Максимальная эксплуатационная перегрузка при маневре

Максимальную эксплуатационную перегрузку при маневре самолета с убранной взлетно-посадочной механизацией следует определять по формуле:

, (5.8)

где m – масса самолета.

При этом вводится ограничение для самолетов транспортной категории 2,5 ≤ n ^э_mах(а) ≤ 3,8; n ^э_min(а) ≤ -1.

5.1.6. Максимальная эксплуатационная перегрузка при полете в
неспокойном воздухе

Максимальная эксплуатационная перегрузки при полете в неспокойном воздухе с убранной механизацией крыла n ^э_{mах (6)} должна определяться для всех возможных в эксплуатации вариантах полета в болтанку с соответствующими значениями высоты Н, индикаторной скорости полета v_i (до v_{i mахmах}) и m (m ₀ … m _-95).

Перегрузки n ^э_{mах (6)} и n ^э_min(6) определяются по формулам:

n ^э_{мах (6)} = 1+ ∆ n ^э;

n ^э_{мin (6)} = 1- ∆ n ^э.

Если порыв имеет градиентный участок протяженностью h максимальное (минимальное) значение перегрузки достигается в конце этого участка

, (5.9)

где

и .

Здесь r - плотность воздуха на рассматриваемой высоте;

с ^a_{у –} производная коэффициента подъемной силы по углу атаки.

Коэффициент демпфирования k (ослабления) порыва в реальных условиях всегда меньше единицы.

Входящая в формулу эффективная скорость вертикального порыва w _i определяется в зависимости от выбранного сочетания индикаторной скорости v_i и высоты полета Н по схеме, показанной на рис. 5.7

Рис. 5.7. Зависимость w _i от высоты полета

5.2. Расчетные условия при выполнении маневров и
при полете в неспокойном воздухе, предусматриваемые
в Авиационных Правилах

В отличие от ЕНЛГС при установлении расчетных случаев, которые содержатся в Авиационных правилах, например АП-25, учитываются только два фактора: скорость полета v и перегрузка n.

Как указывается в АП-25, при расчете должно быть рассмотрено достаточно большое количество точек на графиках скорость-перегрузка "V-n" при маневренных перегрузках и при перегрузках при полете в неспокойном воздухе (рис. 5.8 и 5.9)с тем, чтобы была уверенность, что получена максимальная нагрузка на каждую часть конструкции самолета.

Основные силы, действующие на самолет, должны быть уравновешены точным или приближенным методом. При этом инерционные силы от линейных ускорений должны быть уравновешены тягой и всеми аэродинамическими нагрузками. Инерционные силы от угловых ускорений должны быть уравновешены тягой и моментами от всех аэродинамических нагрузок, включая моменты, обусловленные нагрузками на такие часть конструкции, как хвостовое оперение и мотогондолы.

Должны быть рассмотрены критические величины тяги в диапазоне от 0 до максимальной продолжительной тяги (|25.331.).

Рис. 5.8. Огибающая перегрузок при маневре

Рис. 5.9. Огибающая перегрузок при полете в неспокойном воздухе

В условиях установившегося маневра рассматриваются условия маневра от позиции 1 до 7 на огибающей маневра. При этом считается, что самолет уравновешен с нулевым угловым ускорением относительно поперечной оси.

Должны быть рассмотрены условия полета в неспокойном воздухе от точки B' до точки J' при следующих условиях:

- дополнительная аэродинамическая нагрузка от нормированного порыва добавляется к исходной уравновешивающей нагрузке на хвостовое оперение;

- при определении дополнительной нагрузки на хвостовое оперение от порыва необходимо учитывать действие скоса потока за крылом и изменение угла атаки самолета от этого порыва.

Если отсутствует более точный расчет, дополнительную нагрузку на оперение от порыва определяют по формуле:

, (5.10)

где

P_нв - дополнительная нагрузка на горизонтальное оперение, кгс;

U_de - эффективная скорость порыва, м / с;

V - индикаторная скорость самолета, м / с;

- производная коэффициента нормальной силы горизонтального оперения по углу атаки, 1/ рад;

S - площадь горизонтального оперения, м ²;

(1 – dc/dа) - коэффициент скоса потока.

