- •Посвящается 75-летию Московского авиационного института системный подход к проектированию ла.
- •1.1. Техническое задание на проектирование
- •1.2. Сложные (большие) системы, их свойства .
- •1.3. Летательный аппарат – главный элемент авиационного и ракетно-космического комплекса
- •1.4. Системы и компоновка летательного аппарата
- •Инженерное обеспечение проектирования летательного аппарата.
- •2.1. Основные этапы проектирования авиационного комплекса
- •2.2. Иерархия систем летательного аппарата. Специализация инженеров, создающих системы.
- •Глава 3 среда в которой существует и функционирует летательный аппарат
- •3.1. Факторы, влияющие на функциональные возможности и облик летательного аппарата
- •3.2. Естественная внешняя среда - атмосфера Земли и околоземное пространство
- •3.2.1. Основные параметры и свойства воздуха в атмосфере
- •3.2.3. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам естественной внешней среды
- •3.3. Искусственная внешняя среда
- •3.3.1. Аэропорт. Взлетно-посадочная полоса
- •3.3.2. Наземные системы обслуживания и подготовки самолета к полету
- •3.3.3. Обеспечение регулярности и безопасности полетов пассажирских самолетов
- •3.3.4. Стартовый ракетный комплекс
- •3.3.5. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам искусственной внешней среды
- •Часть вторая теоретические основы авиационной техники
- •Глава 4 принципы полета и классификация летательных аппаратов
- •4.1. Классификация принципов полета
- •4.2. Реализация ракетодинамического и баллистического принципов полета
- •4.3. Реализация аэростатического принципа полета
- •4.4. Реализация аэродинамического принципа полета
- •4.5. Летательные аппараты, реализующие несколько принципов полета
- •4.6. Крылатый летательный аппарат в космическом пространстве
- •Глава 5 основы аэродинамики
- •5.1. Взаимодействие среды и движущегося тела. Классификация скоростей полета
- •5.2. Аэродинамический эксперимент
- •5.3. Аэродинамические силы
- •5.4. Основные законы аэродинамики
- •5.5. Элементы аэродинамики больших скоростей
- •5.6. Системы осей координат
- •5.7. Аэродинамические характеристики самолета
- •Глава 6 основы динамики полета самолета 6.1. Траектории движения
- •6.2. Силы, действующие на самолет в полете
- •6.3. Пространственное движение самолета
- •6.4. Понятие об аэродинамическом расчете
- •Глава 7 аэродинамическая компоновка летательных аппаратов
- •7.1. Геометрические параметры обтекаемых тел
- •7.1.1. Геометрические параметры несущей поверхности (крыла)
- •7.1.2 Геометрические параметры несущих частей самолета (фюзеляжа)
- •7.2.1. Аэродинамические схемы. Продольная балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •ΔδΔYг.О.ΔMz ΔωzΔαΔYсам δ¯ny.
- •7.2.2. Боковая балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •7.2.3. Состав системы управления самолетом
- •7.2.4. Показатели управляемости самолета
- •7.3. Влияние на аэродинамическую компоновку условий базирования и эксплуатации
- •7.4. Летательные аппараты короткого и вертикального взлета и посадки
- •7.4.1. Вертолеты
- •7.4.2. Самолеты вертикального (укороченного) взлета и посадки
- •7.5. Гидроавиация
- •7.6. Самолет изменяемой геометрии
- •7.7. Средства обнаружения и аэродинамическая компоновка
- •7.8. Аэродинамическая компоновка и активные системы управления
- •Глава 8 основы прочности и жесткости летательных аппаратов
- •8.1. Нагружение агрегатов самолета и их деформация под нагрузкой
- •8.2. Статическое и динамическое нагружение частей летательных аппаратов
- •8.3. Нормы прочности - закон при создании конструкции самолета
- •8.4. Предварительная динамическая компоновка летательных аппаратов
- •8.5. Прочностной эксперимент
- •8.6. Активные системы управления и нагружение частей самолета
- •8.7. Понятие надежности и живучести летательного аппарата
- •Инженерные основы авиационной техники
- •Глава 9 взлетная масса самолета
- •9.1. Взлетная масса как критерий выбора проектного решения
- •9.2. Уравнение существования самолета
- •Глава 10 основные элементы конструкции летательных аппаратов
- •10.1. Основные конструкционные материалы
- •10.2. Внешние нагрузки и реакции опор
- •10.3. Простейшие виды нагружения и простейшие конструктивные элементы
- •10.3.1. Растяжение
- •10.3.2. Сжатие
- •10.3.3. Сдвиг
- •10.3.4. Кручение
- •10.3.5. Изгиб
- •10.4. Подкрепленные тонкостенные оболочки - основа конструкции планера летательных аппаратов
- •Глава 11 элементы конструкции планера самолета
