основы авиации. Основы авиации. ВС и его системы для пилотов РРL. Уральский утц га воздушное судно и его системы (Учебный материал по программе подготовки пилотов (ррl(A))
 Скачать 3.63 Mb.
|
|
Воздушные суда по взлётной массе подразделяются на: - ЛЕГКОЕ ВОЗДУШНОЕ СУДНО - Воздушное судно, максимальный взлетный вес которого составляет менее 5700 килограмм, в том числе вертолет, максимальный взлетный вес которого составляет менее 3100 килограмм. - СВЕРХЛЕГКОЕ ВОЗДУШНОЕ СУДНО - Воздушное судно, максимальный взлетный вес которого составляет не более 495 килограмм без учета веса авиационных средств спасания. По лётным характеристикам как дальность полёта, ВС подразделяются на: магистральные ВС ( ≥ 2500 км.) и региональные ВС ( < 2500 км). По использованию типов силовых установок (двигателей) ВС подразделяются на: – турбореактивные (использующие ТРД), – турбовинтовые (с двигателями ТВД); – поршневые (ВС с поршневыми двигателями). В Гражданской авиации используются различные виды конструкций ЛА. На основании Федеральных авиационных правил, определяющих требования к пилотам, специалистам обслуживающих АТ, – ВС подразделяются на следующие виды: самолет; дирижабль объемом более 4600 м3; свободный аэростат; планер; вертолет; сверхлегкое воздушное судно с массой конструкции более 115 кг., и классы: а) с одним двигателем, сухопутный; б) с одним двигателем, гидросамолет; в) многодвигательный, сухопутный; г) многодвигательный, гидросамолет. I Общие сведения о летательных аппаратах. Летательный аппарат, устройство для управляемого полёта в атмосфере планеты или космическом пространстве - самолеты, вертолеты, авиационные, авиационно-космические ракеты, аэростаты, дирижабли, планеры, автожиры, дельтапланы и другие летательные аппараты. Летательные аппараты могут быть военными, гражданскими и экспериментальными. Различают атмосферные и космические л. а. Атмосферные л. а. делятся, в свою очередь, на 2 класса: аппараты тяжелее воздуха и аппараты легче воздуха. Летательные аппараты тяжелее воздуха - самолёт, планёр, вертолёт, дельтапланы, автожиры. Самолет (устаревшее — аэроплан), летательный аппарат тяжелее воздуха для полётов в атмосфере с помощью двигателей и неподвижных, как правило, крыльев. Благодаря большой скорости, грузоподъёмности и радиусу действия, надёжности в эксплуатации, высокой манёвренности самолет получил наибольшее распространение из всех типов летательных аппаратов и применяется для транспортирования пассажиров и грузов, а также для военных и специальных целей. В настоящее время в Гражданской авиации России применяется следующая терминология к самолету – воздушное судно. По определению, в соответствии Воздушного кодекса Российской Федерации: воздушное судно – летательный аппарат, поддерживаемый в атмосфере за счет взаимодействия с воздухом, отличного от взаимодействия с воздухом, отраженным от поверхности земли или воды; Компоновка (устройство) воздушного судна.  Фюзеляж (французское fuselage, от fuseau — веретено) в авиации, корпус летательного аппарата, служащий для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования; связывает между собой крыло, оперение, иногда шасси и силовую установку. Крыло летательного аппарата, часть летательного аппарата (самолёта, планёра), создающая главным образом подъёмную силу при полёте в атмосфере. Шасси (франц. châssis, от латинского capsa — ящик, вместилище) самолёта, часть самолёта, служащая для его передвижения по аэродрому, при взлёте и посадке и для смягчения ударов, возникающих в момент приземления. Основные элементы шасси самолёта: амортизационные стойки, колёса (пневматики), снабженные тормозами для уменьшения длины послепосадочного пробега самолета. Оперение самолёта, аэродинамические поверхности самолёта, обеспечивающие его продольную и путевую устойчивость и управление им. Располагается обычно в хвостовой части, иногда в носовой части фюзеляжа. По конструкции оперение самолета сходно с крылом самолёта; его общая площадь составляет 0,25—0,5 площади крыльев. Оперение самолёта, как правило, состоит из вертикального и горизонтального оперения. Передняя часть горизонтального оперения, несущего руль высоты, называется стабилизатором, а вертикального оперения, несущего руль направления — килем. Силовая установка самолёта состоит из авиационных двигателей или двигателя и их различных систем и устройств: воздушных винтов, противопожарного оборудования, топливной системы, системы запуска, смазки, изменения направления тяги и др. При выборе места установки двигателей, их числа и типа, учитывают аэродинамическое сопротивление, создаваемое двигателями, разворачивающий момент, возникающий при отказе одного из двигателей, сложность устройства воздухозаборников, возможность обслуживания и замены двигателей, уровень шума в пассажирском салоне и т. п. Для управления самолетом применяются различные системы, которые обеспечивают: как непосредственно управление самолетом в воздушном пространстве