Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Динамика полета и конструкция крылатых летательных аппаратов

..pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
21.98 Mб
Скачать

значениях cyj коэффициент момента тгк, независимо от величи­

ны и знака у т,

будет

определяться как сумма

 

 

 

 

 

 

= т 2Ы +

( * Я -

СУг

 

 

 

 

Но в диапазоне

с Ух'

<

сУх < cV],

когда у„, >

0,

величина у тсХх бу­

дет положительной

(так как с,-,.•>()), а при

су >

с ’

и су

< с",

 

 

 

 

1

 

1

>1

' 1

>j

произведение

 

будет отрицательным (так как c.v

< 0). Если

же _ут < 0,

то

имеет

место обратная

картина. Типичная зависи­

мость /ге2К=

/

(с У;1) с

учетом влияния

вертикальной

центровки

представлена на фиг. 8.7.

При решении практических задач очень часто возникает не­ обходимость в определении коэффициента момента mZK в зави­ симости от коэффициента подъемной силы су.

Для перехода от коэффициентов cVi и сХх к су и сх следует воспользоваться известными соотношениями (6.5) и (5.9). Тогда,

130

подставляя

значения су1 и fvj

в

(8.3), имеем

 

/Я» ~ «го* + {*т — Х

_Ут

^лтО/,- “Ь

д с /

 

 

Fk ) Су

 

 

 

 

 

 

 

(8.4)

Заметим,

что при малых значениях у т и М =

const близкая

к линейной зависимось mZK= f ( c y) подтверждается

и практикой.

На фиг 8.8 приведены моментные характеРистики_для треуголь­ ного крыла, имеющего X=0,75, с=0,03, х=79°30', х„ — л у = —0,1

для значения

числа М =1,75.

 

 

На фиг. 8.9 показана зависи­

 

 

мость яг?0ж= / ( М ) для конкрет­

 

 

ного крыла, полученная из

 

 

эксперимента.

 

 

 

 

 

Таким образом, коэффициент

 

 

продольного

статического

мо­

 

 

мента

крыла

в зависимости

от

 

 

числа М даже при сс =

const пре­

 

 

терпевает весьма существенные

 

 

изменения.

 

 

 

 

 

 

П о п р а в к а к п р о д о л ь ­

 

 

н о м у с т а т и ч е с к о м у м о ­

 

 

м е н т у к р ы л а от ф ю з е ­

 

 

л я ж а

( к о р п у с а )

и м о т о ­

 

 

г о н д о л . При оценке величины

 

 

поправки к продольному ста­

 

 

тическому

моменту

крыла

от

 

 

фюзеляжа (корпусов и мотогон­

 

 

дол) необходимо иметь в виду,

современных

что комбинация крыла, фюзеляжа н мотогондол

крылатых

летательных аппаратов также является

определенным

аэродинамическим комплексом, имеющим свою систему

аэродина­

мических сил и свой фокус. Следовательно, метод

определения

продольного статического момента, изложенный в

предыдущем

параграфе,

в рассматриваемом случае также является

справед­

ливым. Поэтому для указанной комбинации при определении продольного статического момента можно воспользоваться соот­ ношением

тг т*>+ {хт - Хр) cyi+ ymc'xj,

(8.5)

где т'л — коэффициент продольного статического

момента при.

нулевом значении сУх комбинации,

 

— относительное фокусное расстояние комбинации,

сх — коэффициент тангенциальной силы комбинации.

9*

131

Еще раз отметим, что наиболее достоверным методом опре­ деления величины m'z , х Р и с'х является непосредственный аэро­

динамический эксперимент (натурный или трубный). Однако при отсутствии таких материалов с известной степенью точности эти величины могут быть оценены теоретическим путем. В этом случае методика определения этих величин сводится к следую­ щему.

Ясно, что коэффициенты П1Л , x'F и с'х могут рассматривать­

ся как сумма соответствующих коэффициентов крыла и измене­ ния этих коэффициентов, обусловленных фюзеляжем (корпусом) и мотогондолами с учетом их взаимного влияния. Следова­ тельно,

т 'я =

m zOK + Ь М гф » + Ь /П гм !О+ Д/ЯЯЛ0,

(8.6)

x F =

x Fi.-f &хГф+ Ь.хРмг+ &xFi! it,

(8.7)

С

=

сл-г+ ЬсХ{ф+

-(-dc.v .et

(8.8)

где Дт2фй, Дт2мЛ, ДmZf,.„0— изменения коэффициента момента тг0, обусловленные фюзеляжем, мотогондоламн и их взаимным влиянием соответственно,

АХрф, &Хрмг, Дл:Рал — изменение отнбсительного фокусного расстояния крыла, вызванное фюзе­ ляжем, мотогондолами и их взаимным влиянием соответственно,

Ac.VjjS, Ac.v л,,, Дс.Г[,.л — приросты коэффициента тангенциаль­

ной силы, обусловленные фюзеля­ жем, мотогондолами и их взаимным влиянием (включая и крыло) соответ- / ственно.

