Файл: Конструкция летательных аппаратов учебник..pdf

Г л а в а XX

ВОПРОСЫ КОМПОНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

§ 2 0 . 1 . ПРИНЦИПЫ к о м п о н о в к и

453. Под компоновкой летательного аппарата понимают его внешнюю и силовую схемы, а также внутреннее размещение экипажа, вооружения, оборудования, топлива и других агрега­ тов и грузов. Внешняя схема летательного аппарата характе­ ризуется взаимным расположением и внешними формами кры­ ла, оперения, фюзеляжа, подвесок и взлетно-посадочных уст­ ройств, а также типом и размещением двигателей и их возду­ хозаборников. Термин «компоновка летательного аппарата» имеет употребление в двух смыслах: во-первых, в смысле про­ цесса компонования аппарата при его проектировании и, вовторых, как результат этого процесса.

Внешняя и силовая схемы, размещение агрегатов и грузов внутри летательного аппарата находятся в неразрывной вза­ имосвязи между собой. Однако для удобства рассмотрения спе­ цифических вопросов аэродинамики иногда условно из понятия компоновки летательного аппарата выделяют так называемую аэродинамическую компоновку, под которой понимают такие вопросы его внешней схемы, как форма, размеры и взаимное расположение частей планера и подвесок.

454. Основные требования к компоновке летательного аппа­ рата сводятся к следующим:

—компоновка должна обеспечивать выполнение ТТТ к ап­ парату наилучшим образом;

—каждая часть или агрегат летательного аппарата долж­ ны быть расположены так, чтобы они успешно выполняли свои функции и возможно меньше мешали другим;

—компоновка летательного аппарата должна обеспечивать удобство контроля и обслуживания всех основных систем и аг­

регатов, а также удобство снятия и установки съемных частей

иагрегатов;

—технологическое членение конструкции должно предус­

матривать широкий фронт работ при производстве и удобство общей сборки летательного аппарата;

470

—силовая схема должна обеспечивать при возможно пол­ ном выполнении предыдущих требований меньший вес конст­ рукции при достаточных прочности и жесткости. Здесь имеет­ ся в виду, в частности, и требование рациональной динамиче­ ской компоновки летательного аппарата (см .п.286).

Требования, предъявляемые к компоновке летательного ап­ парата, как правило, оказываются противоречивыми. Например, требование удобства обслуживания обусловливает наличие в планере большого количества различных вырезов, а также экс­ плуатационных разъемов. Но это в свою очередь усложняет технологию производства и силовую схему и приводит к уве­ личению веса и стоимости конструкции. Серьезные противоре­ чия заключены и в компоновке различных частей планера и агрегатов внутри него. Более успешному разрешению этих про­ тиворечий, а также пониманию компоновки конкретного лета­ тельного аппарата способствует знание ряда принципов.

455. Укажем некоторые принципы компоновки летательного аппарата:

—в компоновке летательного аппарата ТТТ находят отра­ жение по степени их важности для конкретного аппарата. В первую очередь выполняются наиболее важные требования, а остальные — по мере возможности. Противоречия в требова­ ниях разрешаются путем компромиссных решений;

—если это возможно, используются хорошо зарекомендо­ вавшие себя на предшествующих летательных аппаратах ча­ сти ц агрегаты (фюзеляж, крыло, шасси, двигатель и т. д.) с

некоторыми изменениями отдельных элементов в соответствии с новыми требованиями. Наиболее полно этот принцип реализу­ ется при использовании унифицированных частей и агрегатов, стандартных узлов, а также «модулей», которые можно быст­ ро при надобности заменить;

— принцип совмещения нескольких функций, которые вы­ полняются одним и тем же элементом конструкции или агрега­ том. Например, разъемы и люки делают так, чтобы они выпол­ няли и технологическую и эксплуатационную роли; в гондолы двигателей на крыле убирают и основные стойки шасси; в мо­ ноблочных конструкциях крыла и фюзеляжа обшивкой пере­ даются и крутящий и часть изгибающего моментов. Принцип совмещения функций в элементах силовой схемы обеспечивает не только экономию в весе, но и получение больших объемов внутри летательного аппарата для размещения грузов (агре­ гатов).

Помимо этого, во внешнюю и силовую схемы летательного аппарата закладывается ряд принципов:

■—г Внешняя схема определяется в основном требованиями высоких летно-технических свойств при одновременном обес­ печении приемлемых взлетно-посадочных характеристик. . . .

471

—Во внешней схеме скоростных летательных аппаратов ши­ роко используется так называемое «правило площадей», обес­ печивающее получение наименьших значений сХо.

—Передача и замыкание всех основных силовых факторов

по элементам силовой схемы производятся по возможно крат­ чайшим путям.

—Передачу сосредоточенных сил предпочтительнее осуще­ ствлять растяжением или сжатием силовых элементов, чем из­ гибом.

—Передачу изгибающих моментов осуществляют на воз­

можно большей строительной высоте (базе), а крутящих момен­ тов — по замкнутому контуру возможно большей площади.