и на земле, так и жизнеобеспечение пилотов и пассажиров, находящихся на ВС. К ним относятся: - управление воздушными рулями самолета и двигателями; - топливная система – обеспечивает размещение авиационного топлива на самолете и бесперебойного питания топливом авиационных двигателей; - гидросистема – обеспечивает работу различных систем самолёта (уборку-выпуск шасси, торможение колес после посадки самолета, открытие-закрытие дверей и люков, выпуск-уборка трапов, управления воздушными рулями, управление механизацией крыла); - система кондиционирования и регулирование давления воздуха в кабине пилотов и пассажирском салоне (СКВ, САРД) – для поддержания нормальной жизнедеятельности человека в течение длительного времени; - противообледенительная система - для предотвращения и устранения обледенения поверхностей самолета. Опасность обледенения – уменьшения Су, увеличения лобового сопротивления, затруднение управлением органов управления, что вызывает потребность к увеличению потребной мощности двигателей для полета. В свою очередь располагаемая мощность двигателей падает вследствие уменьшения живого сечения воздухозаборников и значительных потерь скоростного напора воздуха, поступающего в двигатель; - противопожарная система – для предотвращении и тушения пожара на ВС (стационарные системы пожаротушения и переносные баллоны пожаротушения очагов возгорания); - санитарно-бытовое оборудование, грузовое оборудование. ФЮЗЕЛЯЖ. Введение. У современных самолетов лобовое сопротивление фюзеляжа, составляет 20—40% от общего сопротивления самолета. Для уменьшения лобового сопротивления габаритные размеры фюзеляжа должны быть малыми, а форма удобообтекаемой. Для этой же цели все выступающие детали (фонари, антенны радиоустройств и т. п.) стремятся вписать в контур фюзеляжа, обшивку сделать герметичной, чтобы устранить вредное влияние перетекания потоков воздуха через фюзеляж из областей повышенного давления в область пониженного давления, поверхность фюзеляжа выполнить гладкой. Фюзеляж характеризуется размерами, формой поперечного сечения, видом сбоку и удлинением (рис. 7.1 и 7.2). Основные размеры фюзеляжа следующие: длина Lф диаметр Dф или высота H и ширина b миделевого (наибольшего) сечения. Удлинением фюзеляжа ƛф называют отношение его длины Lф к диаметру круга Dф равного по площади миделево сечению фюзеляжа: ƛф=Lф/Dф. Для фюзеляжа некруглого сечения  где  — площадь миделевого сечения. У грузовых самолётов форма и размеры поперечного сечения фюзеляжа зависят от назначения самолёта и в основном определяются габаритными размерами перевозимой техники, при этом учитывается и возможность обеспечения достаточной его прочности.У пассажирских самолётов при определении размеров поперечного сечения фюзеляжа исходят из минимальной высоты помещения h для пассажиров по проходу и количества пассажиров, размещаемых в одном ряду. Объем пассажирского помещения на одного человека должен составлять 0,9—2,0 м3. Формы поперечного сечения фюзеляжа — круглая, овальная или прямоугольная с закруглёнными углами. На некоторых самолётах применяют фюзеляжи, у которых поперечное сечение образовано пересечением двух окружностей одинакового или разного диаметра. Грузовой пол на таких самолётах устанавливают по линии пересечения этих окружностей. С точки зрения аэродинамики и обеспечения достаточной прочности герметического фюзеляжа при небольшой его массе наиболее выгоден фюзеляж круглого сечения, поперечные элементы которого — шпангоуты и обшивка — при избыточном давлении внутри фюзеляжа работают только на разрыв. Силовые элементы фюзеляжей овального и прямоугольного сечений при избыточном давлении внутри кабины работают не только на разрыв, но и на изгиб. Переменные сечения требуют упрочнения элементов конструкции, что приводит к увеличению их массы. Однако овальная и прямоугольная формы фюзеляжей выгоднее круглой, так как можно более рационально использовать внутренний объем. По этим причинам герметические фюзеляжи транспортных самолётов обычно круглого сечения, овальная форма сечения фюзеляжа применяется на транспортных самолётах без герметических кабин.  1. Нагрузки, действующие на фюзеляж В полете и при посадке на фюзеляж действуют следующие нагрузки: силы, передающиеся на фюзеляж от присоединённых к нему частей самолёта - крыла, оперения, шасси, силовой установки и др., массовые инерционные силы агрегатов, грузов, оборудования, расположенных в фюзеляже, и инерционные силы от собственной массы конструкции фюзеляжа, аэродинамические силы, распределённые по поверхности фюзеляжа, силы избыточного давления в герметических кабинах, отсеках оборудования, каналах воздухозаборников. Все перечисленные нагрузки полностью уравновешены на фюзеляже. С точки зрения строительной механики фюзеляж можно рассматривать как коробчатую балку, закреплённую на крыле и загруженную перечисленными выше нагрузками. В любом сечении такой балки действуют вертикальные и горизонтальные составляющие перерезывающих сил, изгибающих моментов, а также крутящий момент. В герметичных отсеках к этим нагрузкам добавляются усилия от избыточного внутреннего давления.   