1. Классификация ЛА

ЛА по назначению делятся на самолеты гражданской авиации и военные. Гражданские ЛА делятся на пассажирские, грузовые, специального назначения, учебные. По аэродинамической сх: бесхвостка, нормальная, летающее крыло, утка, с передним и хвостовым ГО, конвертируемая. По числу и расположению крыла: расчалочный моноплан, триплан, расчалочно-стоечный биплан, подкосный моноплан, парасоль, стоечный биплан, свободонесущий биплан, полутороплан, чайка, моноплан. По форме крыла в плане: прямоугольное, эллиптическое, параболическое, круглое, стреловидное, трапецевидное, треугольное, треугольное с наплывом, оживальное, кольцевое, переменной стреловидности, обратной стреловидности. По сх оперения: коробчатое, двухбалочное, многокилевое, П-образное, V-образное, нормальное, со среднерасположенным ГО, Т-образное, Y-образное, двухкилевое с ЦПГО, крестообразное. По сх шасси: четырехопорное, трехопорное с хвостовой опорой, трехопорное с носовой опорой, многоопорное, велосипедное. По типу опорного элемента: колесный, лыжный, колесно-лыжный, чашечный, гусеничный, воздушная подушка, поплавковый. По сх фюзеляжа: гондола (бесфюзеляжная), нормальная, двухбалочная, двухфюзеляжная, лодка, несущий фюзеляж. По типу двигателя: мускульный, паровой, поршневой, ТВД, ТРД(Ф), ТРДД(Ф), ПВРД, ПуВРД, ЖРД, РДТТ, комбинированный. По числу и расположению двигателей: в носовой части, в средней части, в хвостовой части, в корне крыла, в средней части крыла, на концах крыла, над крылом, на пилонах под крылом, 3 в хвостовой части, 4 под фюзеляжем, 4 в корне крыла, 4 в хвостовой части.

2. Основные части самолета и их назначение.

Крыло – несущая поверхность самолета, предназначенная для создания аэродинамической подъемной силы, необходимой для обеспечения полета и маневров самолета на всех режимах. Крыло обеспечивает поперечную устойчивость и управляемость самолета и может быть использовано для крепления шасси, двигателей, размещения топлива, вооружения.

Оперение – это несущие поверхности, являющиеся органами устойчивости и управляемости самолета. Оно состоит из горизонтального и вертикального оперения. ГО предназначено для обеспечения продольной, а ВО – путевой устойчивости и управляемости самолета.

Фюзеляж самолета предназначен для размещения экипажа, оборудования и целевой нагрузки. В фюзеляже могут размещаться топливо, шасси, двигатели. Являясь строительной основой конструкции самолета, он объединяет в силовом отношении в одно целое все его части.

Шасси представляет собой систему опор необходимых для взлета, посадки, передвижения и стоянки самолета на земле, палубе корабля или воде.

Система управления самолетом представляет собой совокупность электронно-вычислительных, электрических, гидравлических и механических устройств, обеспечивающих: пилотирование самолетом, автоматическое управление самолетом, создание достаточной мощности для отклонения органов управления, реализацию на самолете необходимых хар-к устойчивости и управляемости самолета, стабилизацию установленных режимов полета, повышение безопасности полета путем своевременного оповещения экипажа о подходе к опасным режимам полета.

СУ представляет собой сов-ть двигателей с агрегатами, системами и устройствами, обеспечивающими их надежную работу. Сами двигатели служат для создания силы тяги, необходимой для полета самолета на всех режимах. Кроме того двигатели используются для привода генераторов, насосов топливной системы и энергетических систем самолета, а также для питания сжатым теплым воздухом системы жизнеобеспечения и противооблединительной с-мы самолета.

3. Виды сил, действующих на ЛА в полете.