Таким образом, решение задачи по определению т'г0, x'F и сг

сводится к

оценке приращений Дтгф0,

Дх рф и т. д.

Прежде

всего определим величины ЬхРф и Д я ц ^ Д л я рпре-

деления кхРф необходимо отыскать точку приложения равнодей­

ствующей

(F') нормальных сил ДУ^ и Д Улф,

действующих на

крыло и фюзеляж, предполагая, что

они

работают

независимо

друг от друга (фиг. 8.10). Как

известно,

силиД ^ и ДУ^ прило­

жены соответственно в фокусе

крыла и фюзеляжа,

а

равнодей­

ствующая

ДУ^+ДУ^ — в фокусе

системы

крыло +

фюзеляж.

Тогда, пользуясь правилом сложения параллельных сил,

получим

AjC/7^ = ~ { Ьр - Ь ф ) ~ £ у ^ Т ¥ Г '

(8'9)

132

Поскольку при изменении угла атаки как аф, так и а меня­ ются на одинаковую величину, то приращения сил ДУ1 и ДУ^,

обусловленные изменением угла атаки, могут быть представле­ ны в следующем виде:

LY1 = bCyi

pi/ 2

5 =

~2~

Р I / 2

р!/2

AY!ф- ■Асу1ф ~2~ SФ= с1фАа

где с*ф— частная производная коэффициента нормальной силы

фюзеляжа по углу атаки, отнесенная к площади Бф, $Ф — площадь прямоугольника, описанного около фюзеляжа

при виде его в плане.

Г А

У

+ А У , ф

 

Г '

A X f f ,

F*

F

 

^

к

ь .—

 

Фиг. 8.10

Тогда, разделив обе. части равенства (8.9) на Ьа и произведя элементарные преобразования, имеем

 

А,

Ф \ Ч>

га

 

 

Ах рФ=

 

суф

—<L S

(8.10)

 

и ьп

+ с»

 

 

 

с°у + у*

S

 

Следует указать, что при выполнении оценочных расчетов в фор-

£

муле (8.10) величиной с*ф можно пренебречь, так как обыч-

но суФ ^ ^ су-

Теперь определим величину Дтгф0. Вначале предположим, что фюзеляж является симметричным телом вращения и нулет вой момент изолированного фюзеляжа т(Р>—0. Даже в этом

случае комбинация крыла и фюзеляжа создает некоторый нуле-

pl/*

вой момент АМгф0=Атгф0^ — Sba, причиной чего является нали­

133

чие установочного угла (<pj между

САХ крыла и осью

фюзе­

ляжа (фиг. 8.11).

при обтекании

комбинации крыла и фюзеля­

Действительно,

жа, если даже угол атаки

крыла

будет

равным а0 (т. е.

су=0),

угол атаки

фюзеляжа при

[сР*1=Н

ао1

будет

отличным от

нуля,

 

 

 

и фюзеляж

будет создавать

не-

i(V<0

вп

Ось фюзеляжа которую

нормальную силу

Ухф

 

 

 

и система имеет нормальную си­

 

 

 

лу, равную

У1ф (фиг. 8.12).

 

 

 

 

 

Следовательно, для того что­

 

 

 

бы нормальная сила комбинации

 

 

 

была равна нулю, необходимо

 

 

 

систему повернуть на некоторый

 

 

 

угол в сторону уменьшения угла

 

 

 

атаки

так, чтобы на крыле

воз­

никла отрицательная нормальная сила, равная несколько умень­ шившейся (вследствие уменьшения угла атаки) нормальной силе

• х у;

Фиг. 8.12

фюзеляжа (фиг. 8.13). Из фиг. 8.13 видно, что при \У1ф\ = \Уи \ на комбинацию действует момент ДМ2ф0, создаваемый парой сил.

Величина этого момента найдется как произведение плеча kFкф и силы У1ф, т. е.

.

