49312

Геометрические параметры фюзеляжа экраноплана

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Представим взлетную массу экраноплана m0=mпустmпн где mпуст – масса пустого аппарата mпн–масса полезной нагрузки. Масса пустогоаппарта состоит из следующих элементов: mпуст=mkmcymоб. где mk –масса конструкции; mcy – масса сивой установки; mоб.упр– масса оборудования и управления.

Русский

2014-01-15

922.1 KB

15 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Оборудование и автоматизация машиностроения

Наименование кафедры

ДОПУСКАЮ К ЗАЩИТЕ

                                                                                                     ( В.В. Суржик)

                                                                     «      »                                      2012 г.

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине « Проектирование мехатронных систем »

Выполнил студент группы МЕХ-07-1 __________________Е.А. Козулин

Проверил                                  __________________В.В. Суржик

Иркутск 2012

Содержание:

  1.  Расчет геометрических параметров
  2.  Расчет геометрических параметров фюзеляжа экраноплана
  3.  Анализ весовой структуры экраноплана
  4.  Расчет зоны устойчивости экраноплана компоновочной схемы
  5.  Выбор водометного движетеля
  6.  Проектное расположение центра масс


             Геометрические параметры фюзеляжа экраноплана.

Техническое задание:

Вместимость 10 человек.

Компоновка пассажирской кабины.

Определение потребной ширины пассажирской кабины:

Выбираем компоновку 2+1 (по 3 сидений в ряд). 2 ряда.  Оставшиеся  4 человек разместим в конце салона, 4 сидения в ряд .

Сиденья должны иметь спинку свободно откидывающуюся вперед. Подлокотники между сиденьями делаются не менее 50мм. Зазор между внутренней обшивкой кабины и подлокотником сиденья составляет:  50мм.

Сиденья берем готовыми блоками по 2 сиденья, шириной в В2= 1030мм, ширину прохода берем равной Спр= 635мм (для самолетов с числом пассажиров от 20 до 299 человек). Ширина одного сидения  мм

Получаем:

n2-число блоков по 2 сиденья в блоке;  

nпр- число проходов между сиденьями;

δ1 – ширина зазора между внутренней обшивкой кабины и подлокотником сиденья;

δ2 – толщина стенки пассажирской кабины, включая силовую конструкцию, теплозвукоизоляцию и внутреннюю декоративную отделку(принимается равной 120…130мм)

В результате получаем:

Определение потребной длины пассажиркой кабины:

Шаг сидений вбираем кратный одному дюйму (25,4мм):  34’’=863.6мм

Минимальное расстояние от  плоскости передней перегородки до первого ряда сидений:

l1 =25’’=635 мм

Минимальное расстояние от плоскости задней перегородки, до переднего крепления, последнего ряда сидений: l2=32’’=812,8мм

Ширина выходы 700 мм

Итого имеем:

Высота пассажирской кабины должна быть не менее 1900мм и не более 2500мм

Длина кабины экипажа (2 пилота) 2700 мм

Основные параметры фюзеляжа.

Удлинение хвостовой  части выбираем равное:

Итого общая длинна фюзеляжа равна:


Анализ весовой структуры экраноплана.

Весовая структура экраноплана аналогична весовой структуре самолета. Вместе с тем она имеет ряд особенностей, которые обусловлены наличием специфических элементов конструкции, силовой установки и оборудования.

Представим взлетную массу экраноплана

m0=mпуст+mпн,

где mпуст – масса пустого аппарата ,mпн–масса полезной нагрузки.

Масса пустогоаппарта состоит из следующих элементов:

mпуст=mk+mcy+mоб.упр.,

где mk –масса конструкции;

mcy – масса сивой установки;

mоб.упр– масса оборудования и управления.

Массу полной нагрузки можно записать так:

mполн=mT+mц.н.+mсл.н.,

где  mT– масса топлива;

mц.н– целевая или коммерческая нагрузка;

mсл.н.- масса служебной нагрузки.

Масса конструкции экраноплана состоит из следующих частей:

mk=mkp+mф+mоп+mш,

Где mkp – масса крыла;

mф – масса фюзеляжа;

mоп – масса оперения;

mш – масса шасси.

Масса силовой установки в случае использования в качестве стартового устройства – воздушной подушки, определяется:

.

