Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

чести и надежности. Плечо с легко выбрать рациональным, исхо­ дя из меньших затрат мощности и веса на привод.

Характер эпюр Q, М и Л4К по консоли и внутрифюзеляжной части балки-лонжерона (оси) 0—2 показан на фиг. 5.15. Попе­ речная сила и изгибающий момент воспринимаются лонжероном. Крутящий момент в консоли воспринимается замкнутым конту­ ром обшивки, а на участке 0—2 — кручением балки-лонжерона. Скачки в точке 2 эпюр изгибающего и крутящего моментов объ­ ясняются тем, что нагрузка носка 1—2—3 передается изгибом нервюр 1—2 и 2—3 в узел заделки их на лонжероне (узел 2).

ноблочная конструкция консолей стабилизатора. При этом роль полок выполняют силовые панели, по продольным сторонам ко­ торых ставят стеши. Силовая увязка моноблочной консоли с бал­ кой-осью требует постановки в корневой части дополнительного набора силовых нервюр.

123. В тех случаях, когда внутри фюзеляжа не оказывается места и условий для крепления подшипников, их приходится ста­ вить внутри консолей стабилизатора, а балки-оси жестко связы­ вать с силовыми шпангоутами фюзеляжа. На фиг. 5.16 представ­ лена такая схема крепления однолонжеронного стабилизатора. К узлу 3 подводится тяга управления, снимающая на плече d

между стенкой лонжерона и осью балки 0—2—5.

Приведенная схема может использоваться также при двухлонжеронной, моноблочной, а также и сотовой конструкциях кон­ солей. При этом не требуется постановки дополнительных сило­ вых нервюр. Кили и стабилизаторы с заполнителем обладают бо­ лее высокой боевой живучестью и жесткостью при достаточно ма­ лом весе. Они могут выполняться из стали, титана или компози­ ционных материалов с помощью клейки или пайки. Такие конст­ рукции рациональны также по усталостной прочности, что суще­ ственно для оперения, работающего в условиях переменных ди­ намических нагрузок. Обе последние схемы (см. фиг. 5.15 и 5.16) могут применяться также и для управляемых килей.

124. Конструкция рулей (высоты, поворота, элеронов, а таиже элевонов) представляет собой многоопорную по длине балку, по силовой схеме аналогичную однолонжеронному крылу.

Для увеличения жесткости руля устанавливается обычно больше двух шарнирных опор, закрепленных на неподвижной части конструкции. Строго говоря, эти шарнирные опоры сами покоятся на упругом основании (стабилизатор, киль, крыло), но при грубых расчетах его упругостью можно пренебречь. Это особенно справедливо для опор элерона на крыле, которое обла­ дает несоизмеримо большей жесткостью, чем элерон.

126

На фиг. 5.17 в качестве примера представлена схема нагру­ жения и уравновешивания элерона и эпюры поперечных сил Q, изгибающего М и крутящего М к моментов. Эпюры М и Q по­ строены как для трехопорной балки. Опоры стремятся располо­ жить так, чтобы абсолютные величины положительных и отрица­ тельных изгибающих моментов отличались бы незначительно. В этом случае лонжерон, который из технологических соображений обычно делается практически постоянного сечения по длине, по­ лучается легче.

Для уменьшения крутящего момента выгодно кронштейн уп­ равления ставить ближе к середине элерона, а ось вращения и лонжерон приближать к его линии центров давления.

Избежать выступания носка за обводы крыла при отклонении элерона можно путем применения так называемой внутренней компенсации (фиг. 5.18), которая состоит в том, что полость А отделена от полости В посредством герметической ткани. Оття­ гивание назад оси вращения, а следовательно, и приближение ее к линии центров тяжести руля выгодно также с точки зрения предотвращения элеронного флаттера (см. п. 297).

