срс по предмету окла. СРС №4. ОКЛА. Самостоятельная работа студента 3 Дисциплина окла Тема 3 Крыло самолета Назначение крыла и требования к нему Профиль крыла
 Скачать 2.25 Mb.
|
|
ЯКУТСКОЕ АВИАЦИОННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧИЛИЩЕ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ (КОЛЛЕДЖ) – ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» (ЯАТУ ГА (колледж) – филиал ФГБОУ ВО СПбГУ ГА) Самостоятельная работа студента №3 Дисциплина: «ОКЛА» Тема 3. 3 Крыло самолета 3.1. Назначение крыла и требования к нему 3.2. Профиль крыла 3.3. Основные геометрические характеристики крыла в плане 3.4. Форма крыльев на виде спереди 3.6. Нагрузки, действующие на крыло 3.7. Силовые элементы крыльев самолетов 3.8. Механизация крыла Выполнил: курсант гр. ТП-20 Николаев А.А. Проверил: преподаватель: Байдуев А.Х. Якутск 2020 Место для замечаний и оценки СОДЕРЖАНИЕ Ответы на вопросы – 3-14 стр. Использованная литература – 15 стр. ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ 1. Какие требования предъявляются к крыльям современных самолетов? Ответ: Крыло — несущая поверхность самолета, которая служит для создания аэродинамической подъемной силы, необходимой для обеспечения полета и маневров самолета на всех режимах, предусмотренных ТТТ. Крыло принимает участие в обеспечении поперечной устойчивости и управляемости самолета и может быть использовано для крепления шасси, двигателей и размещения топлива и т. п. 2. Какие внешние формы имеют крылья самолетов в зависимости от скорости полета? Ответ: Внешние формы крыла.Аэродинамические, массовые и в определенной степени технологические характеристики крыла зависят от его внешних форм и геометрических параметров. Внешние формы крыла определяются формой в плане, формой поперечного сечения и формой в виде спереди. Большое влияние на характеристики крыла оказывает удлинение и сужение.С уменьшением удлинения при полете на дозвуковых скоростях возрастает сопротивление самолета за счет индуктивного сопротивления где к — коэффициент, учитывающий влияние формы крыла в плане. Доля индуктивного сопротивления в общем балансе сопротивления уменьшается с ростом скорости из-за уменьшения потребных. Особенно сильно уменьшается доля индуктивного сопротивления на сверхзвуковых скоростях. Здесь основную часть сопротивления составляет волновое. Для уменьшения его величины применяют крылья малых удлинений. Масса конструкции снижается и с увеличением сужения, так как при этом также уменьшается изгибающий момент и увеличиваются хорды в корневых сечениях крыла. Увеличение сужения повышает и эффективность механизации, так как ее влияние распространяется на большую часть площади крыла. 3. Какие нагрузки действуют на крыло в полете и при посадке? Ответ: Основными нагрузками, действующими на фюзеляж в полете. прн взлете самолета и его посадке, являются поверхностные силы. К этим силам прежде всего следует отнести силы, передаваемые фюзеляжу прикрепленными к нему другими частями самолета (крыльями, оперением, шасси, силовой установкой), а также аэродинамические силы, действующие иа внешнюю поверхность фюзеляжа. Фюзеляж нагружается также массовыми силами от грузов и агрегатов, расположенных внутри него, и собственным весом конструкции. Нагрузки, действующие на фюзеляж, могут быть симметричными или асимметричными относительно его вертикальной плоскости. Таким образом по сравнению с нормальными элеронами в этой схеме увеличение поперечного момента получается за счет увеличения подъемной силы одного-конца крыла вследствие открытия предкрылка. Ввиду того, что предкрылки не открываются одновременно, поперечная устойчивость крыла на больших углах атаки, однако, не улучшается. Кроме того, на малых углах атаки (на больших и средних скоростях полета) воздушные силы действуют на предкрылок в направлении, обратном полету, и, таким образом, дают дополнительную нагрузку на рукоятку. На больших же углах атаки (минимальная и посадочная скорости) предкрылки стремятся. 