69197

Призначення та склад оперення літака

Лекция

Астрономия и авиация

Загальний вид оперення: 1 форкіль; 2 зализ; 3 проблисковий маяк; 4 кіль; 5 кермо напряму; 6 тример керма напряму; 7 сервокомпенсатор; 8 тример керма висоти; 9 кермо висоти; 10 стабілізатор; 11 фальшкіль. Зменшення навантажень що діють на важелі управління при відхиленні керма...

Украинкский

2014-10-01

4.48 MB

7 чел.

(Л14)    3.8. Призначення та склад оперення літака      [1], c. 9-10, 96

Оперення літака служить для забезпечення стійкості, керованості і балансування літака. У літаків звичайної (класичної) аеродинамічної схеми оперення розташоване позаду крила і розділяється на горизонтальне і вертикальне.

Горизонтальне оперення літаків звичайної схеми забезпечує поздовжнє (відносно поперечній осі ОZ) балансування, стійкість і керованість. Вертикальне оперення літаків звичайної схеми забезпечує шляховє (відносно вертикальній осі ОY) балансування, стійкість і керованість. Поперечне (відносно поздовжній осі ОХ) балансування і керованість літаків звичайної схеми забезпечується елеронами.

Оперення зазвичай складається з нерухомих і рухомих поверхонь. Нерухомі поверхні служать для забезпечення рівноваги (балансування) і стійкості літака. При відхиленні рухомих поверхонь створюються аеродинамічні моменти, необхідні для забезпечення рівноваги (балансування) і керування польотом. Нерухома частина горизонтального оперення має назву - стабілізатор, а вертикальногокіль. До стабілізатора шарнірно кріпиться кермо висоти, що складається зазвичай з двох половин, а до кіля кріпиться кермо напряму (рис. 3.22).

Рис. 3.22. Загальний вид оперення:

1 - форкіль;   2 - зализ;   3 - проблисковий маяк;   4 - кіль;   5 - кермо напряму;   6 - тример керма напряму;   7 - сервокомпенсатор;   8 - тример керма висоти;      9 - кермо висоти;   10 - стабілізатор;   11 - фальшкіль.


Кермо напряму відхиляється за допомогою педалей, а кермо висоти відхиляється за допомогою штурвальної колонки або ручки управління, які розташовані в кабіні екіпажа. Для полегшення пілотування і підвищення безпеки польотів пасажирськими літаками зазвичай керують два пілоти, а в систему управління можуть включатися автопілоти і бортові обчислювачі. Зменшення навантажень, що діють на важелі управління при відхиленні керма, досягається за допомогою гідравлічних, пневматичних або електричних підсилювачів, а також пристроями аеродинамічної компенсації.


3.9. Геометричні характеристики та зовнішні форми оперення   [1], c. 97 102

Геометричні характеристики і зовнішні форми оперення ті ж, що і у крила – розмах, хорда, площа оперення і його керма, подовження, звуження, форма в плані, форма поперечного перетину, вигляд спереду і вигляд збоку.

Форма горизонтального оперення літаків звичайної конструкції характеризується виглядом в плані (рис. 3.23) і формою профілю. На літаках найбільше розповсюдження отримало прямокутне і стрілоподібне горизонтальне оперення з симетричним профілем відносної товщини  4–10 %.

Рис. 3.23. Форми горизонтального оперення в плані

Горизонтальне оперення в схемі „утка” розташовано попереду крила (рис. 3.24), а в схемі „безхвостка” взагалі відсутнє (рис. 3.25). В схемі “безхвостка” роль керма висоти виконують елерони при їх симетричному (в один бік) відхиленні. Елерони, яки мають можливість відхилятися асиметрично і симетрично, тобто що виконують роль елеронів і керма висоти, називаються елевонами.

 

Рис. 3.24. Схема літака “утка”.               Рис. 3.25. Схема літака “безхвостка”.