- •11.1. Примеры конструктивно-технологических решений
- •11.2. Конструктивно-силовые схемы агрегатов планера самолета
- •11.3. Реализация требований тз в процессе разработки конструкции
- •Глава 12 элементы конструкции систем управления
- •12.1. Системы прямого управления самолетом
- •12.2. Усилия на рычагах управления
- •12.3. Система непрямого (бустерного) управления
- •Глава 13 элементы конструкции шасси
- •13.1. Движение самолета по аэродрому
- •13.2. Амортизационная система самолета
- •13.3. Конструктивные схемы амортизационных стоек шасси
- •Глава 14 основы устройства силовых установок летательных аппаратов
- •14.1. Двигатели, применяемые на летательных аппаратах
- •14.2. Воздухозаборники и сопла двигателей самолета
- •14.3. Топливная система самолета
- •Глава 15 бортовые системы и оборудование самолета
- •15.1. Пассажирское бортовое и специальное оборудование
- •15.2. Системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения
- •15.2.1. Влияние условий полета на организм человека
- •15.2.2. Системы кондиционирования воздуха в гермокабинах
- •15.2.3. Системы индивидуального жизнеобеспечения
- •5.3. Системы защиты в особых условиях
- •15.3.1. Противообледенительные системы
- •15.3.2. Противопожарные системы
- •15.4. Системы спасения и десантирования
- •15.4.1. Средства спасения на пассажирских самолетах
- •15.4.2. Средства спасения на военных самолетах
- •15.4.3. Системы десантирования
- •15.5. Пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование
- •15.5.1. Пилотажно-навигационное оборудование
- •15.5.2. Радиотехническое оборудование
- •15.5.3. Комплексы бортового радиоэлектронного оборудования
- •15.5.4. Бортовое оборудование и кабина экипажа
- •15.6. Бортовые энергетические системы летательных аппаратов
- •Глава 16 основы производства летательных аппаратов
- •16.1. Основные этапы изготовления летательных аппаратов
- •16.2. Производство авиационного предприятия и субподрядчики
- •16.3. Стандартизация и унификация в авиационном производстве
- •16.4. Некоторые технологические аспекты проектирования летательных аппаратов
- •Глава 17 основы эксплуатации летательных аппаратов
- •17.1. Основные фазы существования летательных аппаратов в эксплуатации
- •17.2. Некоторые аспекты технической эксплуатации агрегатов и систем самолета
- •17.3. Некоторые эксплуатационные аспекты проектирования
- •Глава 18 основы проектирования летательных аппаратов
- •18.1. Содержание процесса и основные этапы проектирования летательных аппаратов
- •18.2. Некоторые экономические аспекты проектирования
- •18.3. Некоторые эргономические и экологические аспекты проектирования
- •18.4. Формальные и неформальные аспекты проектирования
- •18.5. Проектирование самолета и эвм
- •18.6. Сертификация самолетов гражданской авиации
- •Часть четвертая краткий обзор развития отечественной авиационной техники
- •Глава 19 самолетостроение в довоенный период и в годы великой отечественной войны
- •19.1. Начало пути
- •19.2. Самолеты 30-х годов
- •19.3. Самолеты предвоенных лет и в годы Великой Отечественной войны Советского Союза
- •Глава 20 отечественная авиация в послевоенный период
- •20.1. Освоение больших дозвуковых скоростей полета
- •20.2. Сверхзвуковая боевая авиация
- •20.3. Развитие гражданской авиации
- •20.4. Гражданские и боевые вертолеты
- •20.5. Авиация России в 90-е годы
- •Глава 21 возможные пути развития гражданской авиации и задачи, стоящие перед самолетостроением
- •21.1. Общие закономерности развития гражданского самолетостроения
- •21.2. Увеличение коммерческой нагрузки
- •21.3. Увеличение рейсовой скорости
- •21.4. Уменьшение расходов на эксплуатацию
- •21.5. Уменьшение массы самолета
- •21.6. Увеличение аэродинамического качества самолета
- •21.7. Уменьшение расхода топлива
- •Заключение
7.6. Самолет изменяемой геометрии
На начальном этапе развития авиации полетная конфигурация самолета не отличалась от взлетно-посадочной конфигурации. Стремление обеспечить высокую транспортную и боевую эффективность самолета привело к тому, что определяемая ТЗ на проектирование крейсерская (или максимальная) скорость полета современных самолетов в 5-15 раз превышает взлетно-посадочные скорости, позволяющие самолету базироваться на оговоренных ТЗ аэродромах.
Рис. 7.89. Изменяемая геометрия нососвой части фюзеляжа СПС |
По мере расширения требований к самолету не только по ЛТХ, но и по удобству обслуживания на земле появились новые элементы, изменяющие геометрию самолета.