125. Назначение и работа элементов конструкции рулей (об­

128

шивки, стрингеров, нервюр и лонжеронов) такие же, как и эле­ ментов крыла. У скоростных летательных аппаратов обшивка рулей делается достаточно жесткой с тем, чтобы не нарушалась гладкость поверхности, важная с точки зрения требований аэро­ динамики.С этой же целью иногда рули скоростных машин за­ полняют весьма легким заполнителем, а нервюры изготовляют в виде тонких листов-перегоро­ док, связанных с обшивкой, стенкой лонжеронов и запол­ нителем на клею. Стрингеры отсутствуют. Заклепочных швов нет. Технология изготов­ ления проще, чем клепаной конструкции.

На фиг. 5.19 показан эле­ рон типичной конструкции.

Для помещения узлов под вески приходится вырезать но­

сок, в результате чего площадь замкнутого контура металличе­ ской обшивки уменьшается. Поэтому для компенсации прочно­ сти и жесткости на кручение на участке выреза под обшивку ставят дополнительные листы. Чтобы замкнутый контур, вклю­ чая носок, работал полностью, до самого участка с вырезом, его ограничивают нервюрами А и В. Для передачи сосредоточенных сил от узлов на основную силовую схему руля в местах распо­ ложения узлов ставят усиленные нервюры С.

С

126. Многоопорные элероны делают, как правило, неразрез­ ными. Несмотря на это, они вращаются достаточно свободно при нагружении крыла, так как узлы крепления элерона и после на­ гружения крыла практически остаются на той же прямой (оси), что и до нагружения. Дело в том, что концевая часть крыла, к которой крепится элерон, нагружается малыми изгибающими моментами М (фиг. 5.20), в то время как по конструктивным со­ ображениям она имеет излишнюю прочность и большую изгибную жесткость.

Чтобы прогибы и деформации самого элерона не приводили к заеданиям в шарнирах вращения, их делают сферическими, а

кронштейны подвески связывают с крылом при помощи верти­ кальных шарниров (см. на фиг. 5.17 узлы 1 и 3). При этом один кронштейн закрепляют моментно, чтобы элерон не имел про­ дольных (вдоль оси вращения) перемещений (см. на фиг. 5.17 узел 2). Такая навеска облегчает монтаж и демонтаж элерона.

127. Для уменьшения или полного уравновешивания на опре деленном режиме полета шарнирного момента руля на рули ус­ танавливают триммеры (фиг. 5.21), отклоняемые в нужную 'сто­ рону для удержания заданного поворота руля. Форма триммера такая же, как и у руля. Конструктивно он выполняется гораздо проще — часто из двух литых половин, склепанных вместе. Ма­ териал выбирается легкий (электрон), что важно для облегче­ ния конструкции руля, особенно, если учесть, что облегчение хво­ стовой части руля приводит при 100°/о весовой компенсации к уменьшению противофлаттерного груза в носке (см. п. 297).

Фиг. 5.21

128. Газоструйные рули работают в условиях высоких темпе ратур. Поэтому они выполняются в виде монолитных специально профилированных конструкций из тугоплавких материалов, на­ пример графита. Тем не менее при работе передняя кромка та­ ких рулей выгорает, в результате чего центр давления руля сме­ щается назад, изменяется величина шарнирного момента, что приводит к затруднениям в работе системы управления. Чтобы уменьшить влияние выгорания на положение центра давления, рулю придается форма, показанная на фиг. 5.9, при которой вы­ горание идет одновременно и спереди и сзади от оси вращения. Недостаток газоструйных рулей заключается также и в том, что, находясь в струе газов, истекающих с большой скоростью, они довольно сильно уменьшают эффективную тягу двигателя. Кро­

130

ме того, в ряде случаев весьма трудно подобрать материал ру­ лей, удовлетворительно работающий в условиях реактивной струи, особенно в двигателях на твердом топливе.

129. Эти недостатки частично устраняются использованием по­ воротного кольца, расположенного на срезе сопла и управляемо­ го при помощи тяг (фиг. 5.22). Поворотное кольцо подвергается воздействию газовой струи только во время управления полетом аппарата. Однако оно при этом создает все же сравнительно большие потери и, кроме того, не может обеспечить управления аппаратом вокруг продольной оси.

Сочленение сопла с

Ф и г. 5.22

Изменение направления силы тяги без поворота двигателя мо­ жет быть достигнуто также установкой поворотного сопла (фиг. 5.23). Потеря тяги в такой системе незначительна, но возникает трудность обеспечения плотного скользящего соединения сопла с камерой сгорания при высоких температурах и давлениях.

