Ρабота 8. Размещение и крепление двигателей на летательных аппаратах

Общие сведения

Силовая установка самолета представляет собой систему, обеспечивающую создание тяги, необходимой для перемещения самолета в пространстве.

Основными частями силовой установки являются;

а) двигатель с системами запуска и управления, узлами подвески и обтекателями (капотами);

б) воздушный винт (для силовых установок с поршневыми, турбо­винтовыми и турбовентиляторными двигателями);

в) топливная система, расположенная вне двигателя;

г) системы всасывания (кроме силовых установок с ракетными двигателями) и выхлопа отработанных газов;

д) дополнительные системы: маслопитания, охлаждения, дренажа, нейтральных газов, противопожарная, противообледенительная и другие.

В настоящее время на самолетах устанавливаются силовые установки с различными типами двигателей: поршневые, турбовинтовые, двухконтурные, турбовентиляторные (пропфены), турбореактивные, прямоточные, ракетные и другие двигатели и их комбинации.

Тип двигателей, их количество и расположение на самолете определяются на основании летно-технических требований: скорости, высотности, цельности, грузоподъемности, скороподъемности и прочее.

К размещению и креплению двигателей на самолете предъявляются следующие основные требования:

а) выгодное с аэродинамической точки зрения расположение силовой установки на самолете;

б) минимальные потери в системах всасывания и выхлопа;

в) обеспечение заданных характеристик устойчивости и управляемости самолета,

г) удовлетворение требованиям центровки;

д) поглощение вибраций от несбалансированности вращающихся частей двигателя, винта и нестабильности потока газов внутри двигателя;

е) компенсация узлами крепления температурных перемещений корпуса двигателя;

ж) обеспечение прочности элементов крепления двигателей, гондол, капотов;

з) быстрое снятие и установка двигателя и его агрегатов на самолет;

и) легкий доступ для осмотра, регулировки и ремонта двигателя и его агрегатов;

к) обеспечение живучести (для военных самолетов), выраженное в малой поражаемости в боевых условиях;

л) пожарная безопасность;

м) защищенность всасывающего устройства от попадания с поверхности аэродрома посторонних предметов.

Компоновка двигателей на самолете весьма разнообразна. Место установки двигателя зависит от общей компоновки летательного аппарата. В настоящее время применяются следующие способы (схемы) размещения двигателей: в фюзеляже (в носовой или хвостовой части);

на крыле (в корневой части крыла; в средней части крыла; на конце крыла; на пилонах под крылом; на горизонтальных пилонах по бокам хвостовой части фюзеляжа).

Размещение двигателей в фюзеляже обеспечивает минимальное дополнительное сопротивление от силовой установки и небольшое ее влияние на устойчивость и управляемость самолета. При этом практически отсутствуют влияние струи выхлопных газов на хвостовое оперение. Кроме того, при таком размещении двигателей обеспечивается минимальный вес узлов крепления двигателей. При размещении двигателей в фюзеляже воздухозаборники могут быть расположены в носовой части фюзеляжа, по бокам фюзеляжа, сверху или снизу фюзеляжа, в поршневых частях крыла. Для снижения потерь на входе в воздухозаборник предусматривают систему отсоса пограничного слоя.

Двигатели, расположенные в корневой части крыла, также создают относительно небольшое дополнительное сопротивление и незначительно влияют на балансировку самолета при отказе одного из них. Недостатками такого расположения являются повышенные вибрационные нагрузки обшивки фюзеляжа от реактивной струи, высокий уровень шума в кабине, повышенная пожароопасность.

При расположении двигателей в средней части или на концах крыла эти недостатки частично устраняются. Кроме того, двигатели, разнесенные по размаху крыла, обеспечивают его разгрузку в полете, что ведет к уменьшению веса конструкции крыла.