оУг

(8-11)

~

2 Sba — (hF кф) У1ф.

134

Очевидно, что

у ы = (<Р* + «)

'уф

2 ^ ф'

ch S ,Ф

 

 

су S

 

Тогда, подставляя выражение У10 и разделив обе части равен-

ства (8.11) на ± j —Sba,

после элементарных

преобразований

имеем

 

 

 

 

 

А

(?* + *)

;'уф

[фф

(8

.12)

 

 

L

 

1 — 5 ± $ ф ь°

 

 

 

 

 

 

Р

Для определения Ах Рмг и A/n.^i0 следует пользоваться форму­ лами (8.10) и (8.12), полагая мотогондолу фюзеляжем малого размера. Что касается величин ^ x Fia. и АтхввЛ, то для их оцен­

ки следует пользоваться экспериментальными материалами, имею­ щимися в специальных источниках. Что касается величин Acx^ ,

Асх^,г и Асду,,,, то методы их оценки изложены выше (см. § 7.2). Таким образом, при оценке коэффициента продольного стати­

ческого момента планера КЛА без

горизонтального оперения

следует пользоваться формулой (8.5).

 

П р о д о л ь н ы е с т а т и ч е с к и е м о м е н т ы от с и л о в о й

у с т а н о в к и КЛА. В общем случае

вектор силы тяги силовых

установок (двигателей) относительно центра тяжести КЛА имеет

некоторой плечо (фиг. 8.14), а

его направление (для ВРД и

ВДУ)

при наличии угла

атаки

с направлением оси двигателя

не совпадает. Последнее

обстоятельство объясняется

тем, что

на входе в двигатель воздушный

поток поворачивается

на угол

а -ь

и при этом теряет некоторую поперечную составляющую

количества движения (фиг. 8.15).

Поскольку потеря количества

1 »

движения обусловлена импульсом силы, то на входе в двигатель

появляется поперечная

сила Р у (фиг.

8.15).

Величина силы Р у

о

 

о

G

 

л сек

найдется как

произведение

секундной

массы воздуха —:— , про-

ходящей через двигатель, и составляющей

ё

скорости на напра­

вление силы

Ру , т. е.

 

 

 

v

 

' Py = 9 ^ * v sin (в +

Та).

(8.13)

 

 

о

 

 

 

Так как угол

a + <»d мал,

то

sin(a + (pa) ;=aa-f-cpdJ следовательно,

 

 

 

+

 

( 8 . 1 4 )

 

 

 

о

 

 

 

 

 

Ось

двигателя

 

в х

^

2

 

 

' Т

Фиг. 8.15

Что касается составляющей тяги Р х , параллельной САХ, то она найдется из очевидного соотношения'

Р х г = P c O s ( a + cp(3) = Р ,

( 8 . 1 5 )

так как

cos (a + <р<})~ 1 .

Таким образом, пользуясь фиг. 8.14, фиг. 8.15 и учитывая соотношения (8.14) и (8.15) для момента, создаваемого силовой установкой относительно оси Ozx, можно записать

М гР ^ - P v p +

V(a + 4d) x .

(8.16)

 

&

 

По аналогии с аэродинамическим моментом, вводя понятие коэффициента момента от тяги, т. е. полагая

M zp = mzp p V 2Sba ,

136

oV9

и разделив обе части равенства (8.16) на ^ - S b a , получим

Р

-

2G„

(8.17)

PV*

Ур +

g p v s (а + ?о),

 

где

 

 

 

-

Ур

 

 

У р = ~ Г

 

 

 

wп

 

 

Заметим, что у КЛА

с ВМУ и ТВД поперечные составляю­

щие тяги Ру также имеются,

Что касается КЛА с ракетными

двигателями (Ж РД и двигатели,

работающие на твердом топли­

ве), то

у них при cpd == 0 Ру — 0.

м о м е н т

КЛА

б е з

г о р и ­

П р о д о л ь н ы й

с т а т и ч е с к и й

з о н т а л ь н о г о о п е р е н и я . При

изучении

вопросов баланси­

ровки

крылатых

летательных

аппаратов момент

всего

КЛА

удобнее рассматривать состоящим из двух частей: момента КЛА без горизонтального оперения М:в.г.о и момента горизонтального

оперения М2г.0 . Очевидно, что

сумма рассмотренных выше мо­

ментов и составляет содержание М2б.г.о , т. е.

 

Мгб.г.о = м / + MzP

 

или

 

(8.18)

тг6,г.0 =

т2' + mzP.

■Особенностью момента без горизонтального оперения яв­

ляется то, что

на величину

этого

момента (главным

образом

на величину

/И/)

летчик

или

автомат непосредственно

воздей­

ствовать не

могут, так

как параметры (а, V и др.), которыми

определяется величина момента М /,

могут быть изменены только

путем вмешательства летчика или автомата с помощью откло­ нения органа продольного управления и изменения режима ра­ боты двигателя.

