Глава 7 аэродинамическая компоновка летательных аппаратов

7.1. Геометрические параметры обтекаемых тел

   Летно-технические характеристики ЛА во многом определяются его аэродинамической компоновкой.     Аэродинамическая компоновка как процесс - это выбор схемы взаимного расположения и геометрических параметров основных частей ЛА, обтекаемых воздухом в процессе полета, увязка их между собой с целью получения таких аэродинамических характеристик ЛА ( C_Ya, C_X a , K_a и др.), которые позволили бы проектируемому ЛА выполнить поставленные задачи.

Рис. 7.1. Основные части самолета (на примере АН-14 ОКБ им. О.К.Антонова)

   Аэродинамическая компоновка (аэродинамическое проектирование) ЛА тесно связана с проектированием конструкции, выбором параметров силовой установки ЛА и т. д. Так, например, очевидно, что самолет с убирающимся в полете шасси будет иметь меньшее лобовое сопротивление на основных режимах полета, чем самолет с неубирающимся шасси. Однако масса самолета с убирающимся шасси при прочих равных условиях будет больше массы самолета с неубирающимся шасси за счет системы уборки, ниш для уборки шасси, более сложной конструкции стоек шасси. Это потребует увеличения мощности двигателя, соответственно, увеличения расхода топлива и т. д. И для легких нескоростных самолетов может оказаться более выгодным не убирающееся в полете шасси. Таким образом, при выборе форм, геометрических параметров частей легкого сравнительно нескоростного самолета приходится рассматривать как минимум два варианта возможных решений (самолеты с убирающимся и неубирающимся шасси), учитывая при этом не только изменения аэродинамических характеристик, но и изменения массы самолета, потребной тяги двигателя и т. д.
   Следовательно, аэродинамическое проектирование является неотъемлемой частью проектирования ЛА в целом.
   Аэродинамическая компоновка как результат аэродинамического проектирования - это облик ЛА, формы, размеры и взаимное расположение его обтекаемых частей.
   Рассмотрим основные геометрические параметры частей самолета, обтекаемых потоком в полете.
   Несущими частями самолета (в аэродинамическом аспекте) называются обтекаемые потоком части самолета, создающие подъемную силу и силы, обеспечивающие устойчивость движения и управляемость самолета. Это (рис. 7.1) крыло 1, горизонтальное оперение 2 и вертикальное оперение 3 самолета.
   Ненесущими частями самолета называются обтекаемые потоком части самолета, доля подъемной силы которых пренебрежимо мала по сравнению с подъемной силой несущих частей. Это фюзеляж(корпус) 4 и мотогондолы 5.

7.1.1. Геометрические параметры несущей поверхности (крыла)

   Форма горизонтального и вертикального оперения самолета описывается теми же параметрами, что и форма крыла.    Форма крыла в плане появляется в результате компромисса между требованиями аэродинамики, прочности, технологии и т. п. и описывается отрезками прямых, кривых (второго и более высоких порядков) или их комбинацией. Обратите внимание на формы крыльев самолетов, показанных на рис. 7.2 (масштабы самолетов - разные). 

Рис. 7.2. Различные формы в плане несущих поверхностей самолетов: а - АНТ-5; б - По-2; г - Як-40; д - HFB-320 (ФРГ); е - К-2; ж - Ту-144; з - Ан-28; и - Ил-62

   Крыльям, форма в плане которых ограничивается простейшими кривыми второго порядка, иногда дают названия по названию соответствующей кривой: "эллиптическое" (эллипсовидное) крыло (рис. 7.2,е), "параболическое крыло с прямой задней кромкой" (рис. 7.2,в).
   Крыльям более сложных очертаний иногда дают даже специальные названия: "серповидное" (форма крыла напоминает очертания серпа), "оживальное" ("готическое") (рис. 7.2,ж).
   Для крыльев простых очертаний (рис. 7.3) основными геометрическими параметрами являются параметры, представленные на рис. 7.4. 
   Хорда (от греч.chorde - струна) - длина отрезка линии, ограниченного носиком и хвостиком сечения крыла вертикальной плоскостью в направлении полета. Обычно концевая хорда крыла самолета меньше корневой.