книги из ГПНТБ / Конструкция летательных аппаратов учебник

ливной системы по сравнению с весом топлива за счет баков, насосов, трубопроводов и других агрегатов;

kB— коэффициент, учитывающий резерв топлива.

389. Относительный вес топлива, необходимого для набор высоты летательного аппарата с двигателем, характеризуемым

Здесь Н3 — энергетическая высота;

СуДVH— удельный расход двигателя на режиме набора вы­ соты.

Интеграл обычно вычисляется графически. Для этого необ­

А (определяемых относительными геометрическими параметра­ ми летательного аппарата), удельной нагрузки на крыло, про­ граммы, начальной и конечной высоты набора.

390. Относительный вес топлива, необходимого для горизо тального полета (без учета изменения веса при этом за счет выгорания топлива), будет равен:

420

нято называть параметром дальности.

Характер влияния основных параметров на $т показан на фиг. 17.7, причем по оси абсцисс отложены относительные ве­ личины параметров:

421

качества (появляется волновое сопротивление), при дальнейшем увеличении скорости ее рост компенсирует уменьшение качест­ ва и параметр дальности сохраняется практически неизменным.

При них параметр дальности также имеет максимальную ве­ личину. Отклонение от оптимальных величин высот и скорости приводит к уменьшению параметра дальности за счет уменьше­ ния качества. Величина качества при заданных удельной нагруз­

Отсюда видно, что Е1СН тем меньше, чем меньше произведе­ ние (.V-VHmc*lVH) и чем больше величина {nXmVm).

392. С помощью полученных формул можно проанализиро­ вать зависимость относительного веса топлива по этапам по­ лета от параметров крылатого летательного аппарата с двига­ тельной установкой любого типа. Для этого необходимо удель­ ный расход привести к тяговому удельному расходу:

Для ТВД

75 N eт]в

Pvh = Р +

I/

422

вычислена как произведение стоимости единицы веса части с1 на ее вес, а стоимость летательного аппарата в целом — как

Зависимости стоимостей единицы веса основных частей и лета­ тельного аппарата в целом от тактико-технических свойств и других параметров находятся на основании статистики. Эти за­ висимости имеются в специальной литературе.

Так как уравнение стоимости обычно используется для оцен­ ки стоимости летательного аппарата, широкое применение на­ ходят зависимости абсолютных стоимостей частей от тактико­ технических свойств и других параметров летательного аппа­ рата. Эти зависимости получаются также статистическим пу­ тем. При этом летательный аппарат разбивается на три части:

—конструкция с системами;

—двигатель;

—специальное электронное оборудование.

423

В этом случае стоимость летательного аппарата складыва­ ется из стоимостей планера с системами Сплс, двигателя Сдв и специального оборудования Ссо:

О) = Спл с ■+ Сдв + Сс 0.

Стоимость каждой из указанных частей может быть представ­ лена как сумма затрат на опытно-конструкторские разработки (ОКР) и производство:

с= с окр + с пр.

394.Для конкретизации уравнения объемов вводится поня

объему, занимаемому этой частью, с учетом эксплуатационно­

££

"ВООр ^ "ЭК

+

Твоор Тэк

Величины удельных весов основных частей и летательного аппа­ рата в целом определяются на основании статистики, эскиз­ ных проработок и макетирования. Аналогичные зависимости могут быть получены для летательного аппарата любого типа.

§ 17.2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УРАВНЕНИЙ СУЩЕСТВОВАНИЯ, СТОИМОСТИ И ОБЪЕМОВ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

395. Уравнения существования, стоимости и объемов лета­ тельного аппарата используются при:

—анализе взаимозависимости тактико-технических свойств;

—проектировании;

—выборе направлений модификаций;

—оценке технической эффективности частей летательного

аппарата и аппарата в целом, как машины, транспортирую­ щей боевой груз.

396. Взаимозависимость свойств летательного аппарата ис­ следуется с целью оценки степени влияния одних свойств на другие и определения возможных областей их изменения при заданных конструктивных параметрах и параметрах техниче­ ского уровня.

Для этого уравнение существования разрешается либо отно­ сительно одного из свойств, либо используется для определения изменения свойств при изменении относительного веса соот­

424

ветствующих частей летательного аппарата. В качестве примера рассматривается взаимозависимость скорости, дальности и высоты полета летательного аппарата с различными двига­ тельными установками. Поскольку наибольшей высотой полета летательного аппарата является высота потолка, в уравнение его существования подставляется относительный вес двигатель­ ной установки, определяемый из условия обеспечения потолка (17.4). В качестве скоростной характеристики принимается ско­ рость полета на потолке. Эта скорость для самолетов с ВМГ составляет некоторую долю от наивыгоднейшей, для самолетов с ТВД и дозвуковых самолетов с ТРД равна наивыгоднейшей, определенной с учетом волновых сопротивлений, а для сверх­ звуковых самолетов она равна скорости, где тяга двигателя максимальная.

397. Уравнение существования при использовании удель­ ных характеристик двигателей по отношению к тяге может быть записано в следующем виде:

пп. 387, 392.

На фиг. 17.8 и 17.9 показана зависимость дальности полета

тем резко уменьшается. Увеличение объясняется увеличением параметра дальности за счет роста скорости полета; последую­

425

щее уменьшение дальности объясняется уменьшением пара­ метра дальности из-за резкого падения качества и уменьшени­

рационального применения двигательных установок различного

типа.

