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

также, что порывы могут быть и нисходящими, получим

//„ = 1 + 0 , b ~ y-?W V ~ -

— do. О

В реальной атмосфере скорость порыва возрастает посте­ пенно па некотором участке h, что приводит к уменьшению эффективной скорости воздушного порыва и перегрузки пу.

Это обстоятельство можно учесть поправочным коэффициен­ том к <С 1. В общем случае формула перегрузки при полете в неспокойном воздухе принимает вид:

Величина коэффициента к зависит от градиента нараста­ ния скорости порыва Wjh и от аэродинамических, инерцион­ ных, упругих характеристик самолета и высоты полета.

При заданной скорости и высоте полета самолета пере­ грузка при полете в неспокойном воздухе зависит от удельной нагрузки на крыло (p = G /'S ), аэродинамических (dcy‘da), инерционных и упругих характеристик самолета к и величины скорости порыва (W).

Для пассажирских самолетов максимальные перегрузки при полете в неспокойном воздухе достигают 2,5—3,5. Снижая скорость полета, летчик может уменьшить перегрузки при воздействии сильных порывов.

§ 3. НОРМЫ ПРОЧНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ.

СЛУЧАИ НАГРУЖЕНИЯ

Одним из факторов, определяющих экономические показатели_самолета, является относительный вес пустого само­

лета £?ПуСТ Gnycr/G.

32

Основную часть веса пустого самолета составляет вес кон­ струкции, поэтому важнейшей задачей конструирования и изготовления самолета является всемерное уменьшение веса конструкции.

Для обеспечения надежности эксплуатации самолета его конструкция должна быть достаточно прочной и жесткой при действии на нее нагрузок, встречающихся в эксплуатации.

Надежность эксплуатации в данном случае — это свойст­ во самолета выполнять заданные в ЭТТ функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели (производительность, рен­ табельность и др.) в заданных пределах в течение требуемого срока службы. Надежность, в частности, обуславливается долговечностью конструкции самолета.

Прочность — способность конструкции воспринимать дей­ ствующие па нее силы без разрушения.

Жесткость — способность конструкции воспринимать силы при ограниченной деформации.

Учитывая, что вес конструкции существенно влияет на экономичность самолета, прочность и жесткость должны обес­ печиваться в течение всего срока службы конструкции само­ лета при минимальных затратах веса на ее создание.

Требования прочности и жесткости, с одной стороны, и ми­ нимума веса конструкции, с другой — являются противоречи­ выми.

1. Нормы прочности

Силы (нагрузки), приложенные к самолету и его частям в любой произвольный момент времени, называются действую­ щими силами (нагрузками).

На различных этапах полета действующие нагрузки могут, изменяться в широких пределах в зависимости от назначения и летных данных самолета, метеоусловий, действий летчика, вероятных технических неполадок (отказ двигателя и др.).

Из этого множества возможных нагрузок требуется выде­ лить те нагрузки, которые определяют прочность конструк­ ции самолета. Для этого служат нормы прочности. «Нормы прочности» представляют собой документ, содержащий свод обязательных требований к прочности, жесткости и долговеч­ ности конструкции, а также методику определения основных исходных величин для прочностных расчетов. Требования и указания «Норм прочности» необходимо соблюдать при рас­ чете и испытаниях летательного аппарата на прочность.

Нормы прочности обобщают результаты теоретических и лабораторных исследовании, летных испытании, опыт эксплуа­ тации п, тем самым, отражают определенный уровень развития авиации. По мерс накоплении новых данных нормы прочности пересматриваются н обновляются.

По условиям эксплуатации самолеты всех типов п назначе­ ния нормами прочности разделяются па три класса:

класс .4 — маневренные:

класс В — ограниченно м-нневреппие; класс В — пеманевренпые.

Вес транспортные самолеты (пассажирские и грузовые) относятся к классу пеманеврепных.

2. Случаи нагружения

Для расчета самолета п его частей на прочность нормы прочности определяют положение самолета в воздухе п на земле, которые могут встретиться при его эксплуатации п создать наибольшие нагрузки па отдельные части конструкции самолета.

Эти. наиболее опасные положения (условия), называются расчетными случаями нагружения. Расчетные случаи нагру­ жения призваны обеспечить прочность самолета при воздейст­ вии комбинаций нагрузок, вероятных в эксплуатации и наи­ более опасных для прочности его частей.

Рассмотренный выше полет в неспокойном воздухе яв­ ляется одним пз расчетных случаев для транспортных само­

Для каждого расчетного случая нормы прочности указы­ вают способ) определения нагрузок (или перегрузок), дейст­ вующих па самолет п его части, а также их направление и распределение.

При этом используются следующие характеристики нагру­ жения.

Эксплуатационная перегрузка /В или эксплуатационная нагрузка Р3 —: это наибольшая вероятная в эксплуатации величина перегрузки млн нагрузки для данного случая нагру­ жения.

.34

вующие напряжения будут в определенном соотношении с ха­ рактеристиками прочности материала (детали). Эти соотноше­ ния и называются условиями прочности.

Нормы прочности требуют, чтобы для каждого случая на­ гружения выполнялись следующие условия:

1. При действии эксплуатационной нагрузки Рэ напряже­ ния в наиболее нагруженных точках конструкции ие должны превышать допускаемые.

Условие прочности имеет вид:

зЛ0П, Тдоп — наибольшие напряжения в материале конструк­ ции, допускаемые по условию достижения в иен предельных деформацгiй.

Предельные деформации конструкции ограничиваются тре­ бованиями к ее жесткости.

2. При действии расчетной разрушающей нагрузки Р р максимальные напряжения не должны превышать разрушаю­ щих.

связаны со скоростью и высотой полета. Следовательно, для каждого типа самолета режимы полета (высоты и скорости) должны быть определены так, чтобы в эксплуатации предель­ ные характеристики не могли быть превышены.

Если режимы полета не ограничивать, то прочность само­ лета должна быть обеспечена до больших значении ^та).э, дтах, ^тахтах и т. п ., что приведет к утяжелению конструкции И- к ухудшению ее экономических характеристик.

Таким образом, целью летных ограничений является соз­ дание конструкции минимального веса при условии обеспе­ чения ЭТТ.

36