книги из ГПНТБ / Конструкция летательных аппаратов учеб. пособие для студентов инженер.-экон. фак

Цена двигателя пропорциональна его взлётной тяге Р0 или мощности — iVomax.

( ли ^дв Р, max ИЛИ Гд„ — Сдв /Vu mas,

где гдв цена 1 кгс тяги или цена I л.с. в руб.

Разделим обе части равенства на G0

Выполним преобразования, учитывая, что. 0 ЛП= Р0mai.

Расходы на текущий ремонт и техническое обслуживание самолета и двигателей

'^г.о с ^т.о.с ^пусг>

h , 0.c — стоимость технического обслуживания 1тс планера самолета с оборудованием, приходящаяся на I час летной эксплуатации, руб/тс-час;

Эг,,.л — Ьг.„.лМит:п/11П1 (для ТВД н ПД);

^т.о.д — удельная стоимость технического обслуживания и текущего ремонта двигателя на 1 час летной экс­ плуатации руб/тс-час или руб/л.с. • час (для ТВД и ПД);

где г — стоимость 1 тс топлива.

t

Р “ Vpcnc

дальность полета, rn — .время рейса в час.

23

Обобщая рассмотренные виды расходов, можно записать:

-+

(1Л7)

При анализе уравнения существования было показано, что свойства летательного аппарата получают количественное выражение в величинах веса частей конструкции. Те же весо­ вые характеристики входят и в уравнение себестоимости, ко­ торое, следовательно, отражает влияние свойств летательного аппарата на себестоимость перевозок. Формула себестоимости включает такие важные показатели надежности, как ресурс

авиатехники через весовые характеристики и др.

Для экономических расчетов пользуются более точной и подробной методикой расчета себестоимости. Однако, форму­ ла (1.17) позволяет анализировать связь между свойствами летательного аппарата и его экономической эффективностью и пользоваться ею для выработки оптимальных решений по экономическому критерию.

Совместное использование уравнений существования лета­ тельного аппарата и себестоимости позволяет решать широ­ кий круг инженерно-экономических задач по проектированию и рациональному использованию авиатехники гражданской авиации.

Г Л А В А 2

УСЛОВИЯ РАБОТЫ АВИАКОНСТРУКЦИЙ. ОБЩИБ ВОПРОСЫ ПРОЧНОСТИ И РЕСУРСА

§ 1. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮ Щ ИЕ 1НА САМОЛЕТ

Для расчета и анализа работы конструкции в первую оче­ редь необходимо определить силы, действующие на нее в раз­ личных случаях эксплуатации: в маневренном полете, полете в неспокойном воздухе, при движении по аэродрому.

24

ВиДы сил. Все силы, действующие на самолет и его части, обычно разделяют на два вида:

П массовые силы — силы, действующие на элементы мас­ сы и пропорциональные массе и ускорению. К ним относятся силы веса и инерционные силы;

2) поверхностные силы —• силы, приложенные к поверхно­ сти самолета: аэродинамические силы, тяга двигателей, реак­ ция земли, силы взаимодействия между отдельными частями конструкции.

По характеру воздействия силы можно разделить иа стати­ ческие и динамические.

Статические силы — это постоянные пли медленно изме­ няющиеся во времени силы. Статические силы, прикладывае­ мые к конструкции за время ее эксплуатации многократно, на­ зываются повторно-статическими. Особенностью эксплуата­ ции самолетов является повторяемость воздействия статиче­ ских сил в каждом полете. Поэтому все статические силы, действующие на самолет за весь срок эксплуатации, являются повторно-статическими.

Динамические силы — это силы, значительно изменяющие­ ся за небольшие промежутки времени по величине или по на­ правлению.

Динамические силы могут быть однократные (одиночный воздушный порыв, удар при посадке и т. и.) и многократные (движение по неровностям аэродрома, полет в непрерывной атмосферной турбулентности и т. п.).

К многократным динамическим силам относятся вибра­ ционные и акустические силы (нагрузки).

Источником вибрационных сил (вибраций) иа самолете может быть двигательная установка (воздушный винт), аэродинамические воздействия воздушного потока, упругие коле­ бания частей самолета и др.

Акустические нагрузки возникают от действия на элемен­ ты конструкции аэродинамического шума (обтекание турбу­ лентным пограничным слоем) и шума двигателей (пульсации воздушного потока внутри двигателя и в выхлопной струе).

Рассмотрим силы, действующие на самолет в криволиней­ ном и горизонтальном полете. Полет самолета будем рассмат­ ривать как движение материальной точки (центра тяжести Самолета), к которой приложены все-силы-, действующие на самолет.

25

При рассмотрении сил, действующих на самолет, пользуют­ ся принципом Даламбера. б соответствии с которым движу­ щееся тело можно рассматривать находящимся в равновесии, если в висло действующих на пего сил включить силы инерции

Криволинейный полет. Начало скоростной системы коорди­ нат поместим в центре тяжести самолета. 1\ этой точке прило­ жены равнодействующие поверхностных и массовых сия

(рис. 2.1,о).

