2. Лабораторная работа № 2 аэродинамические схемы самолетов, основные части и их назначение
Цель работы: изучить основные аэродинамические схемы самолетов, их особенности, достоинства и недостатки, назначение частей самолета и компоновку.
Оборудование и пособия: технические описания самолетов
ТУ-144, Ил-86, Ил-18, Ан-24, Ил-28, Миг-17, Ли-2, ИЛ-86 фотографии, плакаты, схемы, проектор.
Аэродинамические схемы самолетов
Аэродинамическая схема определяется взаимным расположением, формой и качеством основных частей самолета-крыла, фюзеляжа, оперения и двигателей.
Многообразие существующих схем объясняется различием назначения и предъявляемых к самолету требований.
По количеству агрегатов различают следующие схемы: бипланы и монопланы (рис. 2.1 а, б); с одним или несколькими двигателями (рис. 2.1 в, г); с одним или двумя фюзеляжами (рис. 2.1 е, з); “летающее крыло”, не имеющее фюзеляжа и оперения (рис. 2.1 и) и ряд других.
Наиболее важные различия в характеристиках самолета создают взаимное расположения крыла и горизонтального оперения по длине фюзеляжа. По этому признаку наиболее характерны три схемы: нормальная или классическая, “утка” и “бесхвостка”.
Нормальная схема (рис. 2.1в) характеризуется расположением горизонтального оперения позади крыла; применяется на большинстве современных самолетов благодаря следующим преимуществам:
крыло находится в невозмущенном потоке воздуха, что позволяет получить наилучшие аэродинамические характеристики;
горизонтальное оперение, расположенное за крылом, позволяет укоротить носовую часть фюзеляжа для улучшения обзора летчика.
Однако наряду с преимуществами схема обладает некоторыми недостатками:
горизонтальное оперение находится в зоне заторможенного за крылом потока;
почти на всех режимах полета горизонтальное оперение создает отрицательную подъемную силу, что приводит к уменьшению подъемной силы самолета.
В самолетах ”утка” (рис. 2.1 е) горизонтальное оперение располагается впереди крыла.
Находясь в невозмущенном потоке, оно создает положительную подъемную силу и при достижении больших углов атаки из-за срыва потока воздуха автоматически переводит самолет на меньшие углы атаки, чем предотвращает переход самолета в штопор.
Одним из недостатков схемы “утка” является уменьшение путевой устойчивости из-за удлинения носовой части фюзеляжа.
Самолет, не имеющий горизонтального оперения, называют ”бесхвосткой” (рис. 2.1 д). Такому самолету свойственны минимальное лобовое сопротивление и наименьший вес конструкции. Однако из-за сложности управления и уменьшения эффективности закрылков на взлете и посадке схема “бесхвостка” не получила широкого распространения.
По расположению крыла относительно фюзеляжа различают низкоплан, среднеплан, высокоплан.
Рис. 2.1. Схемы самолётов
.
Низкоплан – самолет с нижним расположением крыла относительно фюзеляжа (рис. 2.1,б). Ему свойственны такие достоинства, как приращение подъемной силы вследствие экранирующего влияния земли, меньшая высота стоек шасси и, следовательно, веса конструкции, проще и удобнее обслуживание двигателей на стоянке.
К недостаткам относятся большее сопротивление интерференции, обусловленное взаимным влиянием крыла и фюзеляжа, ухудшение обзора летчику и пассажирам нежней полусферы и вероятность попадания грязи в двигатели, расположенные на крыле.
У среднеплана (рис. 2.1 ж) крыло располагается около середины высоты фюзеляжа, благодаря чему уменьшается сопротивление интерференции и улучшается работа двигателей, если они расположены на крыле. Но, с другой стороны, среднее расположение крыла ухудшает обзор летчику задней полусферы и затрудняет компоновку пассажирских кабин.
Высокоплан – самолет с высокорасположенным крылом
(рис. 2.1, г) обладает минимальным сопротивлением интерференции, хорошим обзором нижней полусферы, удобством обслуживания пассажирских салонов и багажных отсеков. Наряду с этим высокоплан имеет существенные недостатки: сложнее уборка шасси в крыло, увеличивается высота фюзеляжа, усложняется обслуживание двигателей.