В полете на самолет действуют следующие силы: тяга двигателя, аэродинамические -подъемная сила и лобовое сопротивление, сила тяжести. Некоторые из них иногда могут отсутствовать, например сила тяги при неработающих двигателях. Разнообразные силы, действующие на самолет, различаются: 1) по характеру приложения на статические, не изменяющиеся в течение длительного периода времени, и динамические, быстро меняющиеся в процессе их действия на самолет; 2) по характеру распределения на сосредоточенные, приложенные на небольшом участке конструкции (точечно), распределенные по длине, поверхности и объему конструкции; 3) по величине и направлению. /Все силы, действующие на самолет, делим на поверхностные и массовые; к поверхностным силам относим аэродинамические силы и силу тяги, а к массовым - силы тяжести и инерционные.

4. Понятие о перегрузке.

Коэффициентом перегрузки, или просто перегрузкой, называют отношение суммы поверхностных сил к силе тяжести самолета:

Перегрузка - величина векторная. Ее направление совпадает с направлением равнодействующей поверхностных сил. На практике обычно пользуются не полной перегрузкой, а ее проекциями на оси системы координат.      Перегрузкой в данном направлении называют отношение проекции ранодействующей поверхностных сил на это направление к силе тяжести самолета.      Предельная (располагаемая) продольная перегрузка определяется максимально возможным значением избыточной тяги или сопротивления.      Продольная перегрузка может быть как положительной, так и отрицательной. Положительная перегрузка, определяемая тяговооруженностью. Отрицательная перегрузка, определяется сопротивлением.

     Приближенно можно считать, что при полете вертикальная перегрузка создается только подъемной силой самолета. Предельная поперечная перегрузка при этом опре-деляется максимально возможным значением отношения подъемной силы к весу самолета, продольная (или тангенциальная) перегрузка - разницей между силой тяги двигательной установки и силой аэродинамического сопротивления, деленной на вес самолета, боковая перегрузка – боковой аэродинамической силой, деленной на вес самолета:

     В горизонтальном прямолинейном полете с постоянной скоростью подъемная сила равна весу самолета, тяга равняется силе аэродинамического сопротивления, боковая аэродинамическая сила равна нулю, поэтому поперечная перегрузка равна 1, а про-дольная и боковая - нулю.

5. Перегрузки в криволинейном полете. Предельные перегрузки.

(1.10)

Из уравнений (1.10) при малых значениях α и φ будем иметь

Очевидно, в нижней точке траектории при θ = 0 получим максимальное для данных V и R значение перегрузки

Криволинейный полет в горизонтальной плоскости достигается за счет крена и получаемого при этом искривления траектории движения – за счет горизонтальной составляющей Ysinγ подъемной силы Y. При правильном вираже без скольжения (Z = 0), без снижения (H = const) и с постоянной скоростью (P = X) перегрузки n_z и n_x равны нулю. Из условий Ycosγ = G и n_y = Y/G получим(1.15)Центробежная сила на вираже mV²/R (R = R_вир – радиус виража) уравновешивается составляющей подъемной силы Ysinγ. Тогда, выражая sinγ через cosγ и перегрузку n (см. уравнение (1.15)), можно получить (1.16) Очевидно, чем больше перегрузка n_y на вираже, тем меньше при V = const значение R_вир и тем выше значение угловой скорости разворота ω = V/R_вир, т.е. выше характеристики маневренности самолета. Однако с увеличением n_y возрастает масса конструкции.

Предельная продольная перегрузка определяется максимально возможным значением избыточной тяги или сопротивления:

Предельная поперечная перегрузка определяется максимально возможным значением подъемной силы и весо самолета:

6. Воздействие перегрузок и невесомости на организм человека.

     Сопротивляемость организма перегрузкам зависит от величины и направления последних, времени их воздействия, от физического состояния организма. Человек, прошедший специальную тренировку, переносит перегрузки значительно лучше, чем нетренированный. Человеческий организм по-разному переносит перегрузки, действующие в различных направлениях. Лучше всего человек переносит перегрузки в направлении грудь-спина или спина-грудь (n = 12), хуже в направлении голова-ноги (n = 6), и совсем плохо в направлении ноги-голова (n = 3), так как при этом кровь приливает к голове и вызывает быструю потерю сознания. Величина переносимых человеком перегрузок зависит от времени их воздействия. Если перегрузки кратковременны, то допустимая величина их значительно увеличивается.