4. Что такое профиль крыла. Напишите относительные параметры крыла. Ответ: профиль крыла – это, говоря официальным языком, одна из основных составляющих, формирующих летательный аппарат и самолет в частности, так как крыло все же его неотъемлемая часть. Совокупность некоторого количества профилей составляют целое крыло, причем по всему размаху крыла они могут быть разные. А от того, какие они будут, зависит назначение самолета и то, как он будет летать. Например, скоростной и высотный самолет всегда имеет тонкий профиль крыла с острой передней кромкой. Известные предствители этого класса – самолеты МИГ-25 и МИГ-31. В то же время большинство пассажирских лайнеров имеют профиль с большой относительной толщиной и закругленной передней кромкой. Типов профилей достаточно много, но форма их принципиально всегда каплевидна. Этакая сильно вытянутая горизонтальная капля. Однако капля эта обычно далека от совершенства, потому что кривизна верхней и нижней поверхностей у разных типов разная, как впрочем и толщина самого профиля. Классика – это когда низ близок к плоскости, а верх выпуклый по определенному закону. Это так называемый несимметричный профиль, но есть и симметричные, когда верх и низ имеют одинаковую кривизну. Каждый образец математически рассчитывается согласно законам королевы авиационных наук аэродинамики. А потом продувается в аэродинамической трубе на различных режимах для иммитации полетных условий и сбора необходимых характеристик. 5. Какие конструктивные особенности имеют лонжеронные, кессонные и моноблочные крылья? Ответ: Конструктивно лонжерон может быть выполнен монолитным или сборным. Сборный лонжерон имеет верхний и нижний пояс и стенку. В случае коробчатого сечения стенок две. Пояса соединяются со стенкой путём клёпки, болтовых соединений, точечной электросварки или склейки (для конструкции из КМ). Пояса работают на растяжение-сжатие от изгибающего момента. Они составляют большую часть площади сечения лонжерона. Кессонная конструкция — частный случай моноблочного крыла (изгибающий момент в котором в основном воспринимается стрингерами и обшивкой. Лонжероны в таких конструкциях либо совсем отсутствуют, либо имеют очень слабые пояса, сравнимые по сечению со стрингерами. Нервюры устанавливаются значительно чаще, чем в лонжеронном крыле). Изгибающий момент в ней воспринимается частью контура. Носок и хвостовая часть (или только хвостовая часть крыла) обычно не принимают участия в восприятии основных нагрузок, и их по технологическим и эксплуатационным соображениям делают съёмными — внутри часто размещаются трубопроводы, жгуты электропроводки, различные агрегаты и узлы. Кессонная конструкция крыла имеет внутренние объёмы, достаточные для размещения топлива 6. Какие преимущества имеют стреловидные и треугольные (в плане) крылья по сравнению с прямыми? Назовите их основные недостатки. Ответ: Достоинства и недостатки линейного и нелинейного крыльев известны давно, однако только в начале 70-х годов предприняты попытки совместить их преимущества. Так было создано трапециевидное крыло с наплывом, являющееся комбинацией линейно работающего трапециевидного основного крыла с закругленной передней кромкой и нелинейно работающего стреловидного (или треугольного) крыла с малым удлинением и острой криволинейной передней кромкой с большим углом стреловидности. Таким образом, главной особенностью крыла с наплывом является одновременное наличие обоих типов обтекания, что позволяет увеличить коэффициент подъемной силы и критическое число Маха и уменьшить коэффициент индуктивного сопротивления при больших углах атаки в диапазоне дозвуковых и околозвуковых скоростей, а также волновое и балансировочное сопротивления в диапазоне сверхзвуковых скоростей. Такой эффект возникает в результате использования малого сопротивления линейно работающего основного крыла при малых углах атаки с сохранением большой подъемной силы и малого сопротивления нелинейно работающего вспомогательного крыла (наплыва) при больших углах атаки. На основании комплексных исследований в гидродинамических каналах и в аэродинамических трубах установлено, что наиболее благоприятные характеристики имеет крыло с наплывом, обладающим углом стреловидности 70°. 