Аj – 37 („утка”)

SR – 71 („безхвостка”)


Форма вертикального оперення характеризується виглядом з боку (рис. 3.26) і формою профілю. Для вертикального оперення застосовується завжди симетричний профіль, що має відносну товщину 4-8 %.

Рис. 3.26. Форми вертикального оперення при вигляді збоку.

На надзвукових літаках застосовується суцільноповоротне горизонтальне оперення - стабілізатор, що відхиляється, а також може бути застосоване суцільноповоротне вертикальне оперення.

Сучасні літаки літають на великих висотах, а отже, на великих кутах атаки. При цьому вертикальне оперення затінюється фюзеляжем і крилом, що погіршує шляхову стійкість. Для підвищення ефективності вертикального оперення застосовують кільові гребені (форкілі), розташовані на верхній частині фюзеляжу перед кілем, і додаткові кілі (фальшкілі), встановлені під фюзеляжем (див. рис. 3.22). Ефективність вертикального оперення, а отже, і шляхову стійкість літака, значно підвищує установка горизонтального оперення на кінці кіля.

На деяких літаках встановлюється вертикальне оперення з декількома кілями. На літаку Ан - 28 застосовано подвійне вертикальне оперення, кожен кіль якого встановлений в потік повітря, що відкидається повітряними гвинтами. Така схема забезпечує ефективність роботи оперення при відмові одного двигуна.

Площа керма залежить від типу літака, тобто від необхідного ступеня керованості і стійкості. Площа керма висоти дорівнює 30–40 % загальної площі горизонтального оперення, а площа керма напряму складає 35–50 % загальної площі вертикального оперення.

Подовження горизонтального оперення  λго = 2,5–3,5 при малих подовженнях крила  (λ4,5)  і  λго = 3,5–4,0 при великих подовженнях крила. Подовження вертикального оперення λво = 0,8–3,0. Елерони займають 30–40 % розмаху крила, а їх хорда складає 20-25 % хорди крила.

На реактивних літаках горизонтальне і вертикальне оперення, як правило, виконується стрілоподібним з кутом стрілоподібності χ ≥ 35 °, причому цей кут у оперення більший, ніж у крила на  5 °.

Застосування оперення найчастіше з симетричним і тонкішим, ніж у крила, профілем у сукупності з великим кутом стрілоподібності дозволяє навіть при М > Мкр  запобігти появі місцевих надзвукових зон на оперенні. Тому оперення зберігає свою ефективність при  М > Мкр.

При установці горизонтального оперення особливе значення має правильне розміщення його по висоті відносно крила. Розміщувати оперення потрібно поза слідом повітряного потоку, що сходить з крила, при польоті в діапазоні біля критичних кутів атаки щоб уникнути появи трясіння. При верхньому розташуванні горизонтального оперення ймовірність виникнення вібрацій зменшується і, крім того, при утворенні стрибків ущільнення на крилі, оперення знаходиться поза зоною загальмованого потоку, що збільшує його ефективність. Але верхнє розташування горизонтального оперення вимагає підвищеної міцності вертикального оперення, оскільки на нього передаються навантаження при відхиленні керма висоти.

На літаках з двигунами в хвостовій частині фюзеляжу горизонтальне оперення встановлюють на верхній частині кіля. Таке оперення отримало назву Т-образного.

Кут відхилення рульових поверхонь (керма висоти і напряму) зазвичай не перевищує 25–35 ° в один бік, оскільки більше відхилення майже не збільшує ефективності рульових поверхонь. Рухомий горизонтальний стабілізатор (без керма висоти) вгору відхиляється на кут  15–18 °  і вниз на 6-10 °.

Схожість зовнішніх форм оперення і крила, а також схожість їх навантаження приводять до того, що силові схеми і призначення елементів оперення і крила є схожими. Тому і конструкція елементів оперення схожа на конструкцію елементів крила і при класифікації конструктивних схем оперення і його елементів можна скористатися класифікацією і термінологією, розробленими для крила і його елементів.


