
- •Проектирование самолетов Кафедра «Проектирование самолетов» маи
- •Курс лекций.
- •- Является комплексным, связывает эффективность авиационной техники с методологией ее проектирования.
- •- Сплав науки, искусства, интуиции и технического риска
- •Структура курса:
- •Дополнительная:
- •Краткий обзор развития авиации и методов проектирования самолетов
- •1903Г. Демонстрационный полет братьев Райт
- •Анализ развития авиации
- •Реализация законов диалектики в процессе развития авиации.
- •Закон отрицания отрицания
- •Закон единства и борьбы противоположностей.
- •Краткая характеристика методов проектирования самолетов.
- •Достижение различной степени оптимальности проекта при использовании рассмотренных методов проектирования.
- •Элементы теории больших систем
- •Комплексный учет характеристик при формировании критерия.
- •Структура авиационного комплекса.
- •Основные требования к критериям оценки
- •Основные положения метода Парето
- •Этапы проектирования самолета
- •Дальнейшие этапы создания самолета:
- •1. Определение потребности общества в авиаперевозках
- •Анализ возможности реализации ттт и его корректировка.
- •Эволюция тз
- •Примеры нормирования перегрузок
- •Рекомендуемые формы рукояток в кабине пилота
- •Разработка концепции и выбор схемы самолета.
- •Выбор балансировочной схемы самолета
- •4._._. Выбор типа воздухозаборника и сопла
- •Воздухозаборник
- •Сопло и хвостовая часть мотогондолы
- •Реверсивные сопла
- •Плоские сопла
- •Функциональный подход к выбору схемы самолета
- •Выбор типа и числа двигателей Основные характеристики двигателей.
- •Выбор числа двигателей
- •Расчет массы самолета
- •Коэффициенты роста массы самолета
- •Определение основных проектных параметров самолета
- •Оптимизация параметров самолета.
- •Компоновка самолета.
- •1.3. Использование благоприятной интерференции агрегатов
- •Использование средств улучшения местной аэродинамики
- •1.5. Использования несущей способности выступающих в поток агрегатов (например мотогондол, подвесных топливных баков и т.П.)
- •Нормируемые запасы устойчивости и управляемости самолета на всех режимах полета обеспечиваются:
- •4.0 Эффективная работа силовой установки самолета достигается:
- •Максимальное значение Су на взлете и посадке достигается:
- •Объёмно-весовая компоновка (овк) самолёта.
- •Определение смещения центровки:
- •Конструктивно силовая компоновка (кск) самолёта.
- •Особенности проектирования отдельных типов самолетов. Особенности проектирования пассажирских самолетов. Состояние и перспективы развития гражданской авиации.
- •Компоновка служебной кабины экипажа.
- •Экономика авиатранспортной отрасли
- •Определение параметров сечения фюзеляжа.
- •Аварийное покидание и средства спасения.
- •Перспективы развития военной авиации.
- •Обеспечение малой заметности в рл диапазоне
- •Проектирование агрегатов самолета Проектирование крыла
- •Влияние геометрических параметров крыла на его аэродинамические и весовые характеристики.
- •Механизация крыла.
- •Энергетические методы обеспечения короткого взлета и посадки.
- •Рациональная компоновка приводов.
- •Компоновка элементов системы управления с учетом требований снижения веса.
- •Фюзеляж.
- •Оптимизация параметров фюзеляжа
- •Компоновка технических отсеков на самолетах.
- •Правила проектирования вырезов в фюзеляже и крыле:
- •Проектирование шасси самолета.
- •Схемы шасси.
- •О сновные геометрические параметры шасси и их влияние на эксплуатационные характеристики самолета.
- •Определение высоты шасси.
- •Определение основных геометрических параметров шасси.
- •Силовые установки
- •Основные элементы силовой установки
- •Силовая установка самолета Ту-154
- •Оптимизация параметров силовой установки дозвукового пассажирского самолета.
- •Влияние типа компоновки силовой установки на эффективность самолета
4.0 Эффективная работа силовой установки самолета достигается:
- Расположением воздухозаборника в зонах со стабилизированным потоком без больших возмущений и потерь давления
- Расположением сопла двигателя в зонах, обеспечивающих благоприятную интерференцию на основных режимах полета.
- Разрежение на хвостовой части фюзеляжа. Вывод - отворот сопла
-Размещением мотогондолы в местах обеспечивающих благоприятную аэродинамическую интерференцию.
Обработка местной аэродинамики производиться за счет:
Установки зализов и обтекателей
активный
зализ (Ту-104)
Использование вихревых эффектов
+ Зализ не имеющий веса
Вихрь за кабиной
+ Местные турбулизаторы
Учета направлений местных местных линий тока
«схождение» МГ, расположенным под крылом
Использование флюгирующих поверхностей (например на тягах подвески воздухозаборника; поворотные пилоны ракет- Су-24)
Использование эффектов давления достигается за счет специальных контуров, например у воздухозаборника
Экспериментальная доводка местной аэродинамики ведется:
А. В аэродинамических трубах.
Обратные методы:
Методом дренирования
Методом шелковинок
Методом масляной пленки
Методом оптической визуализации
Прямые методы (прямо дают нужную форму):
Методом осаждения в Эл. статическом поле
Методом вымывания спец. составов.
Б. Во время летных испытаний
Методом дренирования ЛА
Методами шелковинок, масляной и дымовой визуализации (используются подходящие атмосферные условия, например повышенная влажность)
Методом масляных точек (с подогревом)
Скоростной и «геодезической» киносъемкой
Доводка местной аэродинамики позволяет снизить Схс-та на 5 – 10%
Максимальное значение Су на взлете и посадке достигается:
Использованием эффекта экрана за счет приближения крыла к земле.