7. Как осуществляются стыковые соединения лонжеронных, кессонных и моноблочных крыльев? Ответ: Лонжеронное свободнонесущее крыло соединяется с фюзеляжем или центропланом по лонжеронам, на которых устанавливают моментные узлы, передающие усилия от изгибающего момента и поперечной силы, и по продольным стенкам, на которых устанавливают шарнирные узлы, передающие только усилия от поперечной силы. Крутящий момент передается в виде пары сил qМкр, возникающих в двух узлах лонжеронного крыла. Кессонное крыло соединяется с центропланом с помощью моментных узлов на лонжеронах и контурного узла, так как изгибающий момент воспринимают и пояса лонжеронов и обшивка, подкрепленная стрингерами. Поперечная сила и крутящий момент передаются так же, как и в лонжеронном крыле. Моноблочное крыло соединяется с центропланом контурным стыковым соединением, для передачи изгибающего момента и шарнирными узлами на продольных стенках для передачи поперечной силы и крутящего момента. Соединение крыла с фюзеляжем осуществляется двумя способами: 1. отъемная часть крыла (ОЧК) крепится непосредственно к рамным силовым шпангоутам фюзеляжа (Рис. 22, а), через которые происходит уравновешивание изгибающих моментов от правой и левой консолей крыла. Масса конструкции получается значительной, но внутренние объемы фюзеляжа свободны; 2. центральную часть крыла (центроплан) в виде балки (лонжеронное крыло) или отсека (кессонное и моноблочное крыло) пропускают через фюзеляж (Рис. 22, б). Масса конструкции получается меньшей по сравнению с предыдущим вариантом, но часть внутреннего объема фюзеляжа занята центропланом. 8. Каковы особенности конструкции лонжеронов, продольных стенок, нервюр, носков и хвостиков крыла, обшивки крыла? Ответ: Лонжерон – продольная балка, полки которой работают на растяжение и сжатие от изгиба крыла, а стенки – на сдвиг от поперечной силы и крутящего момента. Стрингеры – продольные элементы крыла, связанные с обшивкой и нервюрами; предназначены для восприятия осевых усилий растяжения и сжатия при изгибе крыла. Они воспринимают также и местные аэродинамические нагрузки, подкрепляют обшивку, повышая ее жесткость. В зависимости от назначения и расположения стрингеры бывают местного усиления, силовые, лобовые и концевые. В конструкциях современных самолетов устанавливаются стрингеры из прессованных и гнутых профилей с шагом 150…400 мм. Нервюры – поперечные элементы каркаса крыла, предназначены для восприятия аэродинамической нагрузки с обшивки и стрингеров, передачи ее на лонжероны и придания заданной формы сечениям крыла. Классификация существующих нервюр по конструктивным, силовым и технологическим признакам. Наибольшее распространение для тонких и средних крыльев получили нервюры балочной конструкции, так как они легче ферменных и проще в производстве. Для облегчения нервюр в их стенках делаются отверстия, края которых отбортовываются для увеличения жесткости конструкции. В местах крепления к крылу каких-либо агрегатов (двигателя, шасси и др.) нервюры усилены в конструктивном отношении и состоят из полок, стенки и подкрепляющих стоек. Расстояние между нервюрами в крыле зависит от конструктивно-силовой схемы и составляет обычно 150…500 мм. 9. Поясните функции и назовите современные средства механизации крыла. Ответ: Механиза́ция крыла́ — совокупность устройств на крыле летательного аппарата, предназначенных для регулирования его несущих свойств. Механизация включает в себя закрылки, предкрылки, интерцепторы, спойлеры, флапероны, активные системы управления пограничным слоем и так далее. 10. По какому принципу определяются КСС крыльев? Сделайте эскизы крыльев с разной КСС, проанализируйте их достоинства и недостатки. Ответ: Компоновки самого крыла - наличием в обшивке люков для обслуживания расположенных в крыле агрегатов оборудования, наличием внутри крыла баков для топлива, ниш для убирания шасси и т д. Прямое крыло. Основным достоинством прямого крыла является его высокий коэффициент подъёмной силы даже при малых углах атаки. Это позволяет существенно увеличить удельную нагрузку на крыло, а значит уменьшить габариты и массу, не опасаясь значительного увеличения скорости взлёта и посадки. Данный тип крыла применяется в дозвуковых и околозвуковых самолётах с реактивными двигателями. Ещё одним достоинством прямого крыла является технологичность изготовления, позволяющая удешевить производство. Недостатком, предопределяющим непригодность такого крыла при звуковых скоростях полёта, является резкое увеличение коэффициента лобового сопротивления при превышении критического значения числа Маха.  