Возможно также управление летательным аппаратом путем поворота основного двигателя. Однако поворотная подвеска его конструктивно довольно сложна и требует дополнительного объе­ ма и значительной затраты веса.

130. К реактивным органам управления относятся также соп­ ла управления, которые устанавливаются на значительном плече относительно центра тяжести летательного аппарата (см. фиг. 5.8) и создают необходимые управляющие моменты при сравни­ тельно небольшой тяге. Поворотную подвеску для вспомогатель­ ного двигателя конструктивно осуществить гораздо проще, чем для основного, ибо тяга его мала.

Реактивные сопла управления могут работать на сжатом воздухе, на парогазе или на продуктах сгорания топлива ос­ новного двигателя.

Установка комбинации вспомогательных двигателей и сопел

9 '

Г л а в а VI

ФЮЗЕЛЯЖ

§6.1. ТРЕБОВАНИЯ, ВНЕШНИЕ ФОРМЫ ФЮЗЕЛЯЖА

131.Фюзеляж (корпус летательного аппарата) предназначен для размещения в нем оборудования, вооружения, топлива и гру­ зов, определяемых тактико-техническими требованиями к лета­ тельному аппарату. Фюзеляжи пилотируемых аппаратов вклю­ чают кабины для обеспечения необходимых условий членам эки­

пажа. ' К фюзеляжу крепятся крылья (у крылатых аппаратов), а

также в большинстве случаев оперение, шасси и довольно ча­ сто двигательные установки.

132. К фюзеляжу предъявляются следующие специальные тре­ бования:

—экипаж должен иметь возможно лучшие условия работы

(см. п. 174);

—формы фюзеляжа и его увязка с крылом, оперением, гон­

долами и другими частями должны обеспечивать наименьший сх летательного аппарата на основном режиме полета, а также ми­ нимальное поступление тепла в конструкцию при аэродинамиче­ ском нагреве;

—так как прогибы и закручивание фюзеляжа влияют на уг­ лы атаки, а также на колебания расположенного на нем опере­ ния, то жесткости соответствующих частей конструкции фюзеля­ жа должны обеспечивать нормальную работу оперения;

—удобство подходов к оборудованию, вооружению и другим агрегатам, расположенным в фюзеляже (корпусе); обеспечение нормальных условий их обслуживания;

—максимальное использование внутренних объемов; удобст­ во загрузки и выгрузки грузовых отсеков фюзеляжа.

133.С точки зрения аэродинамики фюзеляж является вредной частью крылатого летательного аппарата, так как он, создавая малую по сравнению с крылом подъемную силу, дает значитель­ ную долю лобового сопротивления (от 20 до 50°/о общего сопро­ тивления). Поэтому внешние формы фюзеляжа определяются стремлением получить возможно меньшее лобовое сопротивление при выполнении других важных требований в зависимости от на­ значения летательного аппарата.

132

Круговая форма сечения выгодна в технологическом отноше­ нии, а также часто с точки зрения аэродинамики. Однако в ряде случаев из условий компоновки приходится применять овальную или даже прямоугольную форму сечения фюзеляжа. На военно­

моздких и тяжелых грузов (орудий, автомобилей, танков и др.). На фюзеляжах околозвуковых летательных аппаратов овальную и другие сплюснутые формы сечений применяют из-за стремле­ ния получить изменение площадей поперечных сечений самолета по длине, соответствующее изменению их в теле минимального сопротивления («правило площадей», ф,иг. 6.1). В этом случае получается наименьшее лобовое сопротивление всего летательно­ го аппарата в целом.

Фиг. 6.1

134.Достаточно часто применяют фюзеляжи обычной (одно­

размещение двигательных установок, применяют фюзеляж двух­ балочной схемы с гондолой (фиг. 6.2).

Фиг. 6.2

Носовая часть сверхзвуковых аппаратов обычно имеет форму

конуса или оживала, выгодную с точки зрения уменьшения вол­ нового сопротивления.

133