Состояние невесомости имеет место тогда, когда поверхностные силы отсутствуют или самоуравновешены. Такое состояние наблюдается при полете вне атмосферы с неработающим двигателем, когда на все элементы аппарата и на членов экипажа действуют только силы тяготения. Эти силы обуславливают одинаковые ускорения всех масс аппарата, вследствие чего взаимное воздействие между ними отсутствует и силы тяжести не проявляются. При полете вне атмосферы, но с работающим двигателем, ощущение невесомости исчезает. При этом человек ощущает тяжесть

И соответствующую этому перегрузку Линия действия силы тяжести в этом случае параллельна тяге двигателя. Направлена она в сторону, противоположную силе тяги двигателя.

7.Нагрузки от нагрева летательных аппаратов в полете. Понятие об акустических нагрузках.

Тепловое нагружение. Существенное влияние на прочность оказывает тепловое нагружение ЛА. Внутренние источники тепла (двигатели, генераторы электроэнергии, тормоза и т.д.)

определяют местный нагрев конструкции. Внешние источники (аэродинамический нагрев и солнечная радиация) определяют

нагрев конструкции ЛА в целом.Разница температур в отдельных точках конструкции, отсутствие для большинства элементов конструкции возможности свободно удлиняться и укорачиваться при повышении и понижении температуры приводят к возникновению температурных напряжений. Поэтому тепловое воздействие может существенно снизить прочность конструкции. Тепловые нагрузки иногда также следует рассматривать как динамические (изменяющиеся во времени), что связано и с режимами работы внутренних источников тепла, и с режимами полета самолета.

В процессе разгона и торможения СПС за счет теплового воздействия в конструкции могут возникнуть знакопеременные циклы напряжений большой амплитуды, что определяет термическую усталость конструкции. Все возможные случаи нагружения ЛА в процессе эксплуатации, должны быть учтены и оценены при проектировании ЛА. Акустические нагрузки. С возрастанием мощности двигателей и увеличением скорости полета растет уровень шума (знакопеременного звукового давления), источниками которого являются реактивная струя двигателя, воздушный винт, турбулентный пограничный слой. Шум (акустические нагрузки) порождает вынужденные колебания (вибрации) обшивки различных частей ЛА в зонах наиболее интенсивных акустических воздействий. При сравнительно невысоких уровнях силового воздействия количество циклов знакопеременных нагрузок такого рода за время эксплуатации ЛА настолько велико, что может привести к усталостному разрушению конструкции.

8. Статические и динамические нагрузки.

Условно нагрузки самолета делят на статические и динамические.

Действие воздушных нагрузок в горизонтальном и криволинейном полете обычно рассматривают как статическое. Объясняется это тем, что нагрузки возникают и снимаются постепенно а действуют по сравнению с распространением деформаций более продолжительное время.

Динамическое нагружение происходит, например, при посадке, движении самолета по неровному грунту, внезапном порыве воздуха в полете. Динамические нагрузки могут носить ударный или вибрационный характер. Первый вид нагружения имеет место в случае когда отношение периода изменения нагрузки к периоду собственных колебаний конструкции значительно меньше 1. 2 вид динамических нагрузок – это вынужденные колебания конструкции под действием периодических сил.

9. Расчетная и эксплуатационная нагрузка

Расчет статической прочности конструкции ЛА проводят на расчетную и эксплуатационную нагрузки. Под эксплуатационной нагрузкой понимают ожидаемое наибольшее значение нагрузки, которое может достигаться в нормальной эксплуатации. Расчетная нагрузка связана с эксплуатационной отношением ,f-коэффициент безопасности.

При расчете прочности расчетные усилия и расчетные нагружения сравнивают соответственно с разрушающими нагрузками и напряжениями, выявляемыми также в результате расчета. Расчет позволяет сравнить расчетную нагрузку с фактической разрушающей, устанавливаемой при статических испытаниях конструкции.

Если материал имеет низкий предел текучести, то при эксплуатационных нагрузках могут получаться значительные остаточные деформации. Последние, накапливаясь, приводят к изменению формы конструкции и могут сделать ее непригодной к дальнейшей эксплуатации. Поэтому проводят расчет и на эксплуатационную нагрузку, при котором конструкция проверяется на отсутствие остаточных деформаций.