Т – образне хвостове оперення літака  Ту - 154:

1 - кіль;     2 - кінцевий обтічник кіля;     3 - обтічник стабілізатора;  

4 - кермо висоти;   5 - стабілізатор;   6 - кермо напряму.

Ту – 16 (стабілізатор внизу кіля)

Ан – 12 (стабілізатор на фюзеляжі)


Як – 28 (стабілізатор в середній частині кіля)

Іл – 76 и С – 141 (Т - образний стабілізатор)

Victor (Т - образний стабілізатор)


МіГ – 25 (2 кілі)

Су – 37 (2 кілі)

Ан – 38 (2 кілі)

Бе – 12 (2 кілі)


С – 121 (3 кілі)

OV – 1 (3 кілі)

Е – 2 (4 кілі)

F- 117 (V - образне вертикальне оперення)


3.10. Конструкція оперення      [1], c. 102-105

Конструкція нерухомих частин оперення - стабілізатора і кіля - зазвичай однакова. На великих літаках стабілізатори бувають, як правило, роз'ємними, такими, що складаються з двох половин (правої і лівої). Кіль може бути виготовлений як одне ціле з фюзеляжем або у вигляді окремої частини. Обшивка кіля і стабілізатора зазвичай жорстка – дюралюмінієва або з композиційних матеріалів.

Найбільш поширеною конструкцією стабілізатора легких і середніх літаків є лонжеронна (з одним або двома лонжеронами). У важких літаків широкого поширення набули моноблокові конструкції, які складаються з поздовжнього набору (лонжерони і стрингери), поперечного набору (нервюри звичайні і посилені) і працюючої обшивки. Вигин сприймається поясами лонжеронів, стрингерами, і частково обшивкою, зсув - стінками лонжеронів, кручення - замкнутим контуром обшивки (стінками лонжеронів).

Стабілізатор і кіль кріпляться до фюзеляжу за допомогою вузлів на лонжеронах і шпангоутах, а при моноблочній конструкції - по всьому контуру стика великим числом болтів і стиковими косинцями. Є літаки, в яких застосовуються одночасно обидва способи кріплення. Для кріплення (підвіски) керма стабілізатор і кіль мають спеціальні кронштейни з універсальними і одноосьовими шарнірами.

Конструкція кіля і керма напряму


Конструкція стабілізатора і керма висоти


Керма є балками з опорами у вузлах підвіски. Вони випробовують навантаження аеродинамічних сил і робляться, як правило, однолонжероннимі з набором стрингерів і нервюр.

У сучасному літакобудівництві застосовуються три характерні типи керма:

1 - з трубчастим лонжероном;

2 - з жорстким носком;

3 - з жорсткою обшивкою для швидкісних літаків.

У керма будь-якого типа повітряне навантаження сприймається його поверхнею і передається через нервюри на лонжерон і контур кручення, а також на жорстку задню кромку.

В схемі першого типу керма все зібране нервюрами навантаження передають лише на лонжерон, і оскільки він трубчастий, то може успішно працювати і на вигин, і на кручення. В схемі другого типу сили з нервюр передаються на стінку балочного лонжерона, завантажуючи його поперечним вигином, а момент з нервюр передається на контур, утворений стінкою лонжерона з жорстким носком. Цей контур і працює на кручення. У цій схемі функції розподіляються таким чином: поперечний вигин сприймається балочним лонжероном, а кручення - контуром силового носка. У схемі третього типу керма розподіл функцій подібний, але момент, що крутить, передається тут на весь контур обшивки, а не лише на носок.

Відповідно до тієї або іншої схеми передачі сил здійснені силові зв'язки елементів керма між собою. У керма першої схеми нервюри пов'язані тільки з лонжероном заклепками по його колу. Кермо другої і третьої схем має зв'язок нервюр із стінками лонжеронів і контуром кручення. Цей зв'язок забезпечується заклепками, болтами, а інколи клеєм. Останнім часом з'явилося кермо малих літаків з наповнювачами з пінопласту. Таке кермо володіє високою жорсткістю при малій вазі.

