69196

Вимоги до крила та його конструкція

Лекция

Астрономия и авиация

Вимоги що пред’являться до крила численні і залежать від типу та призначення літака. Все їх здійснити на одному типі крила як правило не представляється можливим оскільки вони часто бувають суперечливими і конструктору доводиться знаходити компромісне рішення.

Украинкский

2014-10-01

3.63 MB

7 чел.

(Л13)    3.6. Вимоги до крила та його конструкція       [1], c. 71-80

Крило є однією з головних частин літака. При своєму поступальному русі в повітрі крило створює піднімальну силу, необхідну для польоту літака, а також забезпечує його поперечну стійкість і керованість.

Крило може бути використане для розміщення силової установки, паливних баків, шасі, обладнання. Від того, наскільки добре спроектовано крило, як в аеродинамічному відношенні (з погляду розмірів, форми і взаємного розташування його щодо інших частин літака), так і в масовому відношенні, залежатимуть льотні дані літака.

Вимоги, що пред’являться до крила, численні і залежать від типу та призначення літака. Все їх здійснити на одному типі крила, як правило, не представляється можливим, оскільки вони часто бувають суперечливими, і конструктору доводиться знаходити компромісне рішення.

Загальними, найбільш важливими вимогами для всіх крил є наступні:

1  крило повинне володіти мінімальним лобовим опором на режимі максимальної швидкості, максимальною піднімальною силою при посадці літака, а також максимальною аеродинамічною якістю під час польоту. Ці якості досягаються вибором найвигіднішого профілю і форми крила у плані, вдалою схемою компонування крила з іншими частинами літака, ретельною обробкою поверхні крила, відсутністю виступаючих деталей, що спотворюють його профіль;

2  міцність конструкції крила повинна відповідати вимогам норм міцності, що діють. Крило повинне володіти при мінімальній масі достатньою міцністю і жорсткістю на вигин і кручення, щоб забезпечити повну безпеку польоту. Це здійснюється правильним вибором схеми силової конструкції, точним теоретичним розрахунком і ретельною практичною перевіркою на міцність, вибором відповідних матеріалів і передовою технологією виробництва;

3 – крило має бути дешевим у виробництві і ремонті, простим у виготовленні і зручним в експлуатації, для чого повинно мати достатнє число оглядових люків для внутрішнього огляду як самій конструкції крила, так і агрегатів, розташованих в нім;

4  крило повинне забезпечувати поперечну стійкість і керованість на всіх режимах і швидкостях польоту;

5  при використанні наявних засобів механізації крила воно повинне володіти максимальним коефіцієнтом піднімальної сили.

Конструктивно крило складається з силового каркасу і обшивки. Каркас крила є сукупністю повздовжнього і поперечного силових наборів (рис. 3.16).

Рис. 3.16. Схема конструкції крила.

Повздовжній силовий набір складається з лонжеронів 1 і стрингерів 2. Лонжерон – балка або ферма, яка розташована по всій довжині крила, і призначена для роботи на вигин. Стрингер – повздовжній стрижень, якій сприймає осьові навантаження і підкріплює обшивку 4. Відстань між стрингерами крила зазвичай складає 150400 мм.

Поперечний силовий набір складається з комплекту нервюр 3, розташованих поперек крила. Нервюра – поперечний елемент крила, призначений для надання крилу форми і жорсткості в поперечному перетині. Нервюри є також опорами стрингерів, збільшуючи їх стійкість.

Нервюри діляться на нормальні та підсилені. Більшість нервюр в крилі нормальні. Вони передають повітряне навантаження зі стрингерів і обшивки на лонжерони. Нервюри, на яких зосереджуються великі навантаження, наприклад від шасі, силових установок, робляться підсиленими.

Конструкція силових нервюр визначається величиною і характером навантаження, що діє. По конструкції нервюри можуть бути балочні, фермові і змішані. Балочна нервюра складається зі стінки з вирізами, нижньої і верхньої полиць (або відбортовки) і підсилюючих стійок. Фермова нервюра має верхню і нижню полиці, сполучені стійками і розкосами за допомогою клепки або зварювання.


