Файл: Конструкция летательных аппаратов учеб. пособие для студентов инженер.-экон. фак.pdf

А. К. БЕЛАИЧУК, Д. П. ОСОКИН. В. П. ПАВЕЛК.О, Я. С. СЕГАЛ

К О Н С Т Р У К Ц И Я ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ и н ж е н е р н о -э к о н о м и ч е с к о г о

ФАКУЛЬТЕТА

Под общей редакцией доцента Я. С■СЕГАЛА

РИЖСКИЙ КРАСНОЗНАМЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ имени ЛЕНИНСКОГО КОМСОМОЛА

Р и га — 1973

Особенностью магистральных самолетов является необхо­ димость их базирования на аэродромах с искусственным по­ крытием. Наблюдается постоянная тенденция увеличения ско­ рости полета и пассажировместшиости магистральных само­ летов.

Пассажирские самолеты МВЛ отличаются .малой даль­ ностью полета (L = 504-1500 км) и способностью использо­ ваться с грунтовых аэродромов. Классификация самолетов этой группы производится по пассажировместимостн: тяжелые самолеты МВЛ — 40 и более пассажиров; средние самолеты МВД — 20—40 пассажиров; легкие самолеты МВЛ — до 20 пассажиров.

Самолеты МВД имеют скорость полета, как правило, до

600 км/час.

Самолеты специального назначения. К этой категории от­ носятся различные специализированные самолеты: учебнотренировочные, санитарные, сельскохозяйственные, геологоразведывательные, самолеты для аэрофотосъемки, патруль­ ные н др. Сюда можно также отнести легкие многоцелевые самолеты, способные выполнять несколько функций специ­ ального назначения, включая грузовые и пассажирские пере­ возки.

Грузовые самолеты. Наличие в стране труднодоступных районов, не обеспеченных другими видами транспорта или обеспечиваемых ими сезонно, требует доставки грузов по воз­ духу специализированными самолетами. В настоящее время наблюдается тенденция к росту грузовых перевозок. При со­ ответствующем развитии аэродромной и самолетной механи­ зации грузо-погрузочных работ можно ожидать в ближайшие годы значительных темпов роста грузовых авиаперевозок. Грузовые самолеты по своим летно-техническим характери­ стикам могут классифицироваться в зависимости от дально­ сти и грузоподъемности. Обычно предусматривается возмож­ ность применения грузовых самолетов с грунтовых аэродро­ мов.

Вертолеты в зависимости от грузоподъемности делятся на три группы:

—.малой грузоподъемности — GK0U до 1500 кгс;

—средней грузоподъемности — GI(0M до 5000 кгс;

—большой грузоподъемности — GK0M— 10000-4-25000 кгс. GK0M — вес коммерческой нагрузки.

6

Вертолеты одной марки выпускаются во многих вариантах и часто являются многоцелевыми: для грузовых и пассажир­ ских перевозок, для сельскохозяйственных и других работ спе­ циального назначения.

§ 2. ОСНОВНЫЕ ЛЕТНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ

Различия между самолетами (вертолетами), относящи­ мися к разным классам, заключаются в особенностях их лет- но-техинческпх характеристик. Рассмотрим основные из них.

Весовые характеристики. Расчетный (нормальный) взлет­ ный вес G0 — это вес самолета (вертолета) при взлете с рас­ четной полной нагрузкой. Он состоит из веса пустого само­ лета (вертолета) G„ycr ч веса полной нагрузки GnH

Оо — ^ л уст ~t~ ^ пн -

Вполную нагрузку входят: коммерческая нагрузка GK0Mt

топливо (?т и служебная нагрузка (?сл (экипаж G3, химикаты, и вода в санузлах, бортинструмент, запас продуктов с кон­ тейнерами и др.)

^ п и — @ком "Ь ^СЛ'

Максимальная коммерческая нагрузка Оком тач соответст­ вует максимальному суммарному весу перевозимых пассажи­ ров, багажа и грузов, определяемому внутренней компонов­ кой пассажирских салонов и емкостью багажно-грузовых от­ секов с учетом прочности конструкции и центровки.

Максимальный вес топлива GTmax соответствует полной заправке топливных баков. От,„пх и (7К0МШаХ обычно несов­ местимы одновременно.

Дальность полета. Дальность полета конкретного летатель­ ного аппарата может колебаться в значительных пределах и определяется запасом топлива, взлетным весом и режимом полета. Режим полета характеризуется высотой Н, скоро­ стью V, режимом работы двигателей (степенью дросселирова­ ния). Совокупность перечисленных условий отражается на километровом расходе топлива ск.

Для определенного летательного аппарата при G0=const (От -f- ОкоМ)тач= const. Поэтому дальность полета определяется

7

соотношением веса топлива и коммерческой нагрузки. Обыч-

Наибольшее расстояние, которое может пролететь самолет (в безветрие) до полной выработки топлива, называется тех­ нической или полной дальностью ZTexH (линия efg, рис. 1.1).

Дальность полета, при которой в баках для обеспечения безопасности полетов остается аэронавигационный запас топ­ лива Отаз, называется практической дальностью Lnp (линия

bed, рис. 1.1).