Підвіска керма здійснюється за допомогою сферичних кулькових підшипників, які встановлюються в декількох місцях по довжині керма. Число шарнірів визначається довжиною керма.


3.11. Аеродинамічна компенсація рулів і елеронів     [1], c. 105-108

Поняття про шарнірний момент. При відхиленні рульової поверхні (кермо висоти, кермо напряму, елерони) на ній буде відбуватися перерозподіл тиску, що приведе до появи сили, яка буде створювати на цю поверхню аеродинамічне навантаження. Аеродинамічне навантаження керма  R  відносно його осі обертання створює момент, який називається шарнірним моментом  Мш (рис.3.27):

Мш = Rа,

де  а – відстань центру тисків керма від осі обертання.

Рис. 3.27. Шарнірний момент.

Шарнірні моменти завжди протидіють відхиленню керма і зростають відповідно до його відхилення. Шарнірні моменти викликають зусилля на командних важелях системи керування літаком (штурвал і педалі), які льотчик вимушений долати силою своїх рук і ніг. Зусилля у ряді випадків може виявитися надмірно великим, особливо у зв'язку зі зростанням швидкостей польоту. Тому потрібно допомагати льотчикові долати шарнірний момент. Для цього використовується аеродинамічна компенсація, а також гідравлічні, пневматичні або електричні підсилювачі.

Аеродинамічна компенсація керма і елеронів служить для зменшення зусиль на командних важелях за допомогою зменшення шарнірного моменту. По конструктивному виконанню аеродинамічної компенсації її можна розділити на декілька видів: осьова, рогова, внутрішня і сервокомпенсація. Розглянемо їх.

Осьова компенсація (рис. 3.28) полягає в зменшенні відстані центру тиску керма від осі його обертання  а  шляхом зсуву осі обертання керма назад по його хорді. Шарнірний момент зменшується за рахунок зменшення плеча а. Осьова компенсація ефективна, проста, надійна і застосовується дуже широко. Проте не слід допускати, щоб передня кромка керма виходила за межі контуру профілю крила, стабілізатора або кіля, тобто нерухомих частин планера літака. На практиці вісь обертання керма зміщують на відстань  25–28 % хорди керма.

Рис. 3.28. Осьова компенсація.

Рогова компенсація (рис. 3.29) полягає в тому, що перед віссю обертання створюють додаткову площу – «ріг»  1, аеродинамічне навантаження якого дає компенсуючий момент  rb, який зменшує шарнірний момент, тобто

Мш = Rarb,

де     r – аеродинамічне навантаження на "ріг";

b – плече дії аеродинамічного навантаження "рогу".

Рис. 3.29. Рогова компенсація.

Із-за нерівномірного навантаження по розмаху керма рогова компенсація майже не застосовується на сучасних літаках. Загальним недоліком осьової і рогової компенсації є сильне збурення потоку. Тому їх застосування на швидкісних літаках може викликати значне збільшення лобового опору.


Gannet

Bf – 109

Іл - 10


Внутрішня компенсація (рис. 3.30) застосовується в основному на елеронах і здійснюється за рахунок компенсуючої пластини  1, яка розташована перед віссю обертання елерона, але не виходить з контуру крила.

Рис. 3.30. Внутрішня компенсація.

При відхиленнях рульової поверхні на компенсуючу пластину діє різниця тисків  (p1р2), що створює  компенсуючий момент  r·b.

Тоді       Мш = Rarb = Ra – (p1 р2)Sвк,

де  p1 – тиск над компенсуючою пластиною;

р2 – тиск під компенсуючою пластиною;

r – аеродинамічна сила компенсуючої пластини;

b – плече дії аеродинамічної сили компенсуючої пластини;

Sвк – площа пластини внутрішньої компенсації.

Щоб тиски над пластиною і під пластиною не вирівнювалися, застосована еластична діафрагма  2  з повітро-непроникної тканини, герметично сполучена з компенсуючою пластиною і стінкою крила. Площа пластини внутрішньої компенсації Sвк, складає близько 30 % площі керма. Внутрішня компенсація не збурює потік і особливо ефективна при польотах на великих швидкостях, але має наступні недоліки: обмежує кути відхилення елерона; створює деякі труднощі в технічному обслуговуванні літака, пов'язані з необхідністю контролювати стан діафрагми.

