книги из ГПНТБ / Конструкция летательных аппаратов учебник

вочным преимуществам (удобство размещения шасси) эта схема нашла применение и на треугольных крыльях самолетов-ист­ ребителей.

С точки зрения боевой живучести концевые части стреловид­ ных крыльев не отличаются от прямых крыльев аналогичных си­ ловых схем. Боевая живучесть корневых частей этих крыльев по отношению к различным средствам поражения различна и зави­ сит от силовой схемы корневой части и особенностей ее конструк­ ции.

Корневая часть однолонжеронного стреловидного крыла с подкосной балкой является достаточно живучей. Мощные под­ косная балка и лонжерон, передающие с концевой части крыла на борт фюзеляжа все силовые факторы, трудно уязвимы для различных средств поражения. Однако сравнительно тонкая об­ шивка корневой части может быть сильно разрушена попавшим в нее снарядом ударного действия или плотным потоком оскол­ ков дистанционного снаряда, что может привести к искажению аэродинамических форм этой части крыла. Осколочный же поток малой плотности и стержневая боевая часть в большинстве слу­ чаев не могут вызвать поражения конструкции корневой части этого крыла ни по причине аэродинамики, ни по причине потери прочности и жесткости.

93. Моноблочное стреловидное крыло с переломом силовых панелей у борта фюзеляжа получило широкое применение на тя­ желых самолетах (ракетоносцы, военно-транспортные самолеты и др.). Объясняется это тем, что моноблочное крыло по сравне­ нию с лонжеронными имеет большие жесткости на изгиб и кру­ чение, а на тяжелых самолетах оно, кроме того, имеет и весовые

к сильному ухудшению условий компоновки фюзеляжа, так как объем фюзеляжа вблизи центра тяжести самолета, необходимый для размещения сбрасываемых в полете грузов (бомбы, раке­ ты), остается незанятым моноблочным центропланом.

Корневая часть такого моноблочного крыла наименее живуча по отношению к дистанционным снарядам с плотным потоком ос­ колков большой энергии. Плотный поток осколков, накрывая корневую часть такого крыла, может вызвать механические по­ вреждения продольного силового набора и обшивки корневой ча­ сти, приводящие к резкому снижению ее прочности, или полное разрушение корневой части крыла при наличии аэроудара (см. п. 422, 423). По отношению же к снарядам ударного действия и к дистанционным снарядам с осколочным полем малой плотно­ сти корневые части таких крыльев достаточно живучи (рикошет снарядов, малые площади разрушения и др.).

Такие же выводы по живучести могут быть сделаны и для

моноблочного стреловидного крыла с подкосной балкой.

Моноблочное стреловидное крыло с подкосной балкой ра­

но

Г л а в а V

ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ

§5.1. ТРЕБОВАНИЯ, СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ

ИГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

95.Управление, т. е. выдерживание с заданной точностью параметров движения летательного аппарата, в большинстве случаев достигается поворотом аппарата относительно осей х, у

иг, в результате чего изменяются до нужных величин проекции внешних сил на указанные оси и моменты от них (фиг. 5.1). Эти

силы могут изменяться также и за счет поворота только отдель­ ных частей летательного аппарата, например, крыла или двига­ теля. Устройства, обеспечивающие изменение составляющих сил PXi Р у и Рг и моментов от них с целью управления, будем на­ зывать органами управления летательным аппаратом.

96. Помимо общих требований, к органам управления предъ­ являются следующие специальные требования;

—обеспечение эффективности органов управления, соответст­ вующей данному классу летательного аппарата;

—обеспечение управления на всех режимах полета (скоро­

стях, высотах, углах атаки, крена и скольжения) :

112

— величины и характер изменения усилий на командных ры­ чагах, а также величины их перемещений на всех режимах поле­ та должны соответствовать нормам, согласующимся с удобством действий летчиков при эксплуатации летательных аппаратов;

—минимальные, соответствующие техническим условиям, люфты и трение в подвижных соединениях; отсутствие заеданий

йзаклинивания при деформациях планера;

—отсутствие вредных колебаний органов управления (флат­

тер, бафтинг и др.).

s V /J y Руль направления

Стабилизатор Подгрюзелтный киль

Фиг. 5.2

Ряд из приведенных требований относится одновременно и к системе управления летательным аппаратом, которая нераз­ рывно связана по своим характеристикам с органами управле­ ния.

