Нагрузки на вертикальное оперение
Вертикальное оперение рассчитывается на маневренные нагрузки и нагрузки от воздушных порывов.
Маневренные нагрузки
1. При полете самолета без ускорений и рыскания принимают, что педаль может резко переместиться на величину:
а
) На
скорости до VA,
а для самолетов акробатической категории
– до скорости VC
педаль резко перемещается на величину,
ограниченную упорами или физической
силой летчика;
б
) На
скорости VD
педаль резко перемещается на 1/3
перемещения, ограниченного упорами, но
не более величины, ограниченной физической
силой летчика.
2. При перемещении педали на максимальную величину на скорости до VA (до VC доя акробатической категории) самолет достигает максимального угла скольжения.
3. При максимальном угле скольжения педаль возвращается в нейтральное положение или в положение, ограниченное физической силой летчика.
Нагрузка на вертикальное оперение
Производная нормальной силы по углу отклонения руля направления
В первом случае угол скольжения β = 0
.
Во втором случае нагрузка на вертикальное оперение меньше, чем в первом. Она уравновешивает момент Му, действующий на крыло и фюзеляж при полете со скольжением.
.
Если этот момент мал, то нагрузка на вертикальное оперение близка к нулю:
.
Отсюда можно найти максимальный угол скольжения
.
В действительности момент Му может быть не равен нулю. Его величина определяется из продувок модели без вертикального оперения или из более точного расчета. Если момент Му направлен на увеличение угла скольжения, то максимальный угол скольжения будет больше, чем при нулевой нагрузке на вертикальное оперение
.
В третьем случае угол отклонения руля
равен нулю, а угол скольжения – тот,
который был во втором случае.
.
Нагрузки на вертикальное оперение от воздушных порывов
Вертикальные поверхности в полете без ускорений при скорости VC должны выдерживать боковые порывы со скоростью U = 15,2 м/с.
Для самолетов переходной категории дополнительно рассматриваются нагрузки от боковых порывов:
при скорости VB U = 20,1 м/с
при скорости VС U = 15,2 м/с
при скорости VD U = 7,6 м/с
при скорости VF U = 7,6 м/с.
Нагрузка от порыва
.
Коэффициент
учитывает ослабление нагрузки при
плавном входе в порыв и за счет уменьшения
местного угла атаки при развороте
самолета. В запас можно считать
= 1.
Нагрузки на разнесенное оперение
П
ри
распределении суммарной нагрузки
следует считать, что 65% приходится на
одну (правую или левую) поверхность, а
35% на другую.
Если часть разнесенной вертикальной поверхности находится выше горизонтальной поверхности, а часть ниже, то следует рассмотреть случаи, когда к одной части прикладывается полная нагрузка, а к другой 80% нагрузки (к верхней или к нижней части).
Совместное нагружение горизонтального и вертикального оперения
Необходимо рассмотреть совместное нагружение горизонтального и вертикального оперения для всех сочетаний нагрузок.
Для горизонтального оперения рассматриваются нагрузки балансировочные, маневренные и от воздушных порывов.
Для вертикального оперения рассматриваются нагрузки маневренные и от воздушных порывов.
При совместном нагружении нагрузку на горизонтальное оперение следует считать действующей несимметрично в соответствии с углом скольжения, определяемом в каждом рассматриваемом случае. Несимметрию в распределении нагрузок следует определять из продувок при угле скольжения в 75% угла скольжения в случае нагружения вертикального оперения.
Балансировочная нагрузка на горизонтальное оперение определяется при перегрузке
,
где n – перегрузка рассматриваемого случая при изолированном нагружении.
Маневренная нагрузка на горизонтальное оперение определяется из условия контролируемого маневра в диапазоне скоростей от VA до VD.
Для самолетов нормальной, многоцелевой и переходной категорий рассматриваются маневры от перегрузки nI = 1 до перегрузок
где
.
Для самолетов акробатической категории рассматриваются четыре случая:
Исходная перегрузка |
Конечная перегрузка |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
Нагрузки, возникающие при резком максимальном отклонении рулей на скорости VA при совместном нагружении не рассматриваются.