1.2. Основы конструкции самолета

1.2.1. Основные составные части самолета

Любой самолет состоит из планера, силовой установки и бортового оборудования.

Состав планера:

- крыло – характеризуется формой и площадью крыла в плане, размахом, хордой, толщиной и формой профиля; конструктивно-силовой схемой;

- фюзеляж – характеризуется длиной, площадью миделя F_М, объемом, формой поперечного сечения, конструктивно-силовой схемой;

- оперение (с рулями, цельно-поворотное, функциональное);

- шасси (колесное, лыжное, поплавковое).

Состав силовой установки:

- авиационный двигатель с системами, обеспечивающими его работу – предназначен для приведения в движение ЛА (поршневые, воздушно-реактивные, ракетные);

- движитель – предназначен для создания реактивной тяги путем отбрасывания воздуха со скоростью, которая больше скорости набегающего потока (воздушный винт, несущий винт вертолета).

Состав бортового оборудования:

- энергетическая система – предназначена для получения, распределения и питания энергией потребителей ЛА;

- пилотажно-навигационное и радиоэлектронное оборудование – предназначено для решения задач навигации и управления ЛА (определение пилотажно-навигационных параметров, определение отклонений от заданной траектории полета, формирование команд управления движением центром масс на заданной траектории, формирование команд управления движением ЛА относительно центра масс, индикация пилотажно-навигационных параметров, формирование и выдача сигналов предупреждения о возможности выхода ЛА на критические режимы полета и об отказах аппаратуры);

- система управления ЛА – предназначена для отклонения органов управления ЛА для требуемого изменения положения ЛА в пространстве или поддержания заданного его положения при действии различных возмущений. Система управления включает в себя командные рычаги (штурвальная колонка или штурвал, педали управления по направлению и т.п.), жесткую (тяги, качалки и т.д.), гибкую (тросы) и электропроводку, гидро и электроусилители;

- система вооружения (для ЛА военного назначения) – предназначена для размещения на ЛА и боевого применения средств поражения (пулеметы, пушки, ракеты, бомбы, системы подвески, сброса, прицеливания, наведения управления);

- специальные системы (пожаротушения, аварийного покидания самолета, кондиционирования, транспортная и т. п.).

1.2.1.1. Крыло

Крыло является несущей поверхностью, создающей основную подъемную силу, а так же обеспечивает поперечную устойчивость ЛА. На крыле размещаются механизация и органы управления (элероны, закрылки, интерцепторы, предкрылки, элевоны). Иногда на крыле крепятся шасси и двигатели, а так же вооружение. Внутренний объем обычно используется для размещения топлива (баки-кессоны)

Ф

Рис. 1.11. Форма крыла

орма крыла, и его размеры определяются назначением ЛА. Различают крылья фиксированной и изменяемой в полете геометрии. Крыло фиксированной геометрии по форме в плане может быть трапециевидным, прямой и обратной стреловидности, треугольным, ромбовидным (рис. 1.11, а – д). Готическое – треугольное крыло с передней кромкой параболической формы (рис. 1.11, е). Крыло эллиптической формы (рис. 1.11, ж) обладает минимальным индуктивным сопротивлением.

Желание конструкторов добиться наиболее полного удовлетворения противоречивых требований предъявляемых к многорежимным самолетам привело к появлению крыльев сложной формы. Такие крылья имеют оптимальные характеристики во всем диапазоне скоростей полета от малых дозвуковых до больших сверхзвуковых. К крыльям сложной формы относятся трапециевидное крыло малого удлинения с передними (а возможно и задними) наплывами (рис. 1.11, з), а так же оживальное крыло (рис. 1.11, и).

Наиболее полно удовлетворяют требованиям к многорежимным самолетам крылья изменяемой в полете стреловидности: симметричное (рис. 1.11, к), ассиметричное (рис. 1.11, л) и Х-образное (рис. 1.11, м).

К

Рис. 1.12. Конструкция простейшего крыла

онструкция крыла должна обеспечивать статическую и усталостную прочность, восприятие и передачу всех действующих на крыло сил и моментов к фюзеляжу ЛА. Прочность крыла определяется прочностью силовой конструкции. Силовой набор крыла состоит обычно из лонжеронов (рис. 1.12, 2, 8), воспринимающих изгибающие моменты и поперечные силы, нервюр (рис. 1.12, 4, 7), подпирающих обшивку в поперечном направлении и обеспечивающих вместе с ней (рис. 1.12, 9) заданную форму профиля крыла, стрингеров (рис. 1.12, 6), подпирающих обшивку в продольном направлении.

Действующие на крыло силы и моменты передаются к фюзеляжу ЛА через узлы крепления крыла (рис. 1.12, 3, 5).

Важной характеристикой крыла является удельная нагрузка на крыло – отношении веса ЛА к характерной площади крыла G_ЛА /S. Удельная нагрузка показывает величину веса ЛА, приходящуюся на единицу площади крыла и характеризует несущие свойства ЛА. От нее зависят высота полета, взлетная и посадочная скорости, длина взлетной и посадочной дистанций, а так же маневренные характеристики. Удельная нагрузка изменяется в течение полета, так как изменяется вес самолета (выработка топлива, применение вооружения и т.п.) и площадь крыла вследствие применения механизации (выдвижные закрылки и предкрылки) и изменение стреловидности.

В горизонтальном полете, при взлете и посадке подъемная сила Y равна весу ЛА:

, (1.6)

следовательно, удельная нагрузка в горизонтальном полете

(1.7)

П

Рис. 1.13. Изменение

стреловидности крыла в полете

ри условии обеспечения Y = G_ЛА, с увеличением скорости V можно уменьшать площадь поверхности обтекания S для снижения трения (↓X), но при этом увеличиваются удельная нагрузка, взлетная и посадочная скорости, следовательно, требуется более длинная взлетно-посадочная полоса (ВПП) и усложняется пилотирование ЛА на взлетно-посадочных режимах полета. Для уменьшения взлетной и посадочной скорости при увеличении , применяют механизацию крыла (предкрылки, закрылки) и изменяемую стреловидность крыла (рис. 1.13), позволяющие увеличить с_Y и при взлете и посадке.