Стреловидное крыло получило широкое распространение благодаря различным модификациям и конструкторским решениям. Достоинства: увеличение скорости, при которой наступает волновой кризис, и как следствие — меньшее сопротивление на трансзвуковых скоростях по сравнению с прямым крылом; медленный рост подъёмной силы в зависимости от угла атаки, а следовательно лучшая устойчивость к турбулентности атмосферы. Недостатки: пониженная несущая способность крыла, а также меньшая эффективность действия механизации; увеличение поперечной статической устойчивости по мере возрастания угла стреловидности крыла и угла атаки, что затрудняет получение надлежащего соотношения между путевой и поперечной устойчивостями самолёта и вынуждает применять вертикальное оперение с большой площадью поверхности, а также придавать крылу или горизонтальному оперению отрицательный угол поперечного V; отрыв потока воздуха в концевых частях крыла, что приводит к ухудшению продольной и поперечной устойчивости и управляемости самолёта; увеличение скоса потока за крылом, приводящее к снижению эффективности горизонтального оперения; возрастание массы и уменьшение жёсткости крыла.  Крыло с наплывом (оживальное). Вариация стреловидного крыла. Действия крыла оживальной формы можно описать как спиральный поток вихрей, срывающихся с острой передней кромки большой стреловидности в околофюзеляжной части крыла. Вихревая плёнка вызывает также образование обширных областей низкого давления и увеличивает энергию пограничного слоя воздуха, увеличивая тем самым коэффициент подъёмной силы. Манёвренность ограничивается прежде всего статической и динамической прочностью конструкционных материалов, а также аэродинамическими характеристиками самолёта  Крыло с обратной стреловидностью (то есть со скосом вперёд). Достоинства: позволяет улучшить управляемость на малых скоростях полёта; повышает аэродинамическую эффективность во всех областях лётных режимов; компоновка КОС оптимизирует распределения давления на крыло и переднее горизонтальное оперение; позволяет уменьшить радиолокационную заметность самолёта в передней полусфере; Недостатки: КОС особо подвержено аэродинамической дивергенции (потере статической устойчивости) при достижении определённых значений скорости и углов атаки; требует конструкционных материалов и технологий, позволяющих создать достаточную жёсткость конструкции;  11. Как конструктивно оформляются малые и большие вырезы в крыле? Сделайте эскизы, объясните передачу сил и моментов в районе выреза. Ответ: Выбор конструктивно-силовой схемы крыла определяется рядом условий, а именно: 1)компоновки самого крыла - наличием в обшивке люков для обслуживания расположенных в крыле агрегатов оборудования, наличием внутри крыла баков для топлива, ниш для убирания шасси и т д. 2)компоновкой фюзеляжа - наличием достаточных обьемов для центральной части крыла в фюзеляже (при однолонжеронном крыле обьемы в фюзеляже требуются минимальные) 3)требования жесткости Однолонжеронная схема в внутренним подкосом. Эта схема применима для стреловидных крыльев с углом стреловидности не менее 35 градусов. Внутренний подкос - опора лонжерона в виде конца защемленной балки, идущей обычно перпендикулярно оси самолета на расстоянии 0,3 - 0,5 (в зависимости от величины угла стреловидности и сужения крыла) полуразмаха от оси симметрии самолета.  Многолонжеронная схема. Многолонжеронная схема для прямых и стреловидных крыльев современных самолетов не используется. С конструктивной точки зрения многолонжеронная схема представляется целесообразной для треугольных крыльев малого удлинения.  ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА Основная: В.М. Корнеев Конструкция и основы эксплуатации летательных аппаратов. Л.Х.Кокунина Основы аэродинамики; Материалы по теме из интернета: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0 http://avia-simply.ru/profil-krila/ https://cyberpedia.su/17xed65.html |