Сервокомпенсація це компенсація за допомогою додаткового маленького керма - сервокерма або сервокомпенсатора, що встановлюється безпосередньо на основному кермі (рис. 3.31). Сервокермо жорстко пов'язано з нерухомою частиною оперення, тому при відхиленні основного керма сервокермо автоматично відхиляється в протилежну сторону і створює компенсуючий момент  rb. При цьому   Мш = Rarb.

Рис. 3.31. Сервокомпенсація.

Недоліками сервокомпенсатора є деяке зменшення ефективності керма і схильність до мимовільних відхилень.

Засоби балансування.

Окрім аеродинамічної компенсації, здійснюваної автоматично без втручання льотчика, для зменшення зусилля на штурвалі і педалях у зв'язку з відхиленням керма існують засоби, за допомогою яких льотчик може по своєму бажанню зменшити зусилля на них або зробити їх рівними нулю. Такі засоби називаються балансувальними. Необхідність в користуванні засобами балансування виникає при тривалому польоті на сталому режимі.

До засобів балансування відносяться керований стабілізатор і тример.

Керований стабілізатор служить тільки для поздовжнього балансування. При зміні кута установки стабілізатора у польоті створюється необхідна для балансування сила на стабілізаторі.

Тример – частина площі керма, яка відхиляється по волі льотчика у бік, протилежний до відхилення керма. Пояснення роботи тримера розглянемо на прикладі відхилення керма висоти вгору для збільшення висоти польоту літака (рис. 3.32). При відхилення керма висоти вгору на нього буде діяти аеродинамічне навантаження  R, яке відносно центру мас літака створить кабруючий момент  Мz = RL. Цій момент примусить літак обертатися відносно поперечної осі ОZ, тобто піднімати носову частину літака вгору і літак буде збільшувати висоту польоту. Одночасно, при відхилення керма висоти вгору аеродинамічне навантаження  R відносно осі обертання керма створить шарнірний момент  Мш = Ra, який треба чимось компенсувати. Для компенсації шарнірного моменту і зняття навантаження зі штурвала використовується тример.

Тример (рис. 3.32, ІІ) – частина площі керма, яка відхиляється по волі льотчика у бік, протилежний до відхилення керма. Величина компенсуючого моменту тримера залежить від кута його відхилення. За допомогою тримера здійснюється 100 % компенсація і повністю знімається зусилля зі штурвала:    Мш = Rarb. Якщо  rb = Ra,  то  Мш = 0. Це буває необхідно при тривалому сталому польоті, коли тримери використовуються для зняття з командних важелів зусилля балансування Рбаланс (рис. 3.32, І), яке виникає в результаті урівноваження (балансування) літака відхиленням керма.

Рис. 3.32. Тример.

Площа тримера складає всього 48 % від площі керма, тому відхилення тримера майже не зменшує ефективність керма.

На сучасних швидкісних літаках в основних системах управління рульовими поверхнями для зменшення зусиль на командних важелях використовуються гідропідсилювачі, і тому немає необхідності в аеродинамічній компенсації керма і елеронів.

Ту – 160 (керований стабілізатор)


F – 15 (керований стабілізатор)

F – 14 (керований стабілізатор)

Су – 34 (передній керований стабілізатор в схемі “утка”)