Отсюда низкоплан (противоречие с крейсерскими режимами)
Использование непрерывной механизации на задней кромке крыла (без двигателей, шасси и т.п)
Устранение вредного влияния скоса потока от закрылков на другие агрегаты самолета
Использованием специальной формы крыла или крыла изменяемой стреловидности
Использование энергетических средств механизации крыла
Самолет Т-4 (Су-100)
Самолет Ту-22 М3
Объёмно-весовая компоновка (овк) самолёта.
Задачи ОВК: расположение внутри заданной аэродинамической конфигурации функциональных элементов (целевой нагрузки, экипажа, оборудования, топлива и т.п.) и обеспечение при этом минимальных размеров и заданной центровки Хт.
Здесь { Хт = Хf +mzСy с наименьшей разбежкой ∆Xт min
{ Xf - определяется методами аэродинамического расчета или продувками НДТ (это надёжнее)
mzCy – нормируемые запасы устойчивости.
mzCy = -0,03 ÷+ 0,06 для маневренных самолётов (иногда для маневренных самолётов возможно обеспечение устойчивости за счёт автоматики (статически неустойчивый самолёт)
-0,05 - для СПС и тяжёлых военных самолётов
-0,15 - для дозвуковых пассажирских самолётов
-0,05 для ДПС с суперкритич. профилями
Функциональные элементы (Ф.Э) – элементы необходимые для нормального функционирования комплекса в процессе выполнения задания.
Из условия размещения (порядка введения в компоновку) Ф.Э. подразделяются на:
- Ф.Э. постоянно присутствующие в любом сечении ЛА (конструкция ЛА, проводки коммуникации);
- Ф.Э. с открытыми зонами, т.е. такие, для нормального функционирования которых необходимы зоны обзора – передние (РЛС, кабина, в/заборник) или задние (кормовая пушечная установка, сопло двигателя и т.п.);
- Ф.Э. связанные с центром тяжести самолёта (сбрасываемый груз ∆Xт сброса ≤ 0,03, шасси и т.п.)
- Ф.Э. «свободные» - не связанные с Хт самолёта расположение которых по X,Y,Z не регламентируется (крупные блоки ЭРО, спец. оборудование).
- Ф.Э. заполняющие (легкодеформируемые) мелкое оборудование россыпью, топливо.
В зависимости от типа самолёта ОВК может быть следующих видов:
А) Линейная компоновка – когда Ф. элементы располагаются в определённой, установившейся и проверенной практикой последовательности один за другим.
Пример – компоновка Д.П.С.:
Антенна РЛС
Кабина экипажа
Служебные помещения, тех отсеки герметич.
Вспомогательное пассажирское помещение (вестибюли, гардеробы, буфеты, туалеты)
Пассажирский салон
Техотсеки не герметичные.
Вначале формируется сечение по туристическому классу пассажирских салонов. Компоновка идёт от начала к концу фюзеляжа. Длина фюзеляжа определяется почти однозначно.
Б) Произвольная (свободная) компоновка - когда Ф. элементы располагаются в различных местах фюзеляжа в зависимости от необходимых условий их функционирования (см. классификацию Ф.Э.)
Порядок введения элементов в компоновки следующий (см. рис.на след. стр.):
а. Вычерчивается внешний аэродинамический контур несколько увеличенного объёма. Резервируется S сечения фюзеляжа под конструкцию и проводки.
б. Располагаются Ф.Э. имеющие передние или задние открытые зоны
’ – антенна РЛС
’’ – кабина экипажа
’’’ – кормовая пушечная установка
в. Располагаются Ф.Э. связанные с Xцт самолёта
3’ - сбрасываемый груз
3’’ – основные стойки шасси
3’’’ - передние стойки шасси
г. Располагаются Ф.Э. свободные (крупные блоки ЭРО и т.п.) при этом стараемся свести центровку к заданному значению, т.е. если она слишком задняя Ф.Э. компонуем впереди и наоборот. Завершается компоновка размещением «заполняющих» Ф.Э. Оборудование как более лёгкий элемент размещается от концов фюзеляжа к центру, при этом выдерживается центровка самолёта. Затем топливо, как более тяжёлый элемент располагается от центра фюзеляжа к концам.
д. В том случае, если в исходной конфигурации остались незаполненные объемы, проводится повторная компоновка в конфигурации меньшей размерности и так до полного устранения пустот.
Таким образом, процесс повторяется итерационно до достижения максимального заполнения фюзеляжа. Он может выполняться с помощью ЭВМ.
Центровка в процессе компоновки контролируется с помощью центровочной ведомости.
Агрегат (группа) |
GT =mg |
Xi |
G Xi |
Y, |
G Y |
Iz =Σmx2 |
даН |
м |
даН, м |
м |
даН, м |
Ix; Iy |
|
1 Конструкция |
|
(0.4-0.42)ba |
|
|
|
|
крыло |
||||||
фюзеляж |
|
(0.5 -0.6) lф |
|
|
|
|
ГО |
|
(0.45-0.5)baГО |
|
|
|
|
ВО |
|
(0.45-0.5)baВО |
|
|
|
|
шасси |
|
|
|
|
|
|
2 Силовая установка |
|
0.45lдв |
|
|
|
|
двигатель |
||||||
гондолы |
|
0.5lмг |
|
|
|
|
системы |
|
|
|
|
|
|
3 Оборудование |
|
|
|
|
|
|
4 Снаряжение экипаж |
100 воен. 80 граж |
|
|
|
|
|
5 Топливо |
= 0.8 |
|
|
|
|
|
6 Нагрузка пассажиров |
75 + 15 |
|
|
|
|
|
|
G |
|
Gх |
|
|
|
Определение центровки:
Центровочная схема и центровочный график используемые при компоновке различных типов самолетов