Изучение классификации самолётов. Классификация самолётов по назначению, аэродинамической схеме и конструктивным признакам

Определение уравновещающих ( ) и маневренних ( ) нагрузок действующих на ГО. Проектировочный расчет оперений.


Определение уравновешивающей нагрузки
Основными внешними силами, действующими в прямолинейной горизонтальном полете на самолет будут подъемная сила Y_кр, сила лобового сопротивления Х_кр , тяга двигателя Р, полетный самолета G_o .
Большинство этих внешних сил не проходит через центр тяжести самолета. Вследствие этого они создают вращение самолета относительно оси оz .
Для того чтобы самолет мог совершать прямолинейный горизонтальной полет, момент вращения от внешних сил должен быть уравновешен другим моментом, который создается уравновешивающей силой, действующей на горизонтальное оперение (рис. 6).

Рис. 6.

Уравновешивающую силу можно определить из условия равновесия двух моментов:

(1)
где m_{z б г о} – коэффициент момента, который определяется из продувок модели самолета без горизонтального оперения при данном угле атаки при наиболее неблагоприятной центровке (рис.7).
q – скоростной напор;
S_кр – площадь крыла;
b_аэр – средняя аэродинамическая хорда;
L_{г о} – расстояние от центра тяжести самолета при данной центровке до центра давления аэродинамической нагрузки на оперение.

Рис. 7.

При прямолинейном полете на оперение действуют две нагрузки: уравновешивающая аэродинамическая нагрузка и массовая от собственного веса оперения. Здесь покажем, что уравновешивающая нагрузка на оперение в общем случае зависит от скоростного напора q и перегрузки n.

Известно, что в летном диапазоне углов атаки коэффициент момента можно принять линейной функцией и представить в виде
(2)
где m_zo – значение коэффициента момента при с_у= 0.
Подставив в формулу (1) вместо m_z его значение из (2) получим
(3)
Из формулы (3) видно, что первый член зависит от скоростного напора, а второй – от величины перегрузки. Следовательно, второй член будет создавать наибольшие нагрузки при маневре за счет перегрузки, а первый член – за счет скоростного напора.
Расчетная уравновешивающая сила при горизонтальном полете
(4)
Коэффициент безопасности f берется в соответствии с расчетным случаем крыла.
Уравновешивающая нагрузка распределяется по хорде оперения так, как показано на рис. 8. При расчете удобнее пользоваться приближенными графиками (рис. 9, а, б). Из распределения видно, что нагрузки, действующие на стабилизатор и руль высоты, направлены в разные стороны, поэтому данный случай будет расчетным на кручение.
Согласно расчетному графику (рис. 9, а) полная нагрузка на оперение распределяется между стабилизатором и рулем высоты следующим образом:
(5)
Рис. 8.

Рис. 9.

Обозначив удельную нагрузку оперения через получим

или (6)

Удельная нагрузка для стабилизатора (рис. 9, а) определяется из уравнения равновесия:
(7)
откуда (8)
Для управляемого горизонтального оперения уравновешивающая нагрузка распределяется по хорде (рис. 9, б).