456. Компоновка летательного аппарата и его центровка яв­ ляются единым, неразрывным процессом. В первую очередь ком­ понуются и центруются части и грузы, требующие вполне определенного места на летательном аппарате (крыло, кабина экипажа, расходуемые в полете грузы, некоторое оборудование и др.). Затем размещаются агрегаты и грузы, расположение которых не связано жесткими требованиями с каким-либо оп­

и центровка корректируются с целью наилучшего выполнения

ТТТ к проектируемому летательному аппарату.

так и по общим — боевой эффективности и стоимости.

§20.2. КОМПОНОВКА ЧАСТЕЙ ПЛАНЕРА И ШАССИ

457.Форма крыла в плане (удлинение X, сужение т), стре­

ловидность х), форма профиля и его относительная толщина с выбираются в зависимости от требуемых летно-технических и

мой в зависимости от тактико-технических требований, предъ­ являемых к летательному аппарату (дальность, высотность, маневренность, взлетно-посадочные свойства).

458. Взаимное расположение крыла и фюзеляжа характе­ ризуется положением крыла по высоте фюзеляжа и установоч­ ным углом крыла.

Расположение крыла по высоте фюзеляжа (высокое, сред­ нее и низкое) определяется в основном конструктивно-такти­ ческими соображениями (назначением аппарата, типом и коли­

472

чеством двигателей, высотой шасси, расположением бомбового

ческой хордой корневого сечения крыла и осью фюзеляжа) влияет на многие свойства летательного аппарата: на интерфе­ ренцию крыла и фюзеляжа, на условия обзора из кабины лет­ чика при полете на больших углах атаки и др. Влияние ауст на эти свойства аппарата разноречивое, поэтому его величина выбирается в зависимости от важности того или иного факто­ ра.

Так, например, для самолетов типа «бесхвостка» (см. л. 102) и самолетов, имеющих велосипедное шасси с далеко отнесен­

При расположении горизонтального оперения по высоте для самолетов нормальной схемы руководствуются необходимостью выноса оперения из зоны больших скосов потока, сильно вли­ яющих на его эффективность, и зоны вихрей, вызывающих баффтинг (см. п. 300).

Вертикальное оперение располагается обычно непосредст­ венно на хвостовой части фюзеляжа.

На самолетах, выполненных по схемам «бесхвостка» и «ут­ ка» (см. п,п. 101, 102), вертикальное оперение может быть ус­

углах атаки, так как не происходит затенения оперения кры­ лом и фюзеляжем.

В некоторых случаях, например на высотных самолетах, ле­ тающих с большими сверхзвуковыми скоростями, часть верти­ кального оперения целесообразно выносить вниз (см. п. 98). При этом для обеспечения взлета и посадки подфюзеляжная часть киля может быть выполнена отклоняющейся в сторону [2].

460. Для обеспечения желаемой степени статической устой­ чивости летательного аппарата центр тяжести его должен на­ ходиться на определенном расстоянии от фокуса.

Положение фокуса летательного аппарата не остается по­ стоянным, оно зависит от числа Л4 полета: при переходе от до­ звуковых скоростей полета к сверхзвуковым фокус смещается

473

назад. При повороте консоли крыла изменяемой стреловидно­ сти также происходит изменение положения фокуса.

Положение центра тяжести аппарата может несколько из­ меняться по мере выработки топлива, расхода боекомплекта, сброса бомб и т. д. Предельно задняя центровка при этом должна обеспечивать минимально необходимый запас статиче­ ской устойчивости летательного аппарата, определяемый его назначением.

Для самолетов нормальной схемы необходимо обеспечить примерно следующий запас центровки:

х г —х т> 0,03 —для маневренных самолетов; х р — х т> 0, Ю — для неманевренных самолетов.

Для самолетов типа «бесхвостка» минимальный запас цент­ ровки берется обычно раза в два меньше, что объясняется стремлением уменьшить потери аэродинамического качества аппарата на балансировку, которые при большой степени ста­ тической устойчивости могут быть значительными в силу ма­ лого плеча органов продольной балансировки (элевонов).

Допустимая предельно передняя центровка летательного аппарата определяется эффективностью органов продольного управления (балансировки) аппарата. Чем больше эффектив­ ность органов продольного управления, тем более допустима пе­ редняя центровка на летательном аппарате и тем шире, сле­ довательно, будет допустимый диапазон его эксплуатационных центровок.

461. Все грузы, которые необходимо разместить на летатель ном аппарате, можно разбить на две основные группы:

1)грузы, требующие вполне определенного места в фюзе­

ляже;

2)грузы, расположение которых не связано жесткими тре­ бованиями с каким-либо определенным местом в фюзеляже.

Так, например, у самолетов некоторые члены экипажа (лет­ чик, штурман), пилотажно-навигационное оборудование, при­ целы и другое оборудование и снаряжение, с которыми рабо­ тают эти члены экипажа, должны быть размещены обязатель­

но в носовой части фюзеляжа.

Бомбоотсек бомбардировщика (ракетоносца) должен быть расположен в фюзеляже так, чтобы центр тяжести снаряжен­ ного отсека по возможности совпадал с центром тяжести все­ го самолета и сброс бомб изменял центровку самолета в до­ пустимых пределах.

Боевые части беспилотных летательных аппаратов некото­ рых классов и типов желательно размещать в носовой части фюзеляжа, так как это облегчает отделение боевой части при входе аппарата в пикирование на цель и снижает тем самым потребный вес конструкции аппарата, избавляя его от необ­

474