Конструкція крила

Vampire


Обшивка крила є зовнішньою оболонкою каркаса і служить для надання крилу обтічної форми, а також для передачі аеродинамічних навантажень на каркас крила. У моноблочних крилах обшивка спільно з повздовжнім набором крила бере участь в опорі деформації вигину. Обшивка може бути м'яка (полотняна) або жорстка (фанерна, металева). М'яка обшивка встановлюється на крилах літаків, що мають швидкість не вище 300 км/год, з питомим навантаженням на крилі, що не перевищує 1000 Н/м2. На швидкісних літаках обшивка крила жорстка, виготовляється з листів гладкого дюралюмінію або титану. Жорстка обшивка бере участь в роботі крила, сприймаючи вигинаючий момент і кручення.

Всі конструкції крил можна розділити на два класи – з непрацюючою обшивкою і з працюючою обшивкою.

Конструкція крила з непрацюючою обшивкою є каркасом з лонжеронів, нервюр і стрічок розчалок, обтягнутим полотняною обшивкою. Таке крило має невелику масу, просте у виготовленні, дешеве, легко ремонтується. Але воно не витримує великого питомого навантаження і недовговічне, особливо при зберіганні літака просто неба.

Крила з жорсткою працюючою обшивкою можна розділити на дві групи:

1лонжероні, які мають потужні лонжерони і стрингери і порівняно слабку обшивку;

2 моноблокові, у яких повздовжній і поперечний силові набори і обшивка працюють як одне ціле.


Ан – 2

МіГ - 23


Окремим випадком моноблокових крил є кесонне крило. Силова схема його складається з декількох лонжеронів, силових панелей і набору нервюр. Силова панель складається з порівняно товстої обшивки і потужного стрингерного набору. Носова і хвостова частини крила не беруть участі в роботі, і їх іноді по технологічних і експлуатаційних міркуваннях роблять відокремленими. Обшивка моноблокових крил товща, ніж у лонжеронних.

Позитивна сторона моноблокових крил – їх висока живучість і жорсткість. Недоліком таких крил є трудність забезпечення необхідної міцності в місцях вирізів обшивки.

Розміщення нервюр може бути двояким:

1 – по потоку, в цьому випадку нервюри (не змішувати з профілем крила) утворюють з лонжеронами кут, не рівний 90 °;

2 – перпендикулярним до повздовжньої лінії крила, тоді між площиною нервюр і напрямом потоку утворюється деякий кут.

Крила малої відносної товщини надзвукових літаків часто виготовляються з монолітних панелей.

Су – 30


3.7. Елементи механізації крила літака      [1], c. 80-86

Механізація крила є комплексом пристроїв, за допомогою яких може бути збільшена як піднімальна сила так і сила лобового опору, що дає можливість розширити діапазон швидкостей літака при зльоті і посадке. До таких пристроїв відносяться: передкрилки, посадкові щитки, закрилки, висувні закрилки (підкрилки), повітряні гальма-інтерцептори. Застосування механізації крила диктується необхідністю отримати малу швидкість на посадке, а цього можна досягти збільшенням піднімальної сили.

З формули посадкової швидкості  видно, що зменшити Vпос можна як за рахунок збільшення максимального коефіцієнта піднімальної сили  Сумах, так і за рахунок збільшення площі крила S.

При розробці елементів механізації крила необхідно враховувати наступні вимоги:

1 - робота кожного з елементів механізації крила має бути безвідмовною і ефективною на тих режимах польоту літака, при яких використовується даний вид механізму;

2 - елементи механізації крила не повинні погіршувати його аеродинамічні характеристики;

3 - конструкція елементів механізації крила має бути простою за побудовою і технологією виготовлення, міцною і мати мінімальну масу.

3.7.1. Передкрилки

Передкрилок є елементом механізації крила, за допомогою якого точка зриву потоку на великих кутах атаки відсовується до задньої кромки крила, і таким чином збільшується значення αкр (рис. 3.17).

Передкрилок є довгим вузьким крильцем, виділеним з основного профілю і розташованим попереду ребра атаки крила так, що між ним і крилом утворюється щілина, через яку може проходити повітря. Передкрилок може встановлюватися або по всій довжині крила, або на кінцевих частинах його напроти елеронів (кінцевий передкрилок).

Рис. 3.17. Вплив передкрилка на піднімальну силу і критичний кут атаки крила:

1 - без передкрилка;  2 - з передкрилком;  3 - з кінцевим передкрилком.