Ввиду спецификации полета экраноплана на малых высотах в режиме самостабилизации в составе оборудования, систем и устройств отсутствует кислородное оборудование, системы жизнеобеспечения, а также уменьшается масса систем управления и радионавигационного оборудования. Масса оборудования систем и устройств, включает в себя следующие массы: навигационного оборудования – mно, радиооборудования – mро, электрооборудования – mэо, тепло-звукоизоляции -  mтзи, противообледенительного оборудования – mпр.обл., систем управления – mс.упр., воздушно-гидравлического оборудования – mвго, систем спасения – mспас, противопажарных систем – mпр.с., бытового оборудования – mб.о., вспомогательногооборудования – mвсп.о.

 

Для оценки массы экраноплана и его отдельных частей удобнее представить уравние баланса масс в безразмерной форме.

Все составляющие уравнения находятся в сложной взаимосвязи, и изменение любой из них влечет за собой изменение остальных.

Определение массы экраноплана в первом приближении.

в первом приближении массу служебной нагрузки можно определить по формуле, кг:

nэк– количество экипажа экраноплана. Экипаж современных, пассажирских, магистральных самолетов обычно состоит из трех человек: командира корабля первого пилота, второго пилота.[2]

Примем  nэк – равное двум.

Массы  

Из статистики для пассажирских самолетов [3,4]:      

Для реализации максимального качества, полет экраноплана над экраном осуществляется на малых высотах. При заданной площади крыла, это условие определяет удлинение  крыла, равное λ≈2...3. [1]

Малым удлинениям соответствуют меньшие значения массы крыла. Поэтому с учетом анализа весовой структуры можно принять следующие относительные массы[1]:

при использовании воздушной подушки следует принять =0,2.[1]

Масса топлива

Выбираем дальность L=2500км

где Кт=1,05…1,15 [1] – коэффициент, учитывающий увеличение топлива за счет навигационного запаса и топлива необходимого на старт и посадку;  Ср- удельный расход топлива двигателей. Для toyota 3s-gte  Ср = 0,166кг/даН*ч;  L – максимальная дальность полета, Vкр – крейсерская скорость ,                                 К – аэродинамическое качество принимается равное 20…25.

;

Коммерческая(целевая) нагрузка

; [1]

Итого получаем:

Находим массу топлива :

0,28*4348=1217≠400

что не соответствует заданию

Изменяем дальность полета экранопланаL=1500км

Находим массу топлива :

0,17*2916=496≠400

что не соответствует заданию

Изменяем дальность полета экранопланаL=1250 км

Находим массу топлива :

кг

Что практически соответствует заданию.

Следовательно дальность полета экраноплана соответствующего заданию составляет около 1250 км

РАСЧЕТ ВЗЛЕТНОЙ МАССЫ ВО ВТОРОМ ПРИБЛИЖЕНИИ:

Расчет массы крыла

mкр-масса крыла; kм-коэффициент, учитывающий марку основного материала конструкции крыла, kм =0,8, mo-взлетная масса СЛА в первом приближении; np - расчетная перегрузка; l - размах крыла; S-площадь крыла; -удлинение крыла;  -сужение крыла; с-относительная толщина профиля в корневой части крыла.

Масса фюзеляжа:

Во втором приближении массу фюзеляжа можно определить по формуле:

где S п. ф-площадь поверхности фюзеляжа; Sфон-площадь поверхности фонаря.

Последнее слагаемое формулы (2. 4) включает в себя массу узлов (в кг), мало зависящую от размеров СЛА:

Приборное оборудование 2 …. 3

Элементы системы управления 4….. 6

Кресло пилота 2.…. 4

Крепеж и прочее 2….. 3

Если конструктором найдено оригинальное решение, позволяющее уменьшить массу какого-либо узла, то результат, полученный по формуле (2. 4), целесообразно скорректировать.

Расчет массы оперения:

Массу оперения во втором приближении можно определить исходя из того, что масса 1 м2 как горизонтального, так и вертикального оперения СЛА составляет 4... 6 кг. Нижнее значение можно брать либо при применении композиционных материалов, либо по двухбалочной схеме фюзеляжа, когда горизонтальное оперение, с точки зрения строительной механики, представляет собой двухопорную балку.

Расчет массы силовой установки:

В этой формуле дв -удельная масса двигателя, дв =0,8... 1,1-для двухтактных двигателей, дв =1,4….1,5 - для четырехтактных двигателей без наддува;

кр.в- коэффициент, учитывающий массу редуктора и винта, кр.в =1. 1-для силовой установки без редуктора, кр.в =1,4 -для силовой установки с редуктором, кр.в =1, 3 -для силовой установки с ременной передачей.

