2 Вопрос «аэродинамическая компоновка самолета»

Разработка современного самолёта - технически сложная задача, в основе решения которой лежат зачастую вступающие в противоречие особенности аэродинамики больших и малых скоростей, требования достижения оптимальных значений массы и прочности, а также вопросы обеспечения технологичности и эксплуатации.

Схема и аэродинамическая компоновка самолёта Ил-76, параметры крыла, фюзеляжа, оперения, гондол двигателей и их взаимное расположение определены техническими требованиями, предъявляемыми к самолёту:

- обеспечение характеристик по перевозимой нагрузке на дальность при заданной скорости полёта;

- достижение малых скоростей на взлете и посадке;

- получение необходимых пилотажных характеристик;

- обеспечение требуемого уровня безопасности полёта широком диапазоне эксплуатационных условий;

- необходимость эксплуатации с грунтовых аэродромов;

- получение малых (для такого класса самолётов) взлётно-посадочных дистанций.

Успешное создание эффективного надежного и безопасного ВТС должно сопровождаться обеспечением во всем диапазоне ожидаемых эксплуатационных условий аэродинамического совершенства которое можно характеризовать уровнем аэродинамического качества несущими свойствами, устойчивостью и эффективностью поверхностей управления.

Максимальное аэродинамическое качество дозвукового самолёта в значительной степени определяется аэродинамической компоновкой крыла и зависит от того, насколько рационально выбрана схема самолёта и скомпонованы основные элементы планера.

Необходимые несущие свойства самолёта на взлёте и посадке, как правило достигается применением на крыле средств увеличения подъёмной силы.

Характеристики устойчивости самолёта зависят от того, насколько эффективно работает оперение, а характеристики управляемости обеспечиваются применением на крыле и оперении поверхностей управления, сохраняющих свою эффективность в широком диапазоне эксплуатационных условий.

На аэродинамику самолёта оказывают большое влияние формы и размеры фюзеляжа, а также расположение двигателей.

Аэродинамическое совершенство самолёта Ил-76 базируется на примене-нии наиболее рациональных конструктивно-компоновочных решений.

Выполнение заданных технических требований обеспечено разработанной аэродинамической компоновкой с использованием схемы самолёта с высокорасположенным стреловидным крылом достаточно большого удлинения и Т-образным стреловидным оперением, плавных обводов, фюзеляжем с незначительным отгибом вверх хвостовой части и размещением двигателей на пилонах под крылом.

С точки зрения аэродинамики высокоплан имеет особенности.

Преимущества:

1. благоприятная интерференция крыла с фюзеляжем в широком диапазоне углов атаки без специальных конструктивных мероприятий;

2. отсутствие "провалов", подъёмной силы на крыле в зоне фюзеляжа;

3. повышается поперечная устойчивость;

4. улучшается защита двигателей от засасывания посторон­них частиц с поверхности ВПП.

Недостатки:

1. трудность компоновки шасси;

2. необходимость введения силовых шпангоутов для крепления крыла и шасси;

3. неудобство обслуживания силовой установки;

4. увеличение веса вертикального оперения.

Высокоплан дает прирост веса до 3%.

Для обеспечения погрузки-разгрузки самолёта применяются открывающиеся створки, занимающие значительное пространство конструкции хвостовой части фюзеляжа. Это потребовало разместить ГО на вершине киля.

Такое расположение ГО благоприятно сказалось на эффективности как ВО, за счёт увеличения его несущих свойств, так и ГО, за счёт увеличения плеча относительно центра тяжести самолёта. Недостаток - большой вес киля.

Каждая схема размещения двигателей на самолёте имеет свои особенности. Для каждой схемы требуется обеспечить возможность нормальной работы двигателей во всем диапазоне эксплуатационных условий при наименьшем неблагоприятном влиянии на аэродинамику самолета.

Размещение на самолёте Ил-76 двигателей на пилонах под крылом имеет определенные преимущества:

1. Двигатели разгружают крыло в полёте от избирающего момента, а следовательно уменьшается масса крыла (на 10-15%);

2. Обеспечиваются минимальные потери на входе в воздухо­заборники, а также равномерность полей скоростей до углов атаки и скольжения, превышающих предельные при нормальной эксплуатации;

3. Обеспечивается минимально возможная вредная интерференция;

4. Двигатели не создают заметного дополнительного продольного момента вектора тяги при изменении режима работы двигателей, поскольку линия действия тяги проходит вблизи центра тяжести самолёта по высоте;

5. Улучшается использование взлётно-посадочной механизации по перед-ней и задней кромках крыла.

Недостаток - большой разворачивающий момент при отказе крайних двигателей.

Выбранная аэродинамическая компоновка крыла, оперения и принятое размещение двигателей на пилонах под крылом позволили получить благоприятный характер изменения аэродинамических характеристик в широком диапазоне углов атаки и чисел М, что является залогом безопасной эксплуатации.