Робота передкрилка заснована на використанні перепаду тисків під і над крилом. Повітря з-під крила проходить у щілину і з'єднується з потоком, що йде над крилом, збільшуючи його швидкість. Струмінь повітря, що виходить із щілини з великою швидкістю, притискає повітряний потік до поверхні крила і межовий шар відривається вже на великих кутах атаки. Цим забезпечується плавність обтікання крила без зриву потоку до значних кутів атаки, і отже, збільшується піднімальна сила.


Ан – 124 (передкрилок)

МіГ – 29 (носок, що автоматично висувається)

Су – 37 (носок, що автоматично висувається)


Передкрилки для зменшення посадкової швидкості застосовуються рідко, оскільки великий посадковий кут створює необхідність застосування високого шасі, а його конструкція збільшує масу літака. Тому часто застосовують кінцеві передкрилки, які не збільшують піднімальну силу, але затримують зрив потоку на кінцях крила. Посадкову швидкість такі передкрилки зменшують незначно, але покращують поперечну стійкість літака на великих кутах атаки.

Відомо три типи передкрилків:

1 - керовані пілотом;  2 - кінематичне пов'язані з елеронами (кінцеві);  3 - автоматичні.

Керовані пілотом передкрилки мають той недолік, що при приведенні їх в роботу пілот повинен відволікати свою увагу від керування літаком.

Другий тип передкрилку (кінцевий) кінематичне пов'язаний з управлінням елеронами. Якщо елерон піднятий або знаходиться в нейтральному положенні, то передкрилок притиснутий до крила. При опусканні елерона передкрилок висувається вперед, утворюючи щілину між собою і крилом.

Великого розповсюдження набув автоматичний передкрилок. Такий передкрилок на малих кутах атаки притиснутий до крила рівнодіючою аеродинамічних сил передкрилка, яка направлена назад. На великих кутах атаки рівнодіюча направлена вперед, і при цьому вона висуває передкрилок, створюючи необхідну щілину. Висунення передкрилка вперед відбувається при досягненні цілком певного кута атаки літака.

Передкрилок:

а) - внутрішній передкрилок;   б) - схема з'єднання секцій середнього і зовнішнього передкрилків;  1 - силова нервюра;  2 - типові нервюри;  3 - зовнішня обшивка;  4 - рейка;   5 - кронштейн кріплення підйомника;   6 - внутрішня обшивка;   7 - стрингер;   8 - роликовий замок;   9 - профілі;   10 - болт;   11 - кронштейни секцій передкрилка.


3.7.2. Посадкові щитки, інтерцептори, спойлери

Посадкові щитки є жорсткими панелями, які складають частину нижньої поверхні крила і встановлені в його хвостовій частині вздовж розмаху. Існують два основні типи посадкових щитків: простій і висувний (рис. 3.18).

Рис. 3.18. Схема кріплення посадкових щитків: 1 - простій посадковий щиток;

2 - висувний посадковий щиток (з рухомою віссю).

Простий щиток по передній кромці має нерухому вісь обертання і, відхиляючись вниз, обертається навколо цієї осі. Висувний щиток має рухому вісь і, відхиляючись вниз, обертається навколо осі і разом з нею пересувається до задньої кромки крила. Цей щиток ефективніший у порівнянні з простим щитком. Він дає більший приріст піднімальної сили, оскільки при його відхиленні викривлюється профіль і збільшується площа крила.

У прибраному положенні посадкові щитки щільно прилягають до крила і не спотворюють його профіль, а при їх відхиленні профіль крила викривлюється, внаслідок чого збільшується коефіцієнт піднімальної сили Су, але зменшується критичний кут атаки. Проте між відхиленим щитком і крилом виникає розріджена зона (рис. 3.18), яка проводить відсмоктування межового шару. Тому точка зриву потоку відсовується назад і критичний кут атаки зменшується загалом незначно.

Щитки можуть розміщуватися і на верхній поверхні крила. В цьому випадку вони називаються інтерцепторами, спойлерами або пластинчастими елеронами. В польоті в неробочому положенні щитки знаходяться на одному рівні з верхнім обводом крила. Відхиляючись вгору, вони істотно і практично миттєво змінюють аеродинамічні сили (зменшують піднімальну силу Y і збільшують силу лобового опору X).