П р о д о л ь н ы й с т а т и ч е с к и й м о м е н т г о р и з о н т а л ь ­ н о г о о п е р е н и я . У современных КЛА горизонтальное опере­ ние может располагаться как за крылом (классическая схема), так и впереди крыла (схема ,У тка“). Вначале проанализируем работу горизонтального оперения, расположенного за крылом'.

По аналогии с крылом система аэродинамических сил, дей- ' ствующих на горизонтальное оперение, может быть сведена К нулевому моменту •

(АГгг.о)о — (тгг.о)рР К2. о S?.0bаг.о j

нормальной силе Уи.0, приложенной в фокусе горизонтального оперения, и тангенциальной силе Qu.o, действующей в направле­

нии САХ (фиг. 8.16). Тогда, пользуясь фиг. 8.16, для момента горизонтального оперения можно записать

М г г .о

-f- 0 .1 г .о У г .о Y\z.0 L t .0 ,

(8.19)

где Ьг.о — плечо горизонтального оперения, определяемое как расстояние от фокуса горизонтального оперения до центра тяжести КЛА (практически в качестве L:.0 может быть принято расстояние от центра тяжести КЛА до оси шарниров руля вы­ соты), у г.о—расстояние от Рг.а до направления САХ.

Как известно,

У —г

pi/ 2

 

 

 

' ' го с

 

* г.ог.о

л

г.о

Q 1г,о С,х г.о

 

 

2

 

 

 

 

 

Так

 

как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^Лхг.оШ-гг.о

^

~S Ьа ,

 

 

 

 

 

 

то

после подстановки

полученных

 

значений

 

М гг.0,

Qu.o

и

Уг.0

в

(8.19)

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

/■„ N

V%.0bai.oSi.o

(

^

y t

Se.oУг.о

 

 

 

 

 

 

П1гг.о — \1Пгг.о)о

]/2Ь S

Сл'1г-°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гу г.о

V г2.о *сЗг.о 1 -г.о

 

 

 

 

( 8 .2 0 )

 

 

 

 

 

V2

S b a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V 2

/\

 

S z.O

Lz.O

 

D

$ г . о У г .о

 

 

 

 

¥ г.о

 

 

 

 

 

 

у * ’

ем

~

S b a

‘■u

S b a

Сг.о —

S z .o Ь а г.о

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sb„

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЛгго — ( ttlz e .o ) o К г .о Гг.о ~|~Гд^г.о В г .о /Сг.о

Гу г.о /Сг.о А -г.о

(8.21)

138

Безразмерная

величина

К г . 0 называется

коэффициентом тор­

можения потока у горизонтального

оперения. Для существую­

щих схем КЛА Кг.о ~ 0,95

н- 0,98 при малых углах атаки ( а < а Я4)

и К г .о 0,9 -г- 0,95 при больших углах атаки

(янв < а < анр).

Коэффициент А г. о , являющийся

произведением двух важней­

ших величин

,

характеризующих

эффективность опе­

рения в смысле

создания

момента,

называется коэффициентом

эффективности горизонтального оперения. Например, для современных истребителей классиче­

ской системы Аг.0 = 0,35

0,5,

а для

средних бомбардиров­

щиков Аг-0 =

0,5-4- 0,7 .

что

Следует

заметить,

обычно

для

горизонтального

оперения применяются симме­ тричные профили, и (л!гг.0)о~0. Кроме того, величины сх гл и

у г.0 по сравнению с суг.0 и Lz.0 соответственно малы. Поэтому при выполнении прикидочных расчетов первыми двумя чле­ нами в выражении (8.21) мож­ но пренебречь.

Как это следует из фор­ мулы (8.21), при прочих рав­ ных условиях, для определе­

ния

т 2г.о

необходимо

знать

еу го.

Как

известно,

в общем

случае

су г.0 зависит

от

аг.0,

Ss и М,

т. е.

 

 

 

 

 

Суг.о/ ( а г.о I °в , М) .

Обычно эта зависимость устанавливается экспериментальным

путем и типичный

вид этой зависимости

для

постоянного зна­

чения числа М представлен на фиг. 8.17.

 

 

Здесь, в соответствии с принятым выше правилом знаков

углов отклонения

рулей, принято: отклонение руля высоты „вниз"

положительным, а „вверх"—отрицательным (фиг. 8.18).

Из фиг. 8.17

видно, что в некотором диапазоне изменения аг.0

н 8„ зависимость

 

суг.0 = /( а г.о,

ов) близка

к линейной. Следова-

тельно, частные

производные

до

дс

•-

с у г.о и

— с у вг.0 будут

постоянными и

'

 

° Лго

ао°

 

 

г.о сауг о « г.о + ^/г.о°я

 

(8.22)

 

 

 

 

 

139

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