97.Управляющие моменты М упр равны произведению силы Р0уПр, создаваемой собственно органом управления, на ее плечо

сдо центра тяжести летательного аппарата (см. фиг. 5.1). По способу создания силы Р0упр органы управления подразделяют­ ся на аэродинамические и реактивные.

Каэродинамическим органам управления относятся горизон­ тальное оперение, вертикальное оперение, а также крыло с эле­ ронами, элевонами, интерцепторами и т. д.

98.Хвостовым оперением называют аэродинамические органы управления, расположенные на хвостовой части фюзеляжа. Нор­ мальным или однокилевым называется хвостовое оперение, ко­ торое состоит из монопланного горизонтального и вертикального оперения, расположенного над фюзеляжем в плоскости симмет­ рии летательного аппарата (фиг. 5.2).

Как горизонтальное, так и вертикальное оперения могут иметь неподвижную часть (соответственно стабилизатор или киль) и подвижную (руль высоты или руль направления).

На сверхзвуковых летательных аппаратах горизонтальное оперение, как правило, выполняется в виде управляемого ста­ билизатора (без рулей), так как на сверхзвуковой скорости эф-

фективность рулей оказывается недостаточной. В некоторых слу­ чаях применяют управляемый киль. Управляемый стабилизатор может использоваться также и для поперечного управления ле­ тательным аппаратом. В этом случае его консоли отклоняются дифференциально.

Для увеличения эффективности вертикального оперения ино­ гда устанавливают так называемые форкили или подфюзеляж­ ные кили (см. фиг. 5.2), включающие в работу подкилевую часть фюзеляжа. Из-за стремления увеличить плечо горизонтального оперения Lr.0 и вынести его из спутной струи крыла в некоторых случаях горизонтальное оперение помещают высоко на стрело­ видном киле. Однако это приводит к усложнению конструкции и утяжелению ее вследствие того, что нагрузки от горизонтально­ го оперения передаются не непосредственно на фюзеляж, а через участок киля, который необходимо усиливать.

Нормальное хвостовое оперение отличается сравнительной простотой конструкции. Однако оно сильно затеняет обзор и об­ стрел назад в плоскости симметрии летательного аппарата, за­ трудняет катапультирование летчика и может оказаться неудоб­ ным при подвеске летательного аппарата под самолет-носитель.

99. Отмеченные недостатки однокилевой схемы уменьшатся при применении хвостового оперения с разнесенным вертикаль­ ным оперением или У-образного оперения (фиг. 5.3).

имеет несколько большую эффективность и меньшее индуктив­ ное сопротивление, что особенно существенно для дозвуковых летательных аппаратов.

У-образное оперение состоит из двух симметрично располо­ женных стабилизирующих поверхностей и рулей (фиг. 5.3,а). При одинаковых отклонениях рулей только вверх или вниз они действуют как руль высоты (фиг. 5.3,6). При отклонении рулей в разные стороны (подобно элеронам) они действуют как руль направления (фиг. 5.3,в). При этом, как видно из фиг. 5.3,в, возникает большой момент M=2P-h, нагружающий фюзеляж кручением, что является существенным недостатком этого типа оперения. Запас углов отклонения рулей получается меньшим,

114

особенно на вираже, когда необходимо одновременное отклоне­ ние и руля высоты, и руля направления. Кинематика и конструк­ ция управления оказываются более сложными, чем при нормаль­ ном оперении.

К достоинствам 1/-образного оперения, помимо отмеченных выше, надо отнести прежде всего уменьшение веса и лобового сопротивления. Это является результатом того, что при одина­ ковой эффективности площадь К-образного оперения меньше суммы площадей обычных горизонтального и вертикального опе­ рений.

100.На современных вертолетах, как правило, устанавлива­ ют управляемые стабилизаторы, которые улучшают балансиров­ ку на различных режимах полета. Они обычно делаются мало­ го удлинения, что обеспечивает получение больших критических углов атаки, необходимых для балансировки вертолетов в неко­ торых случаях полета (например, при переходе на режим мотор­ ного планирования и авторотации). Обычно управление стабили­ затором связывают с управлением общим шагом несущего винта.