PAGE  


PAGE 15


PAGE 19


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43596. Экспериментальное исследование эффективности методики развития физических качеств дошкольников 5.19 MB
  Теоретическое обоснование проблемы развития физических качеств детей дошкольного возраста в процессе физической подготовленности. Характеристика и сущность изучения развития физических качеств. Двигательные навыки и возрастные анатомофизиологические особенности развития детей дошкольного возраста. Экспериментальное исследование эффективности методики развития физических качеств дошкольников.
43597. Механизмы реализации государственной политики КАБАНСКОГО ДРСУ ФГУП «БУРЯТАВТОДОР» 41.13 KB
  Кабанское дорожное ремонтно-строительное управление является обособленным подразделением Государственного унитарного предприятия по подрядному строительству, ремонту и содержанию автомобильных дорог Республики Бурятия «Бурятавтодор» без прав юридического лица.
43598. Охорона праці. Методичні вказівки 83.92 KB
  Наведені структура та зміст мають загальний характер. В залежності від теми дипломної роботи (дисертації) та специфіки його виконання консультант з охорони праці видає індивідуальні завдання, в яких більш докладно розглядаються найбільш актуальні питання охорони праці за відповідними пунктами розділу.
43599. Педагогічні арт-технології виховання у студентської молоді культури користування кіберпростором 123.51 KB
  Враховуючи актуальність проблеми, її недостатню наукову розробленість, а також орієнтуючись на запити практики, визначена тема бакалаврського дослідження: «Використання арт-теропії в процесі розвитку у студентської молоді культури користування кіберпростором»
43600. Використання магнітних полів для визначення параметрів напівпровідникових матеріалів та структур 1.67 MB
  Електроніка в даний час є одним з найбільш домінуючих рушіїв технічного розвитку сучасного суспільства. Крім традиційно електронних галузей техніки – телекомунікації, інформаційно–вимірювальної та обчислювальної техніки чи спецтехніки, електронні прилади та пристрої на їх основі стали важливими засобами розвитку біології, медицини
43601. МЕРOПРИЯТИЯ ПO УЛУЧШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНOСТИ УПРAВЛЕНИЯ КAПИТАЛОМ НА ИП ЗИНИНA А.И 233.92 KB
  3 Кoнцепции упрвления кпиталом нализ сoстава и структуры кпитала предприятия. Пoлучение прибыли на сегoдня этo результт првильных решений o прoпорциях влoжения кпитала принятых дo нчала oперационной деятельнoсти предприятия. Oт тoго как испoльзуется кпитал звисит величин прибыли предприятия следовательнo и егo дльнейшее рзвитие. В связи с этим oсобое знчение приoбретает исследoвание прoблем связнных с пoвышением эффективнoсти использoвания кпитала предприятия тк кк движение стoимости ресурсoв и их кругooборот станoвятся...
43602. Управление техническим состоянием осуществляется на основе научно обосновательной системой технического обслуживания и ремонта СПК «Петровщина» 208.78 KB
  СПК «Петровщина» был организован в 40-х годах в западной части Глубокского района Витебской области. Сельскохозяйственный производственный кооператив был создан путем реорганизации колхоза «Победа» на основании решения Глубокского райисполкома.
43603. ФОРМУВАННЯ РЕКЛАМНОЇ КАМПАНІЇ ТУРИСТИЧНОЇ АГЕНЦІЇ 49.16 KB
  Розрахунки необхідного бюджету для проведення рекламної кампанії ВИСНОВКИ ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ДОДАТКИ РОЗДІЛ 1 СУЧАСНІ ТЕОРЕТИЧНІ ТА МЕТОДИЧНІ СКЛАДОВІ РЕКЛАМНОЇ КАМПАНІЇ В ТУРИСТИЧНОМУ БІЗНЕСІ Нині одним з найпоширеніших засобів стимулювання попиту на різні види продукції і послуги є реклама. Проте для багатьох організацій чисто інформативна реклама має другорядне значення. На стадії спаду реклама в основному недоцільна виключаючи необхідність інформування про розпродажі товарів. Спочатку реклама потрібна для того щоб створити...
43604. Дослідження історії і методологічних основ формування поглядів на простір і час 338.51 KB
  Дослідження методологічних підходів до формування понять матерії, простору і часу в історичному їх розвитку є цікавим і науково важливим, оскільки вся фізична наука будувалася і будується в наш час з урахуванням сформованих на кожному історичному періоді поглядів на ці філософські категорії.