- •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
8.3. Нормы прочности - закон при создании конструкции самолета
Как уже отмечалось (см. раздел 3.1), ЛА должен удовлетворять требованиям ТЗ, а также различным техническим условиям, нормам, правилам и инструкциям, которые отражают опыт развития авиационной техники и которые в процессе развития техники изменялись в направлении повышения безопасности полета, расширения возможностей использования ЛА, улучшения его эксплуатационных характеристик. Для гражданских самолетов в СССР были последовательно разработаны несколько редакций. Норм летной годности гражданских самолетов(НЛГС), которые являлись государственным стандартом, соответствующим требованиям ИКАО, и устанавливалипредельный минимум свойств и характеристик, которыми должен обладать каждый вновь проектируемый самолет с точки зрения обеспечения безопасности и надежности полетов. Затем эти Нормы трансформировались вЕдиные нормы летной годности гражданских самолетов(ЕНЛГС), обязательные к выполнению в странах социалистического содружества. В настоящее время объединяющий государства бывшего СССР МАК (Межгосударственный авиационный комитет), основной задачей которого является обеспечение безопасности полетов самолетов гражданской авиации, разработал обязательные к выполнениюАвиационные правила(АП), которые, с одной стороны, являются логическим развитием НЛГС и ЕНЛГС, а с другой стороны, приведены в соответствие с аналогичными правилами в других странах мира, например с государственными требованиями США к гражданским самолетам FAR (Federal Aviation Regulations). Нормы прочности являются частью этих правил и регламентируют характер и значения нагрузок, которые должны быть учтены при расчетах самолета на прочность, а также методику проведения прочностных испытаний самолета. Чтобы обеспечить прочность самолета во всех возможных ситуациях эксплуатации, в Нормах прочности устанавливается ряд расчетных случаев. Расчетные случаи соответствуют такой ситуации при эксплуатации самолета, при которой получаются наиболее тяжелые условия нагружения. Для каждого случая задается характер распределения внешних нагрузок, устанавливается значение эксплуатационной перегрузкиnэmax, вероятность превышения которой в процессе эксплуатации ничтожно мала, и значение коэффициента безопасностиƒ.Расчетные нагрузкиP pсвязаны сэксплуатационными нагрузкамиP эсоотношениемP p =P эƒ. Таким образом, коэффициент безопасности показывает, во сколько раз расчетная нагрузка больше эксплуатационной. Основное назначение этого коэффициента состоит в том, чтобы обеспечить достаточную прочность и отсутствие остаточныхдеформацийконструкции в процессе эксплуатации. Для самолетных конструкцийƒ= 1,52.Случаи нагружения (расчетные случаи) устанавливаются для самолета в целом и его основных агрегатов (крыло, оперение, фюзеляж, шасси, управление и т. д.), исходя из всех возможных эксплуатационных ситуаций. Каждый расчетный случай может иметь и буквенное обозначение. Так, регламентируется нагрузка на крыло при выходе из пикирования и при полете в болтанку с большой скоростью (случайА); нагрузка на шасси при посадке с передним ударом в основные стойки шасси (случайGш); нагрузка на фюзеляж при вынужденной посадке самолета на воду (случайМф) и т. д. Нормы прочности регламентируют требования к температурной прочности, к жесткости конструкции и к обеспечению безопасности от флаттера, дивергенции, реверса и аэроупругих колебаний системы "самолет - система автоматического управления". Требования Норм прочности - непреложный закон при создании конструкции. Наука о прочности ЛА непрерывно развивается, методы проектирования конструкций, о которых пойдет речь в следующем разделе, позволяют корректировать требования Норм прочности, в частности уменьшать коэффициенты безопасности и, как следствие, массу конструкции при сохранении необходимой прочности и жесткости. В последние годы появились работы, обосновывающие целесообразность использования режимов полета с нагрузками, превышающими установленные максимальные эксплуатационные. Так, для крыла истребителя, спроектированного на эксплуатационную перегрузку 8 и испытанного на максимальную (расчетную, с учетом коэффициента безопасности) перегрузку 12, возможно кратковременное нагружение с перегрузкой 9 - 10. Естественно, это улучшает маневренные характеристики истребителя и повышает его боевую эффективность. Разумеется, в этой ситуации требуется тщательный контроль технического состояния конструкции. Этот принцип не только обоснован в теоретических работах, но и подтвержден стендовыми и летными испытаниями применительно к гидросистемам управления ЛА. Использование этого принципа при проектировании силовых гидросистем, которые многократно (2 - 4) раза резервируются, позволяет существенно уменьшить их массу, объем, потребляемые и выходные (установочные) мощности. Поэтому утверждение "требования Норм прочности - непреложный закон при создании конструкции" следует понимать только в том смысле, что прочность конструкции должна быть обоснована документами, действующими на момент предъявления ЛА заказчику (см. раздел 18.6). Таким образом, стоящая перед проектировщиками задача создания конструкции минимально возможной массы должна решаться с учетом требований прочности и жесткости конструкции, влияющих не только на массу ЛА, но и на его ЛТХ, поскольку недостаточная жесткость конструкции приводит к искажению обводов ЛА, снижению аэродинамических характеристик, ухудшению устойчивости и управляемости.