101.Горизонтальное оперение может также располагаться

впереди крыла и центра тяжести летательного аппарата (фиг. 5.4). В этом случае стабилизатор находится практически в невоз­ мущенном потоке и обладает большей эффективностью, чем при хвостовом расположении. Кроме того, для обеспечения баланси­ ровки аппарата оно создает подъемную силу, совпадающую по направлению с подъемной силой крыла, что позволяет получить более высокое аэродинамическое качество. К недостаткам такой схемы летательного аппарата (типа «утка») надо отнести зате­ нение горизонтальным оперением крыла, а также затруднения в обеспечении путевой устойчивости и управляемости аппарата, по­ скольку эта схема обычно применяется в случаях, когда из ус­ ловий компоновки требуется длинная носовая часть фюзеляжа, а хвостовая оказывается короткой. При этом плечо вертикального оперения мало, а путевой дестабилизирующий момент значи­ телен.

Как выход из положения может применяться разнесенное вертикальное оперение, установленное в задней части крыла.

Такое вертикальное оперение более эффективно, чем централь­ ное хвостовое, которое оказывается мало эффективным также и в силу затенения его фюзеляжем при полете на значительных углах атаки.

102. В случаях, когда требования компоновки летательного аппарата допускают отсутствие фюзеляжа или позволяют де­ лать его сравнительно небольшим, может оказаться выгодной схема «летающее крыло» или «бесхвостка» (фиг. 5.5). На таком аппарате горизонтальное оперение отсутствует, а продольное управление осуществляется с помощью элевонов — элеронов, ко­ торые, помимо отклонения в противоположных направлениях, имеют дополнительное совместное отклонение вверх и вниз. Ос­ новные достоинства «летающего крыла» заключаются в возмож­ ности получить в ряде случаев меньшее лобовое сопротивление и более легкую конструкцию.

Фиг. 5.5

Основные недостатки схемы определяются малостью плеч органов продольного управления до центра тяжести аппарата, что ухудшает продольное управление и балансировку. Для об­ легчения продольной балансировки при посадке может приме­ няться вертикальное оперение с раскрывающимися рулями на­ правления (см. фиг. 5.5) [1].

103. Основными параметрами оперения являются площади *5*Г.О) Sn.Q и плечи Лг.о, Z.B.0 горизонтального и вертикального оперений (расстояния от центра тяжести аппарата до центра давления или шарниров подвески рулей). Потребные значения •SV.o, ^ в.0 5 LT.o и Lb.о выявляются в результате расчета устойчи­ вости и управляемости летательного аппарата и корректируют­ ся с помощью продувок и летных экспериментов. Для определе­ ния в первом приближении этих величин пользуются статисти­

116

кой относительных площадей и коэффициентов статического мо­ мента оперения:

и их. Статистика самолетов с ТРД дает значительный разброс

” оп конц

выполняется трапециевидной формы в плане со сравнительно не­ большим удлинением Хг.0 = 2,5 -5- 4,5; Хв.0 = 0,8 -5- 2 и сужением порядка т)=» 1,5-5-3. Уменьшение удлинения выгодно как с точки зрения уменьшения поперечной устойчивости самолета, так и для снижения крутящего момента фюзеляжа и улучшения флаттерных характеристик летательного аппарата. Профили для опе­ рения применяются симметричные с относительной толщиной

с=0,03 0,08.

105.Элероны (рули высоты или поворота) являются органами поперечного (соответственно продольного или путевого) управ­

ления летательным аппаратом.

Потребные размеры элерона обычно оцениваются коэффици­

117

= 0,2-:- 0,25. Элероны чаще всего располагаются на концах кры­ ла. Длина элерона /э (фиг. 5.6) составляет 25—30°/о от полу­

S b.O

оперения. Общий диапазон углов отклонения руля высоты на са­

личине относительной площади поворотной части стабилизатора

■ ^пов.стаб

г.о Для поперечного управления могут применяться интерцепто­

ры, которые располагаются на верхней поверхности крыла и представляют собой поворотный или выдвижной щиток (пла­ стину) .

107. Реактивные органы управления располагаются или непо средственно на реактивных двигателях (газоструйные рули, по­ воротные двигатели или сопла и т. д.), или на максимальных удалениях от центра тяжести аппарата (сопла управления) (фиг. 5.8).

Если газоструйные рули расположены по двум взаимно перпен­ дикулярным диаметрам среза сопла, как показано на фиг. 5.9, то они могут обеспечить продольное и путевое управление, а так­ же поворот летательного аппарата относительно продольной оси.

118

►

— ;<4 --------

i* . NT

Фиг. 5.7

Фиг. 5.9

119