На современных самолетах двигатели часто располагают на пилонах под крылом. Такая схема обеспечивает высокое аэродинамическое качество крыла; малые потери на всасывании и на выхлопе; увеличении критической скорости флаттера (за счет смещения вперед центров тяжести сечений крыла, где размещены двигатели); удобство обслуживания. Недостатком схемы является влияние тяги двигателей не только на путевую, но и на продольную устойчивость самолета.

Размещение двигателей на горизонтальных пилонах по бокам хвостовой части фюзеляжа имеет следующие достоинства: обеспечение аэродинамически чистого крыла; малый уровень шума и вибраций в кабинке пониженная возможность попадания в двигатель посторонних предметов малый

разворачивающий момент при отказе одного из двигателей. Вместе с тем эта схема приводит к увеличению веса конструкции фюзеляжа и веса крыла (нет нагрузки от массовых сил двигателей в полете). Кроме того, увеличивается длина топливопроводов,

Вспомогательные силовые установки обычно размещаются в хвостовой части фюзеляжа. Они служат для заправки топливной системы самолета, запуска двигателей, обогрева крыла и оперения, кондиционирования воздуха в пассажирской кабине.

Поршневые и турбовинтовые двигатели на самолете обычно крепятся с помощью стержневых статически неопределимых пространственных ферм или специальных моторов. Турбореактивные двигатели крепятся либо к моторным рамам, либо к пилонам, либо к специальным балкам, выступающим из фюзеляжа. К конструкции самолета двигатели крепят узлами, передающими нагрузки, и узлами, регулирующими его положение. Первые обычно расположены вблизи центра масс двигателя, вторые - на некотором расстоянии.

Силовые установки вертолетов в зависимости от размещения делятся на две группы внутренние, расположенные внутри фюзеляжа, и внешние, расположенные в отдельных гондолах или сверху фюзеляжа. Конструкция крепления двигателей на вертолетах аналогична конструкциям крепления двигателей на самолетах. При этом должна быть обеспечена возможность регулирования креплений двигателя для соединения вала двигателя с редуктором.

Содержание работы

1. Дать обоснование компоновки двигателей на заданном лета­тельном аппарате указать достоинства и недостатки выбранной схемы.

2. Начертить установку двигателя на летательном аппарате (по указанию преподавателя) с необходимыми поясняющими сечениями.

3. Дать эскиз упругого подкоса-амортизатора, служащего для поглощения вибраций двигателя и винта.

4. Начертить регулируемый воздухозаборник или гондолу двигателя (по указанию преподавателя).

5. Дать эскиз и описать конструкцию одной из частей силовой установки летательного аппарата (по указанию преподавателя).

Указания к выполнению работы

1. В обосновании компоновки учесть тип двигателей, их количество и расположение на летательном аппарате.

2. При описании крепления двигателя к конструкции самолета или вертолета двигатель можно изображать схематически. Эскиз фермы или моторной рамы выполняется либо в изометрии, либо в двух проекциях. Для показа сил, действующих на ферму или мотораму, последние изображаются схематично.

3. Эскиз упругого подкоса-амортизатора /демпфера/ выполняется в масштабе с указанием материалов, из которых он изготовлен.

4. Регулируемый воздухозаборник или гондола двигателя вычерчи­вается с соблюдением масштаба либо в изометрии, либо в двух проекциях. При этом желательно показать несколько характерных сечений.

5. В качестве эскизируемых частей силовой установки летательного аппарата берутся воздушный винт или вентилятор, выхлопное устройство, топливный бак, масляный радиатор, противопожарная про- водка с разбрызгивателями и прочее.

Вопросы для самопроверки

1. Назначение и основные элементы силовой установки самолета.

2. Требования, предъявляемые к размещению и креплению двигателей на самолете.

3. Схемы размещения двигателей, их достоинства и недостатки.

4. Крепление двигателей на самолете и его конструкции.

5. Конструкции гондол, воздухозаборников и выхлопных устройств.

6. Конструкции элементов топливной системы.

7. Дополнительные системы силовой установки.

8. Особенности размещения силовых установок на вертолетах.