Рис. 1.1. Зависимость величины коммерческой нагрузки самолета от дальности полета.

Рассмотренные дальности полета Z.TeXH, L„p, L0 дости­

гаются на крейсерском режиме полета.

Расчетная дальность полета L0 — это максимальная практическая дальность полета при G = G0 и GK0M= GK0Mтаж- Эту дальность называют экономической, так как она соответ­ ствует минимальной себестоимости перевозок.

Скорость полета. Скоростные свойства самолета в горизон­ тальном полете оцениваются следующими характеристиками.

Крейсерская скорость Укрейс — скорость горизонтального полета (на данной высоте), при которой достигаются наилуч­ шие экономические показатели самолета. Крейсерская ско­ рость определяется крейсерским режимом работы двигателей

8

н установленными ограничениями нагрузок па самолет. Имеет­ ся диапазон крейсерских скоростей, связанный с высотой по­ лета. дальностью и режимом работы двигателей.

Рейсовая скорость Vpenc — скорость полета по расписа­ нию учитывает потери времени b.t на всех этапах полета: за­ пуск и прогрев двигателей, маневрирование на земле и в воз­ духе при взлете и посадке, на набор высоты и снижение.

При приближенных расчетах

легких самолетов с ПД и ТВД; tp — время полета по распи­

санию в час (время рейса).

Коммерческая скорость 1/КоМ — средняя скорость по марш­

где а соответствует скорости звука на высоте крейсерского

рактеристики, обеспечивающие наилучшие показатели исполь-

9

кования самолета по выбранному экономическому критерию оценки (себестоимости переволок) при полете па экономиче­ скую лалыюсть /.„■

Скороподъемности определяется временем набора задан­

в виде таблиц или графиков. Обычно набор высоты происхо­ дит па номинальном режиме работы двигателей.

Взлетно-посадочные характеристики определяют класс аэродромов, на которых может эксплуатироваться самолет с учетом требовании безопасности. К ним относятся: длина разбега Лразб, длина пробега ЛпроГ), дистанция сбалансиро­

ванного взлета Лсй, скорость отрыва \ р, посадочная ско­

рость ГПос, проходимость но грунту н по бетону — свойство, характеризующее способность самолета эксплуатироваться с взлетно-посадочных полос различной прочности (см. гл. 6).

Общий технический ресурс треС(. - амортизационный или

полный срок службы самолета в летных часах. После его ис­ черпания самолет снимается с эксплуатации. В течение этого срока службы самолет подвергается нескольким ремонтам через каждые /с часов налета, где tc — межремонтный техни­ ческий ресурс. Длительность эксплуатант! самолета может быть также ограничена числом посадок.

Для вертолета, кроме перечисленных, имеются следующие характеристики:

— статический потолок пли потолок впеения максималь­ ная высота, па которую вертолет может подняться вертикаль­ но вверх н неподвижно висеть в воздухе (вертикальные н го­ ризонтальные скорости равны пулю);

- математический потолок — максимальная высота, на которую может подняться вертолет при наличии горизонталь­ ной составляющей скорости полета.

§ 3. УРАВНЕНИЕ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Рассмотрение вопросов классификации выявило большое многообразие летательных аппаратов ГА но их назначению н. как следствие, существенные различия их летно-техниче­ ских характеристик.

10

Крейсерские скорости эксплуатируемых самолетов имеют значения от 120 До 950 км/час для дозвуковых самолетов. Вы­ соты полета составляют от 1000 до 12000 м; дальности — от 200 до 10000 км. Взлетные веса самолетов, их пассажировместимость. грузоподъемность, взлетно-посадочные характери­ стики определяются очень широким диапазоном числовых значении.

Таким образом, каждый класс самолетов и каждый само­ лет в отдельности обладает определенным комплексом свойств или летно-технических характеристик.

Очевидно, что все указанные различия характеристик ле­ тательных аппаратов обеспечиваются особенностями конст­ рукции и компоновки составляющих летательный аппарат ча­ стей, агрегатов, систем.

Современный летательный аппарат может быть подразде­ лен на следующие крупные составные части: планер летатель­ ного аппарата (крыло, фюзеляж, оперение, управление, шас­ си), двигательную установку, оборудование, топливную си­ стему, экипаж, полезную (коммерческую) нагрузку. Каждая из перечисленных составных частей может быть представлена своим весом, составляющим часть взлетного веса летательного аппарата (?0, откуда:

Многообразие составных частей летательного аппарата тре­ бует участия в его создании большого количества специалис­ тов различных отраслей знаний: механиков, аэродинамиков, теплотехников, материаловедов, химиков, технологов, специа­ листов по электрорадиооборудованию, автоматике и т. п.

В связи с этим, летательный аппарат является воплоще­ нием достижений различных областей знания. Поэтому и про­ гресс в развитии летательных аппапатов связан с прогрессом многих отраслей науки и техники.

Внедрение в конструкцию летательного аппарата послед­ них достижений каждой отрасли знания обеспечивает лета­ тельному аппарату определенные новые свойства (характери­ стики) .

Следовательно, комплекс свойств, которыми может обла­ дать летательный аппарат, зависит от достигнутого уровня развития науки и техники.

11