При відхиленні інтерцептора разом з елероном вгору зменшується піднімальна сила напівкрила, на якому вони розміщені. Це приводить до створення додаткового обертаючого моменту, що діє навколо поздовжньої осі ОХ і що дозволяє змінювати кут крену літака. Одночасне відхилення інтерцепторів вгору використовується для збільшення вертикальної швидкості зниження при посадке. Після приземлення літака інтерцептори застосовуються при гальмуванні під час пробігу літака по зльотно-посадкової смузі (повітряні гальма). Інцертептори не тільки збільшують лобовий опір, але і зменшують піднімальну силу крила, дозволяючи енергійніше використовувати гальма коліс шасі.

F – 111 (інтерцептори)

3.7.3. Закрилки

Закрилок є рухомою хвостовою частиною профілю крила, яка на відміну від елерона може відхилятися тільки вниз. Він служить для збільшення піднімальної сили крила при зльоті і посадке літака завдяки збільшенню площі крила  S  (за рахунок збільшення його хорди) і коефіцієнта піднімальної сили Сумах (за рахунок зміни профілю крила). Випуск закрилків на зльоті і посадке призводить до значного зниження злітної і посадкової швидкостей. На ЛА застосовуються прості, щілинні і висувні закрилки.

Простий (поворотний) закрилок (рис. 3.19) має дугоподібний носок з віссю обертання в центрі дуги. Такий закрилок в неробочому положенні щільно притиснутий до крила і вписаний в основний профіль крила, а в робочому - відхилений вниз. При відхиленні поворотного закрилка збільшення Сумах  досягається головним чином за рахунок збільшення кривизни профілю крила і складає в середньому 5070 %, а критичний кут атаки зменшується на  25 °.

Рис. 3.19. Простий закрилок.

Щілинний закрилок (рис. 3.20) створює між собою і крилом профільовану щілину, через яку при відхиленні закрилка повітря спрямовується з області підвищеного тиску під нижньою частиною крила в область зниженого тиску над верхньою частиною крила. Направлений потік повітря здуває межовий шар з верхнього боку закрилка і відсмоктує його з верхньої частини крила. За наявності щілини між носком закрилків і крилом ефективність дії закрилків збільшується, оскільки Су  зростає не тільки за рахунок збільшення кривизни профілю, але і за рахунок керування межовим шаром (щілинний ефект).

Рис. 3.20. Щілинний закрилок.

Переміщення висувного закрилка проводиться за допомогою спеціального пристрою, розташованого в задній частині крила. Електродвигун через систему валів (трансмісію) приводить в дію гвинтовий механізм, пов'язаний з кареткою, яка переміщується по монорельсах, що мають відповідну кривизну. Закрилок, сполучений з кареткою, пересувається по монорельсах, висуваючись і відхиляючись на відповідний кут.

Максимальний кут відхилення закрилків у більшості пасажирських літаків при зльоті складає  1520 °, а при посадке  40–60 °. Хорда закрилка складає  30–40 %  хорди крила.

Для ще більшого збільшення значень коефіцієнта  Сумах  застосовують висувні двощілинні і трищілинні закрилки. Висувні закрилки збільшують несучу здатність крила за рахунок збільшення кривизни профілю, управління межовим шаром (щілинний ефект) і збільшення площі крила. Трищілинний висувний закрилок має крило літака Ту-154 (рис. 3.21), а двощілинний висувний закрилок має крило літака Ан-148.

 

Рис. 3.21. Трищілинний висувний закрилок:

а) трищілинний закрилок з передкрилком 1 та інтрцептором 2;   3 – дефлектор;     4 – закрилок;   5 – хвостик закрилка; 6 – хвостова частина крила;  б) схема роботи інтерцептора і трищілинного закрилка.