Рис. Нагрузки, действующие на фюзеляж в полете 2. Конструктивно-силовая схема фюзеляжа Фюзеляж самолёта состоит из каркаса и обшивки. Существуют фюзеляжи трёх типов: - ферменные, силовой каркас которых представляет собой пространственную ферму; - балочные — их силовой каркас образован продольными и поперечными элементами и работающей обшивкой; - смешанные, у которых передняя часть является ферменной, а хвостовая — балочной или наоборот. Силовой частью ферменных фюзеляжей является каркас, представляющий собой пространственную ферму. Стержни фермы работают на растяжение или сжатие, а обшивка служит для придания фюзеляжу обтекаемой формы. Ферма образована (рис. 7.4) лонжеронами, расположенными на всей длине или части длины фюзеляжа, стойками и раскосами в вертикальной плоскости, распорками и расчалками в горизонтальной плоскости и диагоналями. Вместо жёстких раскосов и диагоналей широко используется установка проволочных или ленточных расчалок. К каркасу фермы крепятся узлы, которые служат для присоединения к фюзеляжу крыла, оперения, шасси и других частей самолёта. Фермы фюзеляжа, как правило, изготовляют сварными из труб и реже клёпанными из дюралюминиевых профилей. Обшивку выполняют из полотна, фанеры или листов дюралюминия, композитных материалов. Обтекаемую форму ферменному фюзеляжу придают специальные не силовые надстройки — обтекатели, называемые гаргротами.  Основные преимущества ферменных фюзеляжей перед балочными — простота изготовления, удобство монтажа, осмотра и ремонта оборудования, размещённого на фюзеляже. К недостаткам относят несовершенство аэродинамических форм, малую жёсткость, малый срок службы, невозможность полностью использовать внутренний объем для размещения грузов. В настоящее время ферменные конструкции применяют редко и в основном на лёгких самолётах. Балочные фюзеляжи представляют собой балку обычно овального или круглого сечения, в которой на изгиб и кручение работают подкреплённая обшивка и элементы каркаса. Встречаются три разновидности балочных фюзеляжей: лонжеронно-балочный, стрингерно-балочный (полумонокок), скорлупно-балочный (монокок). Балочные конструкции фюзеляжей выгоднее ферменных, так как силовая часть у них образует обтекаемую поверхность, причём силовые элементы размещают по периферии, оставляя внутреннюю полость свободной. Это позволяет получить меньший мидель. Жёсткая работающая обшивка создаёт гладкую не искажаемую поверхность, уменьшающую лобовое сопротивление. Балочные фюзеляжи легче ферменных.  Каркас лонжеронно-балочного фюзеляжа образуют лонжероны, стрингеры и шпангоуты. Каркас обшит дюралюминиевыми листами или листами из композитных материалов (обшивкой). Каркас стрингерно-балочного фюзеляжа (рис. 7.5) состоит из часто поставленных стрингеров и шпангоутов, к которым крепятся (металлическая обшивка большей, чем у лонжеронно-балочных фюзеляжей, толщины. Скорлупно-балочный фюзеляж не имеет элементов продольного набора и состоит из толстой обшивки, подкреплённой шпангоутами. В настоящее время преобладающим типом фюзеляжей является стрингерно-балочный (полумонокок).  3. Элементы конструкции фюзеляжа. 3.1 Стрингеры Продольные элементы каркаса, проходящие, как правило, по всей длине фюзеляжа. Совместно с обшивкой они воспринимают нормальные усилия при изгибе фюзеляжа. Простые стрингеры обычно изготавливаются из прессованных или гнутых профилей различного сечения.  Для окантовки больших вырезов в фюзеляже часто используются продольные балки коробчатого сечения - бимсы (от англ. beams − брусья), которые состоят из прессованных профилей, связанных между собой стенками и обшивкой.  3.2. Шпангоуты. Делятся на нормальные и усиленные. Нормальные обеспечивают сохранение формы поперечного сечения фюзеляжа. Усиленные шпангоуты устанавливаются в местах передачи на фюзеляж больших сосредоточенных нагрузок. На них располагаются стыковые узлы агрегатов, узлы крепления грузов, двигателей, крупного оборудования, перегородки гермоотсеков и т.п. Силовые шпангоуты могут устанавливаться по границам больших вырезов в фюзеляже. Нормальные шпангоуты обычно имеют рамную конструкцию и изготавливаются штамповкой или гибкой из листа.  Усиленные шпангоуты выполняются в виде замкнутой рамы обычно двутаврового или швеллерного сечения. Рама шпангоута распределяет внешнюю нагрузку по периметру обшивки. Сама рама работает на изгиб, который в основном определяет её сечение. Кроме того, в любом сечении рамы действуют перерезывающая и нормальная силы. Конструктивно такая рама изготавливается сборной или монолитной. В местах установки перегородок силовой шпангоут полностью зашивается стенкой, подкреплённой вертикальными и горизонтальными профилями, или сферической оболочкой с радиально расположенными подкрепляющими элементами (гермошпангоуты).  |