Расчет массы управления:

где mп.м - масса одного погонного метра проводки, mп.м = 0, 24 - для гибкой проводки, mп.м = 0, 40 - для жесткой проводки; I и L соответственно размах крыла и длина фюзеляжа; zк.р-число мест для пилотов, оборудованных командными рычагами.

Анализ уравнения существования во втором приближении:


Расчет зоны устойчивости экраноплана компоновочной схемы “утка”:

Gвзл=2778 кг 

Vкр= 160км/ч=44.5м/с

Су∑=1(при оптимальном значении установочного угла атаки основного крыла для выбранного профиля)

Определяем площадь основного крыла:

Выберем отношение площади первого и второго крыла из графика зоны устойчивости экраноплана схемы "утка"

На рис. 3.7 отражены зоны устойчивости экраноплана схемы “утка”, где кривая 1 справедлива для экранопланов с удлинением носового крыла патент № 2224671 (РФ) [7], а кривая 2 для экранопланов с удлинением носового крыла   – патент № 2362693 (РФ) [8] с приоритетом от 27.03.2007 г. Кривые на рис. 3.7 делят область значений конструктивных параметров и на две части: зону устойчивых значений параметров – справа от кривых, и зону неустойчивых значений параметров – слева от кривых.

В патенте № 2362693 (РФ) удлинение носового крыла определяется из соотношения , поэтому экранопланы схемы “утка” с таким удлинением носового крыла устойчивы как вблизи экрана, так и вдали от экранирующей поверхности.

Значения параметров, лежащие в зоне устойчивости и правее кривой 2, гарантируют устойчивость экранопланов схемы “утка” на любой высоте над экранирующей поверхностью. [6]

Выберем значение:

=0,3.

Чему соответствует значения :

≥4.

примем λ1=3. [1. стр 241]. Найдем хорду носового и кормового крыла:

Определяем длину крыльев

м

м


Выбор водометного движителя

Для экраноплана СДП-09 выбираем водомет фирмы Kron-CIS серии HJ 212

Типовая схема движителя:

График зависимости мощности движетеля от нагрузки:

Система управления водометным движителем Hamilton Jet Blue ARROW

Blue ARROW® - система управления водометом, представляющая собой полностью интегрированные водометный движитель и электронный контрольный блок. Устройство включает в себя одинарный или сдвоенный водомет (водометы серий HJ292, HJ322, HJ364 и HJ403), интерфейсы управления водометом, интерфейсы управления двигателем и редуктором и устройство управления. Выгодные отличия Blue ARROW от других электронных систем управления судном заключаются в интуитивном удобстве ее использования и высокой гибкости, заложенной в систему.

Система Blue ARROW также снабжена многочисленными каналами связи и резервного управления, что обеспечивает возможность постоянной работы движителя и выполнения им своей миссии в любой ситуации.

Blue ARROW удобно использовать во многом потому, что в состав входит прибор управления постановкой в док MouseBoatTM, который на сегодняшний день является самым удобным устройством подобного рода.


Массы экраноплана:

масса

расстояние

момент

1. Конструкция

mотн=0,2

1.1. Крылья

mотн=0,13*3000=390кг

1.1.1 Основное крыло

m=390*76,9%=299,94кг

2.22м

665,8668

1.1.2 Носовое крыло

m= 90,06кг

-11.11м

-100,6566

1.2. Фюзеляж и оперение

mотн=0,07+3000=210кг

L2+0,35b2-0,5Lф=-11,6-(-6,9)=-4,7м

-987

2. С.У. :

1146

2.1. Двигатель 3S-GTe

m=300кг

х

1466,76

3. Топливо

m =416кг

y

1032

5. Коммерческая нагрузка

m= 70*10+100=800кг

L=-(5430-L1+065b+4740/2)= -3,980м

3184

сумма моментов

0

Сумма моментов равна нулю:

Разместим Двигатель в хвостовой части на расстоянии у=3,82 метров от центра тяжести, получим:

из чего получаем х:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68250. ЕКОНОМІКО-ОРГАНІЗАЦІЙНІ АСПЕКТИ ЕФЕКТИВНОГО ФУНКЦІОНУВАННЯ КАРТОПЛЯРСТВА В АГРОФОРМУВАННЯХ ПОДІЛЬСЬКОГО РЕГІОНУ 300.5 KB
  Скорочення площ посадки картоплі в сільськогосподарських підприємствах та концентрація їх переважно у господарствах населення стало негативною тенденцією яка спостерігається на всій території України.
68251. УДОСКОНАЛЕННЯ СПОСОБІВ ДОЗУВАННЯ ЕНЕРГІЇ ПРИ ФІНІШНОМУ ТЕРМОІМПУЛЬСНОМУ ОЧИЩЕННІ ПРЕЦИЗІЙНИХ ДЕТАЛЕЙ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ 3.34 MB
  Проблема технологічного очищення поверхонь і кромок деталей високоточних механізмів від задирок мікрочастинок і мікроліквідів є актуальною для всього машинобудування. Так наприклад відомо що при забезпеченні чистоти поверхонь прецизійних деталей і робочих порожнин багатьох машин їхній ресурс можна збільшити у дватри рази.
68252. МЕТОДОЛОГІЯ ПРОГНОЗУВАННЯ РОЗВИТКУ АНОМАЛІЙ АНТРОПОГЕННОГО ПОХОДЖЕННЯ НА ОСНОВІ ЛОГІКО-АЛГЕБРАЇЧНИХ МОДЕЛЕЙ КОМПЛЕКСУВАННЯ ДАНИХ МОНІТОРИНГУ ЕКОСИСТЕМ 2.19 MB
  Методи та засоби дистанційного зондування Землі дозволяють одержувати різні види даних про об’єкти і явища в глобальному масштабі з високим просторовим і часовим розрізненням. Однак для вирішення задач що пов’язані із прогнозуванням динаміки виявлених на знімках різних об’єктів або явищ...
68253. Будівельні облицювальні вироби на основі вапняно-вапнякових композицій карбонізаційного твердіння 7.63 MB
  Єдність природного походження вапна і карбонатної вторинної сировини обумовлює однорідність структури і високу міцність композицій на їхній основі. На сьогоднішній день відсутні системні дослідження формування структури карбонізованих будівельних матеріалів на основі...
68254. ФУНКЦІОНАЛІЗОВАНІ 3,3-БІС(МЕТИЛТІО)АКРИЛОНІТРИЛИ ТА ЦІАНОАЦЕТАНІЛІДИ У СИНТЕЗІ 2-ХАЛЬКОГЕНЗАМІЩЕНИХ АМІДІВ ТА НІТРИЛІВ НІКОТИНОВОЇ КИСЛОТИ 844 KB
  Метою дослідження став синтез функціоналізованих нітрилів та амідів 2-халькогенонікотинової кислоти на основі 2-заміщених 3,3-біс(метилтіо)акрилонітрилу та СНкислот, що містять нітрильну, естерну або (селено-, тіо-)амідну групу в α-положенні в умовах реакції...
68255. ДЕТЕРМІНАНТИ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ЛІДЕРСТВА У МІЖНАРОДНОМУ БІЗНЕСІ 392 KB
  Унаслідок цих процесів відбувалося акселероване зростання технологічної компоненти сучасного розвитку а перехід до шостого технологічного укладу країнлідерів спричинив її сингулярність в основі якої лежить штучний інтелект та застосування новітніх досягнень ІКТ...
68256. УЗАГАЛЬНЕНИЙ ІТЕРАЦІЙНИЙ АЛГОРИТМ ІНДУКТИВНОГО МОДЕЛЮВАННЯ З ЗАСТОСУВАННЯМ МЕРЕЖЕВИХ ТЕХНОЛОГІЙ 842.5 KB
  Серед різноманітних методів моделювання вирізняється метод групового урахування аргументів МГУА який дозволяє будувати моделі безпосередньо за вибіркою даних без залучення додаткової апріорної інформації.
68257. Діагностика ефективності системи корпоративного управління 307.5 KB
  Суттєві зміни в соціальноекономічному розвитку України пов’язані з процесами трансформації економіки посиленням конкуренції та соціальної відповідальності бізнесу на фоні загострення економічної та фінансової кризи забезпечили подальший розвиток корпоративного сектора...
68258. ОБЛІКОВО-АНАЛІТИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ УПРАВЛІННЯ БІОЛОГІЧНИМИ АКТИВАМИ САДІВНИЦТВА 229 KB
  Серед Європейських держав Україна за своїм грунтово-кліматичним потенціалом має значні переваги для розвитку інтенсивного садівництва та створення його експортного потенціалу. Такі негативні тенденції створюють передумови втрати країною потенціалу садівництва і ставлять внутрішній ринок плодів і ягід у повну залежність від їх імпорту.