Силы, действующие на самолет в полете.

В процессе эксплуатации самолет, его агрегаты и отдельные части подвергаются воздействию разнообразных нагрузок

Нагрузки, действующие на самолет, различаются:

по характеру воздействия (статические — не изменяющиеся в течение длитель­ного периода времени и динамические — быстро изменяющиеся);

по распределению (сосредоточенные, распределенные по длине, поверхности и объему конструкции);

по величине и направлению.

Удобно все силы, действующие на самолет, разделить на две категории: силы, связанные с массой самолета и его частей, — массовые силы и силы, не связанные с массой, получившие название поверхностных.

Массовые силы — это сила тяжести mg и инерционные силы mj_n и mj_x, опреде­ляемые нормальным j_n и тангенциальным у_т ускорениями. Массовые силы про­порциональны массе и распределены по всему объему конструкции.

К поверхностным силам относятся аэродинамические силы X, Y и Z, тяга двигателей Р, силы реакции земли Л_ш, силы взаимодействия частей самолета Так как учтены все силы, действующие на самолет, в том числе и инерционные, то в соответствии с принципом д’Аламбера под действи­ем этих сил самолет находится в равновесии, и равнодействующая поверхностных сил равна равнодействующей массовых сил:

Билет №_____17

1. Конструкция крыла самолета. Назначение крыла и требования, предъявляемые к нему.

Назначение крыла. Крыло — несущая поверхность самолета, предназначенная для создания аэродинамической подъемной силы, необходимой для обеспечения полета и маневров самолета на всех режимах, предусмотренных ТТТ. Крыло обеспечивает поперечную устойчивость и управляемость самолета и может быть использовано для крепления шасси, двигателей, размещения топлива, воору­жения и т.п. Крыло (рис. 2.1) представляет собой тонкостенную подкрепленную оболочку и состоит из каркаса и обшивки 6; каркас — из лонжеронов 1, стенок и стрингеров 2 (продольный набор) и нервюр 9 (поперечный набор). На крыле расположены средства механизации (предкрылки 7 и закрылки 3) для улучшения ВПХ самолета, элероны 5 и интерцепторы 4 — для управления самолетом относи­тельно продольной оси, пилоны 8 — для крепления двигателей.

Действующие на крыло силы можно разделить на две категории: массовые, значения которых пропорциональны массе (силы массы и инерции), и поверхностные, значения которых пропорциональны площади поверхности,к которой они приложены. К данной категории относятся аэродинамическиесилы, силы реакции земли при посадке, силы взаимодействия отдельных частей самолёта При расположении двигателей на крыле на него действуют еще и силы тяги двигателей.

При анализе сил, действующих на самолёт, используют принцип Даламбера,

при которому движущееся тело можно рассмотреть как находящееся в равновесии,если в число действующих сил включить силы инерции.

Аэродинамические силы – подъёмная сила и лобовое сопротивление возникает в полете в

каждом сечении крыла и приложены непосредственно к его поверхности(обшивке). В связи с этим тем, что подъёмная сила (Y) во много раз превышаетсилу лобового сопротивления (Ха), то с некоторым допущением под аэродинамической нагрузкой можно понимать только нагрузку от действия подъёмной силы. Следовательно, и аэродинамическая нагрузка вдоль размаха крыла будет распределятся, как и подъёмная сила.

 

рис 3.1 Двухлонжеронная схема крыла

1- верхний лонжерон 2- нижний лонжерон 3- стенка лонжерона 4- стойка лонжерона

В расчетах аэродинамической нагрузки, действующей на крыло, введём следующие обозначения: q- аэродинамическая нагрузка, приходящая на 1 м²площади крыла;

q_в– аэродинамическая нагрузка, приходящаяся на единицу длины размаха крыла.

Если выделить на крыле участок площади ΔS длиной по размаху, равной единице,

то аэродинамическая сила q_в= с_у ΔS(ρV²/2). Учитывая, что ΔS=b·1, то q_в= с_у (ρV²/2)b,

где: b- хорда крыла,с_у- коэффициент подъёмной силы рассматриваемого участка

крыла.

При расчетах крыла на прочность погонную аэродинамическую нагрузку увеличивают

в n_ру раз:q_в=n_ру с_у (ρV²/2)b

где: n_ру- коэффициент разрушающей перегрузки, определяемый по нормам прочности.

 

 

рис 3.2 Силовое крепление крыла и силовые элементы крыла

 

1,4- лонжероны крыла; 2,3 нервюры крыла

Болты, крепящие узел к полочке таврика, могут быть односрезными или двухсрезными (рис.6.3, а и б). В некоторых конструкциях узел выполняется за одно целое с поясом(рис6.3б)

рис 3.3 Крепление лонжерона к элементам конструкции.

а показаны нагрузки, действующие на уз­лы стыковки двухлонжеронного крыла и на верхний узел переднего лонжерона и заднего лонжерона.

 

рис 3.4 Распределение нагрузок внутри крыла.

 

Требования к крылу. Кроме общих для всего самолета требований (см. подразд. 1.12.3), к крылу предъявляются требования обеспечения возможно больше­го значения аэродинамического качества К и приращения коэффициента подъемной силы за счет механизации крыла Дс_>,_амех, возможно меньшего изменения характе­ристик устойчивости и управляемости самолета и его аэродинамических харак­теристик при переходе от дозвуковой к сверхзвуковой скорости полета, возможно меньшего поступления тепла в конструкцию (см. § 1.9), возможно ббльших объемов для размещения различных грузов.

Удовлетворение ТТТ для разных типов самолетов достигается прежде всего приданием крылу соответствующей формы и размеров.