Из рассмотренных зависимостей летных свойств крылатых

ходятся в противоречии, так как увеличение высоты требует увеличения скорости полета. Однако, начиная с некоторой вы­ соты, зависящей от типа двигательной установки, эти свойства находятся в резком противоречии с дальностью полета. Эти особенности крылатых летательных аппаратов ограничивают области применения их для решения стратегических задач, тре­ бующих большой дальности при высокой скорости полета. Они заставляют обращаться к летательным аппаратам других типов с иными принципами летания, не имеющих указанных недо­

статков.

У летательных аппаратов всех типов группа летных свойств находится в противоречии с группой других свойств: грузоподъ­ емностью, точностью попадания в заданный пункт, надежностью и долговечностью конструкции и др., так как доли веса, опре­ деляющие эти свойства, уменьшают сумму (£ду-}- $тс).

398. Другим примером применения уравнения существова ния для анализа взаимозависимости свойств крылатых лета­ тельных аппаратов может служить взаимосвязь живучести и максимальной скорости полета. Живучесть увеличивается за счет ряда технических мероприятий, приводящих к увеличению относительного веса конструкции А?кж. Предполагается, что известна зависимость критерия живучести, например, против

426

снарядов ударного действия —ш от Д£кж (фиг. 17.10) и что

го сопротивления) получается:

дакж можно реализовать за счет относительных долей веса и дру­

гих частей летательного аппарата. Зависимость свойств, опре­ деляемых этими частями, от живучести находится аналогично вышеизложенному.

399. Проектирование летательных аппаратов есть процесс взаимной увязки многих противоречивых качеств их с целью создания аппаратов, наилучшим образом соответствующих своему назначению. Задача проектирования летательного аппарата имеет различную сложность в зависимости от исход­ ных данных. Наиболее широко она ставится при задании толь­ ко целевого назначения летательного аппарата.

В этом случае в начале проектирования подлежат выбору и определению следующие основные тактико-технические требо­ вания (ТТТ):

1.Аэродинамическая и конструктивно-компоновочная схема (или отдельные ее характеристики); относительные геометриче­ ские параметры.

2.Вооружение для летательных аппаратов многоразового использования, боевая часть для одноразовых летательных ап­ паратов.

3.Способ боевого применения.

4.Экипаж и необходимое оборудование для пилотируемых

427

6.Начальный полетный вес Gо.

7.Стоимость создания С0 и эксплуатации Сэ летательного

аппарата.

8. Боевая эффективность летательного аппарата.

Весь этот комплекс вопросов должен решаться с учетом до­ стигнутого уровня развития науки и техники. Здесь для приме­ ра рассматривается определение начального полетного веса и стоимости производства при условии, что все другие задачи проектирования разрешены. Основные положения методики оп­ ределения тактико-технических требований изложены в § 3.

При проектировании летательного аппарата любого типа задается или оценивается абсолютная величина веса полезной нагрузки GB00p и оборудования Ооб. В случае пилотируемого летательного аппарата назначается состав экипажа и его вес

Оа.

С учетом этого уравнения существования и стоимости пи­ лотируемого летательного аппарата могут быть записаны в сле­ дующем виде:

, - - % г - + Е, + 5ду + 5тс;

Оо

Относительный вес конструкции определяется по весовым фор­ мулам или оценивается по статистике подобных аппаратов с учетом возможных его изменений за счет применения новых материалов, отличия условий работы конструкции, изменения относительных геометрических параметров и т. д.

423

Относительные веса двигательной установки и топливной си­ стемы определяются в зависимости от заданных тактико-тех­ нических свойств летательного аппарата по формулам (см. пп. 380—387 и пп. 388—392). Эти веса зависят от удельных па­ раметров двигателя и аэродинамических характеристик само­ лета. Поэтому при проектировании летательного аппарата прежде всего по потребным летно-техническим свойствам, ис­ ходя из областей эффективного применения различных двига­ тельных установок, выбирается тип двигательной установки и оцениваются ее удельные характеристики. Для определения аэродинамических характеристик необходимо иметь геометри­ ческие характеристики самолета. Для их расчета используется уравнение баланса объемов в том или ином виде.

400. Модификацией является изменение летательного аппа­ рата без коренной его переделки.

Возможны следующие направления модификации:

— уменьшение относительных весовых долей основных ча­ стей при сохранении тактико-технических свойств за счет со­ вершенствования технического уровня;

— улучшение тактико-технических свойств за счет усовер­ шенствования технического уровня при сохранении или умень­ шении относительных долей веса частей летательного аппара­ та, определяющих эти свойства;

— улучшение комплекса тактико-технических свойств за счет перераспределения относительных весов частей летатель­ ного аппарата, определяющих эти свойства, при неизменном техническом уровне.

При модифицировании летательного аппарата возникают следующие специфические проблемы:

— какие параметры технического уровня следует улучшать в первую очередь, чтобы получить наибольшее уменьшение от­ носительного веса той или иной части летательного аппарата при неизменных тактико-технических свойствах или наиболь­ шее улучшение этих свойств при постоянных долях относитель­ ного веса;

— как изменяются тактико-технические свойства летатель­ ного аппарата при изменении его веса на величину &G за счет изменения веса какой-либо его основной части: конструк­ ции, двигательной установки, топливной системы, оборудования, вооружения;

— как распределить экономию в весе на одной или несколь­ ких частях летательного аппарата между остальными частями, чтобы получить наибольшее улучшение летательного аппарата в целом; относительную долю какой части летательного аппа­ рата уменьшить для установки на него дополнительных уст­ ройств определенного функционального назначения.

401. Для того, чтобы решить вопрос о том, какие техниче­ ские параметры желательно улучшать в первую очередь, необ­

429