Не просто большие люки, а отклоняемые вверх или вбок носовые и хвостовые части транспортных самолетов увеличивают производительность погрузочно-разгрузочных работ.
Изменяемая в полете геометрия носовой части СПС (рис. 7.89) обеспечивает экипажу приемлемый обзор на взлетно-посадочных режимах (1) и не создает дополнительного сопротивления на сверхзвуковых скоростях полета (2).
Тормозные щитки (воздушные тормоза), отклоняемые перпендикулярно к направлению скорости полета, резко увеличивают сопротивление, улучшая таким образом характеристики маневренности в воздушном бою.
Рис. 7.90. Отклоняемые вниз концы крыла |
Концы крыла (рис. 7.90), отклоняемые вниз на сверхзвуковых скоростях, уменьшают сдвиг фокуса крыла назад и, как следствие, снижают потери качества на балансировку. Кроме того, работая как кили, они обеспечивают дополнительную путевую устойчивость, которая становится весьма критической на больших скоростях.
Поворотные двигатели и крылья для СВВП (см. раздел 7.4.2) настолько существенно изменяют геометрию самолета, что это позволило говорить оконвертируемом (от лат. converto - изменяю, превращаю), или адаптивном (адаптируемом) (от позднелат. adaptio - приспособление), самолете, т. е. о такой аэродинамической компоновке, которая изменяется в соответствии с режимами полета самолета.
Строго говоря, каждому режиму полета (числуM) соответствует своя оптимальная конфигурация, обеспечивающая на этом режиме наилучшие несущие свойства и характеристики устойчивости и управляемости самолета.
Рис. 7.91. Самолет с крылом изменяемой геометрии Начало формы Конец формы |
Самолет с крылом изменяемой стреловидности (геометрии) (рис. 7.91) позволяет в какой-то мере приблизиться к "оптимальной" аэродинамической компоновке. В зависимости от режима полета консоли крыла 1, поворачиваясь относительно шарниров 2, устанавливаются таким образом, что обеспечивается полет самолета с аэродинамическими характеристиками, приближающимися к наиболее рациональным во всем диапазоне скоростей (чисел M) полета. Аэродинамические характеристики самолета с крылом изменяемой геометрии как бы огибают кривые зависимостей максимального аэродинамического качества Kmax от числа M (см. рис. 7.38). На взлетно-посадочных и дозвуковых режимах полета при минимальном угле стреловидности такой самолет обеспечивает короткий разбег на взлете и пробег при посадке, большую дальность и продолжительность полета. При умеренных углах стреловидности обеспечивается сверхзвуковой полет на большой высоте. При больших углах стреловидности крыло практически "сливается" с горизонтальным оперением, образуя несущую систему, аналогичную треугольному крылу малого удлинения, наиболее рациональную для полета с большими сверхзвуковыми скоростями.
Рис. 7.92. Схема самолетов с асимметричным крылом |
Естественно, что изменение геометрии, особенно изменение стреловидности крыла в полете, связанное с необходимостью перемещать высоконагруженные части самолета (крыло) в полете, приводит к увеличению массы самолета и за счет увеличения массы крыла с шарниром, и за счет увеличения массы приводов и энергосистем. Поэтому при определенных требованиях ТЗ на проектирование самолет с крылом изменяемой геометрии может оказаться менее рациональным, чем самолет с крылом фиксированной (неизменяемой) геометрии.
В то же время за счет применения оригинальных конструктивно-компоновочных решений, например асимметричного крыла изменяемой геометрии в однофюзеляжной (рис. 7.92,а) или двухфюзеляжной (рис. 7.92,б) схемах, при которых шарнир менее нагружен, увеличение массы может оказаться не таким значительным. Однако в этой ситуации возникают проблемы с обеспечением устойчивости таких самолетов в условиях косой обдувки (при полете со скольжением)
При некоторых требованиях ТЗ более рациональным может оказаться крыло с неизменной стреловидностью, но с изменяемой в зависимости от режимов полета профилировкой крыла - так называемое адаптивное крыло (рис. 7.93).
Рис. 7.93. Адаптивное крыло и поляра самолета с таким крылом |
Здесь уместно отметить, что на заре развития авиации применялось изменение формы профиля (так называемое гоширование) для весьма нежестких и малонагруженных крыльев с полотняной обшивкой.
В современных условиях создание адаптивного крыла для самолета, работающего в широком диапазоне скоростей и перегрузок, представляет сложнейшую проблему для конструкторов. Кроме того, изменение геометрии самолета, обеспечивающее оптимальные параметры для каждого режима полета, невозможно без широкого применения автоматики в системах управления.