При відхиленні трищілинного висувного закрилка збільшується кривизна профілю і площа крила (рис. 3.21, а). При цьому між хвостовою частиною крила  6  і дефлектором  3, між дефлектором  3  і закрилком  4, між закрилком  4  і хвостиком закрилка  5  створюються профільовані щілини, через які проходять струмені повітря з нижньої частини крила на верхню (рис. 3.21, б), здуваючи межовий шар з верхньої поверхні закрилка. Збільшення кривизни профілю крила і його площі, а так само здування межового шару з верхньої поверхні крила приводять до істотного зростання Су. На рис. 3.21, б показана схема роботи інтерцептора 2, при відхиленні якого з'являється негативна піднімальна сила Y, яка прискорює зниження літака.

Чим більшу частку розмаху крила займають закрилки, тим ефективніше буде їх робота.

Дані приросту коефіцієнта піднімальної сили  ∆Су  при  використанні деяких елементів механізації крила наступні:

Звичайні щитки............... 0,9–1,0 при δщ  = 55°.

Висувні щитки................ 1,0–1,2 при δщ  = 50°.

Закрилки ........................ 0,85–1,0 при δз  = 50°.

Висувні закрилки............ 1,5–1,7 при δз  = 30°.

Відхилення носка крила… 0,4–0,5 при δнк  = 20°.

Таким чином, механізація крила обов'язкова для кожного сучасного літака. Вибір системи пристроїв механізації повинен проводитися з урахуванням вимог, що пред'являються до конкретного типу літака.


Ан-148 (двощілинний висувний закрилок на зльоті)

Ту-154 (трищілинний висувний закрилок на посадке)


Загальний вид закрилка відокремленої частини крила літака ТУ-154:

1 - дефлектор;   2 - середня частина;   3 - обтічник гвинта підйомника;

4 - обтічники механізмів закрилка;   5 – хвостик.

Схема крила літака ТУ-154:

1 - носова частина (носок) центроплану;   2 - внутрішній передкрилок;   3 - кесон центроплану;   4 - середній передкрилок;    5 - кесон ОЧК;   6 - зовнішній передкрилок;
7 - кінцевий обтічник;   8 - елерон;   9 - аеродинамічна перегородка;   10 - елерон-інтерцептор;   11 - хвостова частина ОЧК;   12 - зовнішній закрилок;   13 - середній інтерцептор;   14 - внутрішній інтерцептор;   15 - внутрішній закрилок;   16 - хвостова частина центроплану.


Центроплан крила літака ТУ-154:

1 - передній лонжерон;   2 - нервюри;   3 - знімнний носок (перший);   4 – знімнний носок (другий);   5 - середній лонжерон;
6 - внутрішній передкрилок;   7 - стрингери;   8 - знімна панель;   9 - профілі роз'єму;   10 - внутрішній закрилок;   11 - внутрішній інтерцептор;   12 - хвостова частина;   13 - нервюра № 3;   14 - профіль;   15 - задній лонжерон;   16 - балка механізму закрилка;
17 - стикова стійка;   18 - нервюра № 14;   19 - вузли кріплення центроплану до фюзеляжу.


Система управління закрилками літака ТУ-154:

1 - рульовий привід РП-60-1;  2, 6, 18 - редуктори;  3 - вал трансмісії;  4 - опора;
5 - підйомник внутрішнього закрилка;  7 - підйомник зовнішнього закрилка;  8 – карданний вузол;   9 - механізм кінцевих вимикачів МКВ-41А;   10 - датчик ДС-10;   11, 14 - дефлектори;   12, 15 - середні частини закрилка;   13, 16 - хвостики закрилка;
17 - механізм кінцевих вимикачів  МКВ-42А;   19 - герметичний вивід.


Ан – 225 (закрилки при зниженні перед посадкою)

Ан – 225 (закрилки на зльоті)


Ан – 124 (закрилки)

Ан – 72 (закрилки при зниженні перед посадкою)

Іл – 76 (закрилки и передкрилки на посадке)

F/A – 18 (закрилки и передкрилки на посадке)


Торнадо (закрилки и передкрилки на зльоті)

МіГ – 29 (закрилки и передкрилки)

