Перегрузка от порывов воздуха.

Рис. 1.3. Перегрузка самолета при Рис. 1.4. Схема акселерометра

выводе из планирования 1 –пружина; 2 –грузик; 3 –демпфер

 

Перегрузка при полете в неспокойном воздухе зависит от высоты и скорости полета, скорости вертикального порыва ветра, массы самолета, удельной нагрузки на крыло (отноше­нию веса самолета к площади крыла). Увеличение высоты полета сопровождается падением плотности воздуха, и перегрузка с высотой уменьшается. Увеличение скорости полета и вертикального порыва ветра приводит к росту перегрузок, увеличение удельной нагрузки на крыло влечет уменьшение перегрузки. В реальных условиях полета в турбулентной атмос­фере снижение перегрузок достигается уменьшением скорости полета.

Встречный или попутный порыв ветра вызывает изменение местной скорости обтекания, в результате чего изменяется подъемная сила крыла, а значит и перегрузка. Но при горизонтальных порывах изменение перегрузки незначительно, поэтому ею можно пренебречь.

У

Рис. 1.5. Перегрузка при болтанке

 

Восходящий или нисходящий порыв ветра вызывает не только изменение скорости набегающего потока, но и угла атаки, в результате чего значительно изменяется подъемная сила крыла, а значит и перегрузка. При восходящем порыве перегрузка увеличивается из-за увеличения подъемной силы, а при нисходящем порыве перегрузка уменьшается из-за уменьшения подъемной силы. При вертикальных порывах изменение перегрузки настолько значительное, что ее приходится учитывать при расчете на прочность.

При штормовой болтанке, перегрузки от вертикальных порывов достигают от -2 до 4 ед. что может вызвать деформацию узлов самолета, кроме того есть опасность выхода на угол атаки критический и сваливание на крыло.

Влияние перегрузок на организм человека зависит прежде всего от их значения и времени действия. Небольшие и нечасто повторяющиеся перегрузки (до 2-3) заметного влияния на человека не оказывают. С ростом значения перегрузки или времени ее действия ощущается смещение внутренних органов, ухудшение

кровообращения и нарушение зрения. Дальнейшее увеличение перегрузок может вызвать потерю сознания и пов­реждение внутренних органов, тяжелый исход.

Перегрузки измеряют акселерометрами - измерителями ускорений. В простейшем виде акселерометр можно предста­вить в виде грузика на упругом подвесе. Инерционные силы, пропорциональные перегрузкам, смещают грузик, дефор­мируя подвес. Жидкость, залитая в демпфер, при перемещении грузика перетекает через отверстия в поршне и создает сопро­тивления, препятствующие колебаниям грузика и искажению показаний прибора.

 

ПЕРЕГРУЗКА ПРИ ПОСАДКЕ.

Посадка самолета может быть мягкой или жесткой.

Мягкая посадка – при которой вертикальная скорость встречи с землёй

(1-2) м/с. Жёсткая посадка – (2.5-3) м/с и более. При жёсткой посадке возможны поломки узлов шасси. После жёсткой посадки производится осмотр шасси и сама посадка отдельно учитывается в журнале самолета. На некоторых тяжёлых самолётах устанавливаются регистраторы посадок, они реагируют на перегрузку от 2,5 и более. Величина перегрузки фиксируется средствами объективного контроля. В момент касания ВПП самолёт имеет горизонтальную скорость Vх и вертикальную Vу, они с течением времени приближаются к нулю. Скорость горизонтальная Vх гасится за сравнительно большое время при пробеге ~ 30 секунд, поэтому в этом направлении больших перегрузок не возникает. Вертикальная скорость Vу-гасится за доли секунды, возникает большое отрицательное ускорение j, возникает инерционная сила:

N=mj= *j. Rз= +N.

Перегрузка самолета, имеющего касание (контакт) с землёй равна отношению внешней силы-силы реакции земли Rз к его весу G. т.е. при посадке:

nу = = =1+ =1+ ; nу=1+

Видно, что nу=ƒ (Vу, правильности пилотирования, жёсткости амортизаторов). Примечание:

1. На стоянке Rз=G, тогда nу=1.

2. Для современных самолётов допустимая (эксплуатационная) перегрузка n^э=2.6-3.5

 

 

Рис. 1.6. Перегрузки при посадке

ЗАНЯТИЕ №3

КОЭФФИЦИЕНТ БЕЗОПАСНОСТИ,

РАСЧЁТНЫЕ НАГРУЗКИ.