Рис. 2.1. Силы, демстнующпс ми самолет и криволинейном полете.

Поверхностные силы: У - —подъемная сила; Р — тяга дви­ гателя; Q — лобовое сопротивление; Z — боковая сила; А?„ — равнодействующая поверхностных сил.

Массовые силы: О — вес; F — инерционная сила; /Д, — равнодействующая массовых сил.

Б соответствии с арницином Даламбера. иод действием, рассмотренных сил самолет должен находиться в равновесии

(рис. 2.1,б) . Тогда:

~R„ = - R»,

где

дГ ^ У + Я + Q + Z ; £ = 0 Ч Г ;

-Горизонтальный прямолинейный равномерный полет. Пр.н

горизонтальном прямолинейном полете с постоянной скоро-

26

стыо массовой силой будет только вес G, а в число поверхност­ ных войдут тяга Р, лобовое сопротивление Q и подъемная сила У.

Абсолютные значения равнодействующих поверхностных и массовых сил в этом варианте полета будут равны весу само­ лета: /?„ = /?„ = <7-

самолета будет отличаться от перегрузки,в центре тяжести. Для сравнения сил, действующих на самолет и его части

в различных режимах полета самолета, используется понятие перегрузки. Полной перегрузкой называется отношение равно­ действующей поверхностных сил к весу самолета

R *

G '

Перегрузка — безразмерная векторная величинаВозник­ новение перегрузки обусловлено инерцией тел.

Понятие перегрузки имеет чрезвычайно важное значение, так как в первом приближении вес силовых элементов конст­ рукции пропорционален величине максимальной перегрузки, действующей на самолет в эксплуатации.

Обычно пользуются составляющими полной перегрузки по направлениям осей координат. Перегрузкой в направлении оси называется проекция полной перегрузки на направление этой оси. Перегрузка в направлении оси х носит название осе­ вой, в направлении оси у — нормальной, в направлении оси г

—поперечной.

Для расчета самолета на прочность наибольшее значение

имеет нормальная перегрузка — ny= y n/G, где Уп — проек­ ция Р„ на оси у.

Массовые силы, действующие на груз с массой ть опре­ деляются выражением

Pi — — т ^ п = —.:0.рП.

27

Знак минус означает, что массовая сила направлена в сторо­ ну, противоположную направлению перегрузки.

Обычно измеряют и записывают перегрузки, действующие в центре тяжести самолета. Измерение перегрузок основано на уравновешивании массовой силы, действующей на грузик, упругими силами пружины. На рис. 2.2,а показана схема про­ стейшего прибора для измерения перегрузки.

Прибор для измерения перегрузок называется акселеро­ метром, а для записи — акселерографом.

в }

Риг. 2.2. Измерение перегрузок: а1) схема простейшего акселерометра; С) пример записи акселерографа.

28

Впервые у нас в стране замер перегрузки в полете был произведен профессором В. П. Ветчинкиным в 1918 году с по­ мощью обычных пружинных весов.

Акселерограмма дает возможность установить не только величину перегрузки, но и время действия и скорость нараста­ ния перегрузки.

На реактивных самолетах, имеющих большой диапазон высот и скоростей полета, в настоящее время применяют аксе­ лерографы, которые регистрируют, кроме перегрузки, также скорость, высоту и продолжительность полета (на рис. 2.2,6 показан пример записи таким прибором).

Измерения перегрузок используют для уточнения исход­ ных данных при расчете самолета на прочность, при определе­ нии и продлении его срока службы.

1. Перегрузка при маневре в вертикальной плоскости

На рис. 2.3,а, в соответствии с принципом Даламбера, пока­ заны силы, действующие иа самолет при выводе из планиро­ вания или пикирования.

Проектируя силы на ось у, получим

Уп = ,УМ= tfcos 0 + Fn.

Так как

Г„ = - -----инерционная (центробежная) сила,

яу — - j j —- cos о + — •

Вчастности, при горизонтальном прямолинейном полете,,

Знак перегрузки определяет направление подъемной силы крыла в криволинейном полете.

29

2.Перегрузка при полете в неспокойном воздухе

Батмосфере всегда происходит движение воздушных масс (турбулизация воздушных течений). При этом возникают, в

частности, вертикальные потоки и порывы разной скорости. Порывами принято называть воздушные потоки с большим градиентом скорости потока IW/ |рпс. 2.3,а).

Основными причинами образования вертикальных потоков и порывов являются неравномерный нагрев земной поверхно­ сти. изменение рельефа местности, циркуляция воздуха в об­ лаках и струйные течения.

При встрече самолета с порывами возникают значительные перегрузки, которые ощущаются как «болтанка».

Рассмотрим самолет, совершающий горизонтальный равно­ мерный полет, в момент входа его в резко ограниченный вер­ тикальный восходящий ноток воздуха (рис. 2.3,б).

Принимая, что поверхностная сила Т'и равна подъемной силе крыла (подъемной силой горизонтального оперения и проекцией силы тяги на ось у пренебрегаем), можно написать

У„ 3" — (гу 0 + А гу)

31