Криволинейная обшивка имеет более высокие критические напряжения.

К преимуществам прямоугольного фюзеляжа следует отнести большую простоту изготовления и возможность лучшего использования внутренних объемов для размещения пассажиров, грузов, оборудованиями т.п.

OcHOBHbiMH формами, поперечного сечения фюзеляжей современных самолетов являются круглая или комбинированная.

При виде сбоку форма фюзеляжа, как правило, несимметричная. В носовой части размещается кабина пилота. У одноместных самолетов фонарь кабины вьшолняется в виде надстройки. Высота фонаря должна обеспечить требуемый обзор, а очертания его должны быть выбраны с учетом получения наименьшего сопротивления.

У тяжелых самолетов габаритные размеры фюзеляжа позволяют вписать кабину шшотав обводы фюзеляжа, но для улучшения обзора передняя часть фонаря образует уступ. Носовая часть фюзеляжей сверхзвуковых самолетов делается заостренной, с тем, чтобы обеспечить возникновение косых скачков, дающих меньшее сопротивление.

Форма хвостовой части фюзеляжа во многом определяется необходимостью размещения тех или иных грузов, агрегатов и т.п. Так, на рис. 9.1, а

показана форма фюзеляжа, в хвостовой части которого расположен турбореактивный двигатель, на рис. 9.1,6 - форма фюзеляжа транспортного са- молета, у которого для упрощения погрузки и разгрузки больших грузов ( автомобилей, танков и т.п.) люк расположен в задней части фюзеляжа.

Очертания хвостовой части фюзеляжа при виде сбоку выбираются из условий обеспечения посадочного угла атаки а при наименьшей высоте шасси и обеспечения необходимого выноса горизонтального оперения hp (рис. 9.1, в), чтобы исключить его попадание в спутную струю крыла.

При виде сверху фюзеляж имеет симметричную форму. У самолетов, летающих на больших околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, фюзеляж в зоне сопряжения с ним крыла очень часто поджат , т.е. вьшол-няется с соблюдением правила площадей с целью получения наименьшего лобового сопротивления (рис. 9.2).

Кроме фонаря кабины пилота фюзеляж может иметь и ряд других над- строек: стрелковые башни, прицельные станции и т.д.

Фюзеляж характеризуется следующими основными параметрами;

длиной Ьф;

диаметром миделевого (наибольшего по площади) сечения Рф, или высотой Н и шириной В миделевого сечения; удлинением \ф Ьф/Вф.

Здесь ОГф = 2/Ц/7, ,

где 8ф - площадь миделевого сечения. .

Площадь миделевого сечения фюзеляжа при выполнении требований размещения в нем кабин, агрегатов, грузов и т.п. должна быть минимальной. Для одноместных самолетов миделево сечение определяется либо размерами кабины пилота, либо размерами двигателя, если последний расположен в фюзеляже, для тяжелых самолетов - размерами пассажирской или грузовой кабин или размерами отсеков для размещения тех или иных агрегатов оборудования и т.п.

Длина фюзеляжа определяется требованиями получения необходимого плета горизонтального оперения, требованиями центровки и компоновки самолета. .

Большое влияние на лобовое сопротивление фюзеляжа оказьшаетего удлинение. Лобово.е сопротивление фюзеляжа складьшается из сопротивления трения, сопротивления давления и волнового сопротивления. При

Рис. 9.2. Форма фюзеляжа сверхзвукового самолета, выполненного в соответствии с правилом площадей

докритических скоростях полета большую часть лобового сопротивления составляет сопротивление трения, величина которого пропорциональна площади поверхности фюзеляжа. Поэтому увеличение длины фюзеляжа при заданной площади миделевого сечения, т.е. увеличение Хф, приводящее к увеличению площади его поверхности, вызывает рост лобового сопротивления. С точки зрения минимума лобового сопротивления желательно, чтобы удлинение фюзеляжей таких самолетов находилось в пределах Лф = 4.. .8, если при этом удовлетворяются требования компоновки й центровки- При числах М>М основную ча1сть сопротивления фюзеляжа составляет волновое сопротивление. Увеличение удлинения фюзеляжа приводит к снижению волного сопротивления. Поэтому для сверхзвукоЬых самолетов наиболее выгодным является удлинение \ = 10.. .12.

. Габаритные размеры фюзеляжа, его форма в поперечнЪм сечении и при виде сбоку и сверху зависят от ряда часто противоречивых требований. Задача конструктора состоит в выборе оптимального варианта, наиболее полно отвечающего назначению самолета и обеспечивающего получение хороших аэродинамических характеристик. -