 

Авиационная конструкция не является монолитной – она состоит из набора тонкостенных силовых элементов, каждый из которых воспринимает один или несколько видов нагрузок, причем в одних режимах полета наиболее нагруженными оказываются одни силовые элементы, в других режимах - другие элементы. Поэтому нагрузки на силовые элементы BС определяются для различных случаев нагружения, отражающих наиболее тяжелые режимы полета и посадки, которые могут встретиться в процессе эксплуатации данного типа ВС.

Для самолетов и вертолетов предусмотрено по шесть основных полетных и ряд посадочных случаев нагружения. Полетные случаи нагружения соответствуют входу в планирование и выходу из него, полету в неспокойном воздухе; для самолетов - маневр с отклонением элеронов, для вертолетов - разворот на режиме висения и др.

При проектировании ВС важно задать оптимальные нагрузки на которые рассчитывается его прочность. Если задать излишне большие нагрузки, ВС окажется перетяжеленным; если же задать слишком малые расчетные нагрузки, окажется недостаточно прочным для безопасной эксплуатации.

Расчетные нагрузки для проектируемых ВС задаются нормативами (нормами прочности), которые входят в состав Норм летной годности самолетов и вертолетов. Уровень прочности ВС и его отдельных частей (крыла, фюзеляжа, оперения, шасси и др.) задается посредством максимально допустимых в эксплуатации положительной n^Э_max и отрицательной n^Э_min перегрузок и максимально допустимого скоростного напора q_max= p V²/2.

Перегрузка нормами прочности задается в зависимости от требуемой в эксплуатации маневренности ВС. Для самолетов, совершающих резкие маневры, максимальная эксплуатационная перегрузка задается обычно в пределах 8-10, для ограниченно маневренных - 5 - 7. Для неманевренных самолетов, к которым относятся и транспортные самолеты ГА, n^Э_max = 2,5 - 4,0. Вертолеты делятся на маневренные и неманевренные. Для первых максимальная эксплуатационная перегрузка задается от 3,5 до 4,0, для неманевренных - 2,5 - 3,0.

Максимально возможная в условиях эксплуатации нагрузка Р^Э_mах, действующая на ВС в целом, определяется произведением максимальной эксплуатационной перегрузки на вес: P^Э_max =П^Э_max G.

Для самолетов и вертолетов предусмотрено по шесть основных полетных и ряд посадочных случаев нагружения. Полетные случаи нагружения соответствуют входу в планирование и выходу из него, полету в неспокойном воздухе; для самолетов - маневр с отклонением элеронов, для вертолетов - разворот на режиме висения и др.

Нормами для каждого случая нагружения задается максимальная или минимальная эксплуатационная перегрузка и максимальный скоростной напор или же только перегрузка. Прочность каждой основной части ВС проверяется для нескольких случаев нагружения, и выявляются наиболее тяжелые условия нагружения силовых элементов.

Расчет конструкции на прочность ведется не на максимальную эксплуатационную нагрузку, а на расчетную (разрушающую) нагрузку

Р^Р =ƒР^Э max где ƒ- коэффициент безопасности - число, показывающее, во сколько раз расчетная нагрузка больше максимальной эксплуатационной. Коэффициент безопасности можно выразить также отношением расчетной

перегрузки к максимальной эксплуатационной: ƒ= n^р /n^Э_max.

Коэффициент безопасности устанавливается из следующих соображений. При действии на конструкцию максимальной эксплуатационной нагрузки в ней не должны возникать остаточные деформации, т. е. напряжения не должны превышать предела пропорциональности δ_0.2 а при действии расчетной нагрузки напряжения должны быть близкими к временному сопротивлению δв. Следовательно, отношение Р^Р/Р^Э_max должно быть примерно равным отношению δв/ δ_0.2.

Для большинства конструкционных материалов, применяемых в авиастроении, отношение δв/ δ_0.2.= 1,2 -1,5, поэтому для различных случаев нагружения коэффициент безопасности задается нормами прочности в пределах 1,5 - 2,0. Для нагрузок, часто повторяющихся и действующих продолжительное время, задаются большие значения коэффициента безопасности, для редко повторяющихся и кратковременных - минимальные значения этого коэффициента.