PAGE 10


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25305. Стресс 33.5 KB
  0004 ГОМЕОСТАЗ Внутренняя среда организма в которой живут все его клетки это кровь лимфа межтканевая жидкость. Ее характеризует относительное постоянство гомеостаз различных показателей так как любые ее изменения приводят к нарушению функций клеток и тканей организма особенно высокоспециализированных клеток центральной нервной системы. Способность сохранять гомеостаз в условиях постоянного обмена веществ и значительных колебаний факторов внешней среды обеспечивается комплексом регуляторных функций организма. существовать и двигаться...
25306. Адаптация 28 KB
  У человека адаптация выступает как свойство организма которое обеспечивается автоматизированными самонастраивающимися саморегулирующимися системами сердечнососудистой дыхательной выделительной и др. Адаптация это эффективная и экономная адекватная приспособительная деятельность организма к воздействию факторов внешней среды. Чем выше уровень интеграции координированности сложных регуляторных процессов тем эффективнее адаптация.
25307. Природа потенциала покоя 28.5 KB
  Согласно этой теории биоэлектрические потенциалы обусловлены неодинаковой концентрацией ионов К' N3' СГ внутри и вне клетки и различной проницаемостью для них поверхностной мембраны. Протоплазма нервных и мышечных клеток содержит в 3050 раз больше ионов калия в 810 раз меньше ионов натрия и в 50 раз меньше ионов хлора чем внеклеточная жидкость. На структурных элементах мембраны фиксируются различные ионы что придает стенкам ее пор тот или иной заряд и тем самым затрудняет или облегчает прохождение через них ионов. Так предполагается...
25308. Потенциал действия 37.5 KB
  Потенциал действия может быть зарегистрирован двояким способом: с помощью электродов приложенных к внешней поверхности волокна внеклеточное отведение и с помощью микроэлектрода введенного внутрь протоплазмы внутриклеточное отведение. Долгое время физиологи полагали что потенциал действия представляет собой лишь результат кратковременного исчезновения той разности потенциалов которая существует в покое между наружной и внутренней сторонами мембраны. Однако точные измерения проведенные с помощью внутриклеточных микроэлектродов...
25309. Законы раздражения 44 KB
  Механизм раздражающего действия тока при всех видах стимулов в принципе одинаков однако в наиболее отчетливой форме он выявляется при использовании постоянного тока прямоугольной формы. При использовании в качестве раздражителя электрического тока порог выражается в единицах силы тока или напряжения. Существует два способа подведения электрического тока к ткани: внеклеточный и внутриклеточный. Недостаток этого метода заключается в значительном ветвлении тока: только часть его проходит через мембраны клеток часть же ответвляется в...
25310. Строение и классификация нейронов 35.5 KB
  Место отхождения аксона от тела нервной клетки называют аксонным холмиком. Дендриты это многочисленные ветвящиеся отростки функция которых состоит в восприятии импульсов приходящих от других нейронов и проведении возбуждения к телу нервной клетки. В центральной нервной системе тела нейронов сосредоточены в сером веществе больших полушарий головного мозга подкорковых образований мозжечка мозгового ствола и спинного мозга.
25311. Строение и работа синапсов 28 KB
  Они образуются концевыми разветвлениями нейрона на теле или отростках другого нейрона. В структуре синапса различают три элемента: 1пресинаптическую мембрану образованную утолщением мембраны конечной веточки аксона; 2синаптическую щель между нейронами; 3постсинаптическую мембрану утолщение прилегающей поверхности следующего нейрона. В большинстве случаев передача влияния одного нейрона на другой осуществляется химическим путем.Для возбуждения нейрона необходимо чтобы ВПСП достиг порогового уровня.
25312. Рефлекс. Рефлекторный процесс 63.5 KB
  У животных обладающих нервной системой развился особый тип реакций рефлексы. Рефлексы это реакции организма происходящие при обязательном участии нервной системы в ответ на раздражение воспринимающих нервных окончаний рецепторов. Павлова делят на две большие группы: на рефлексы безусловные и условные. Безусловные рефлексы это врожденные наследственно передающиеся реакции организма.
25313. Свойства нервных центров 39 KB
  Проведение волны возбуждения от одного нейрона к другому через синапс происходит в большинстве нервных клеток химическим путем с помощью медиатора а медиатор содержится лишь в пресинаптической части синапса и отсутствует в постсинаптической мембране. В связи с этим поток нервных импульсов в рефлекторной дуге имеет определенное направление от афферентных нейронов к вставочным и затем к эфферентным мотонейронам или вегетативным нейронам. Суммация возбуждения В ответ на одиночную афферентную волну идущую от рецепторов к нейронам в...