Несимметричные нагрузки на крыло

Несимметричные нагрузки на крыло могут возникать при попадании самолета в несимметричный воздушный порыв, при полете со скольжением и при отклонении элеронов.

Без отклонения элеронов

Для самолетов нормальной, многоцелевой и переходной категории на скорости V_A на полуразмахе крыла с одной стороны от плоскости симметрии действует 100% нагрузки, соответствующей n^э_{max А}, а с другой стороны

70% при m ≤ 454 кг,

Для самолетов акробатической категории на полуразмах с одной стороны плоскости симметрии действует 100% нагрузки, а с другой 60% в двух случаях:

1. При скорости V_A и перегрузке n^э_{max А}

2. При скорости V_C и перегрузке n^э_min в перевернутом полете.

С отклоненными элеронами

Резкое отклонение элеронов на максимальный угол.

Для самолетов нормальной, многоцелевой и переходной категорий:

1. На скорости V_A при n_y = 0.

2. На скорости V_A при

3. На скорости V_C – отклонение элеронов, достаточное для создания угловой скорости крена такой же, как при максимальном отклонении элеронов на скорости V_A.

4. На скорости V_D – отклонение элеронов, достаточное для создания угловой скорости крена не ниже 1/3 угловой скорости при максимальном отклонении элеронов на скорости V_A.

Для самолетов акробатической категории:

1. Резкое максимальное отклонение элеронов на скорости V_A и V_D при n_y = 0

2. Резкое максимальное отклонение элеронов на скорости V_A и V_C при

3. Резкое максимальное отклонение элеронов на скорости V_C при n_y = n^э_{max А} и n_y = n^э_min

4. На скорости V_D – отклонение элеронов, достаточное для создания угловых скоростей крена не ниже 1/3 угловой скорости при максимальном отклонении элеронов на скорости V_A и V_C.

Угловая скорость при отклонении элеронов

При отклонении элерона на участке, занятом элероном, возникает дополнительная подъемная сила ΔY_э, которая заставляет самолет двигаться с угловым ускорением по крену ε_х и создает угловую скорость по крену ω_х.

В результате движения с угловой скоростью по крену ω_х местные углы атаки сечений крыла изменяются, и на крыльях возникает дополнительная подъемная сила ΔY_ω, направленная против вращения.

Н а участке крыла шириной dz на расстоянии z от плоскости симметрии подъемная сила от отклонения элерона на угол δ_э

.

Момент крена

.

Демпфирующая сила, препятствующая крену

Момент, препятствующий крену

Установившаяся скорость крена получается, когда

Используя теорему о среднем, можно получить приближенное соотношение:

, где

S_э – площадь крыла, обслуживаемая элероном.

Производная коэффициента подъемной силы по углу отклонения элерона

, где - относительная хорда элерона.

- угловая скорость установившегося движения по крену при отклонении элерона, δ_э – в радианах.

Нагрузки на двигатель

Подмоторная рама каждого двигателя и поддерживающие их конструкции должны выдерживать нагрузки от двигателей.

Нагрузки на двигатель:

Сила тяги

Крутящий момент

Нагрузки в вертикальной плоскости

Боковые нагрузки

Гироскопические нагрузки

Средний крутящий момент двигателя зависит от мощности и угловой скорости вращения винта.

, где N – мощность двигателя, Вт

ω – угловая скорость винта, рад/с

, где n – частота вращения, об/мин

Крутящий момент двигателя за время одного оборота вала может значительно меняться, особенно для поршневых двигателей с небольшим числом цилиндров.

Эксплуатационный крутящий момент двигателя получается умножением среднего крутящего момента на коэффициент, зависящий от типа двигателя.

1,25 – для турбовинтовых двигателей

1,33 – для поршневых с 5 и более цилиндрами

k_дв = 2 – с четырьмя цилиндрами

3 – с тремя цилиндрами

4 – с двумя цилиндрами.

Должен быть проведен расчет:

1. Взлетная мощность двигателя и перегрузка 0,75 n^э_{max A}.

2. Максимальная продолжительная мощность двигателя и перегрузка n^э_{max A.}

Для газотурбинных двигателей дополнительно:

1. Отказ системы управления винтом. Крутящий момент на взлетной мощности с коэффициентом 1,6 и перегрузка n_y = 1;

2. Крутящий момент при резкой остановке двигателя (из-за неисправности или отказа, например, заклинивания компрессора);

3. Крутящий момент, возникающий за счет максимального ускорения работы двигателя.

Боковая нагрузка на двигатель

Д олжен проводиться расчет на перегрузку

n^э_{max A}/3

n_z ≥

1,33

Эта перегрузка действует отдельно или в сочетании с перегрузкой n_y = 1.

Несимметричные нагрузки

Самолет рассчитывается на несимметричные нагрузки, вызванные отказом двигателя. Для ТВД – в сочетании с отказом системы флюгирования винта.

1. Отказ из-за прекращения подачи топлива на скоростях до V_D.

2. Отказ из-за отсоединения компрессора от турбины или из-за потери лопаток на скоростях до V_C, при этом коэффициент безопасности f = 1,2.