5.2.1. Границы допустимых скоростей и перегрузок (| 25.333.)

Оценка прочности самолета производится при всех комбинациях воздушной скорости и перегрузки. При этом рассматриваются расчетные случаи соответствующим точкам, расположенным на и внутри огибающей кривой условий полета при выполнении маневров (рис 5.8) и полета в неспокойном воздухе (рис. 5.9). Эти огибающие (диаграммы V - n) могут быть также использованы при определении эксплуатационных ограничений по прочности.

5.2.2. Расчетные воздушные скорости (|25.335).

Расчетные скорости полета являются индикаторными скоростями (EAS).

V_C - расчетная крейсерская скорость. Её минимальная величина должна быть значительно больше расчетной скорости при максимальной интенсивности порывов ветра - V_B. Это позволяет учесть непредвиденное увеличение скорости, которое может произойти в результате сильной турбулентности атмосферы.

При отсутствии надежных данных, определяющих величину V_C, она не может быть меньше, чем V_B + 81 км/ч, но не должна превышать максимальную скорость в горизонтальном полете при максимальной продолжительной мощности на соответствующей высоте. Скорость V_C также может быть ограничена выбранным числом М на высотах, где скорость V_D ограничена числом М.

V_D (V_{max max}) - расчетная скорость пикирования. Расчетная скорость пикирования должна быть выбрана такой, чтобы V_C / M_C было не больше
0,8 V_D / M_D или такой, чтобы минимальный запас скорости между V_C / M_C и V_D / M_D был равен наибольшим из величин, определяемых в пунктах 1 и 2.

1. Предполагается, что самолет должен быть выведен из установившегося режима полета на скорости V_C / M_C и в течение 20 секунд лететь по траектории с наклоном 7,5° ниже первоначальной, а затем переведен на кабрирование с перегрузкой 1,5.

2. Минимальный запас скорости должен быть достаточным на случай изменения атмосферных условий (таких как горизонтальные порывы, попадания в струйные течения и холодные фронты), а также для учета погрешностей приборов и производственных отклонений в конструкции планера самолета.

На высоте, на которой величина М_С ограничена явлениями сжима-емости, этот запас скорости по числу М должен быть не меньше 0,05.

V_S1 - скорость срыва при убранных закрылках.

V_A - расчетная маневренная скорость. Скорость V_A не может быть меньше, чем V_S1 ,

где - n - максимальная эксплуатационная маневренная перегрузка при скорости V_С;

Скорости V_A и V_S должны быть определены при соответствующем расчетном весе и на рассматриваемой высоте.

Скорость V_a не может быть больше, чем V_C.

V_B - расчетная скорость при максимальной интенсивности порыва.

Скорость V_B не может быть меньше, чем скорость, определяемая на диаграмме V - n точкой пересечения линии, соответствующей максимальной подъемной силе С_Nmax, с линией максимального порыва или по формуле
()· V_S1 (принимается меньшая величина).

n_g - положительная перегрузка при полете в неспокойном воздухе при скорости V_C и при рассматриваемом весе;

Скорость V_B не может быть также больше скорости V_C.

V_F - расчетная скорость полета при выпущенных закрылках, предкрылках или других устройствах для увеличения подъемной силы.

Расчетная скорость V_F для каждого положения закрылков должна быть значительно больше эксплуатационной скорости, рекомендуемой для соответствующего режима полета (включая уход на второй круг), чтобы иметь возможность изменять скорость полета и углы отклонения закрылков.

Скорость V_F при максимальном взлетном весе самолета не может быть меньше, чем:

- 1,6 × V_S1 при взлетном положении закрылков;

- 1,8 × V_S1 при закрылках, отклоненных для захода на посадку;

- 1,8 × V_S0 при закрылках в посадочном положении.

V_DD - расчетная скорость для тормозных устройств. Эта скорость должны быть значительно выше скорости, рекомендованной для эксплуатации устройства, чтобы учесть возможные изменения в регулировании скорости. Для тормозных устройств, предназначенных для применения при снижении с большой скоростью, значение V_DD не должно быть меньше V_D.

5.2.3. Эксплуатационные маневренные перегрузки (| 25.337.).

Предполагается, что самолет выполняет симметричные маневры (за исключением случаев полета при максимальном (статическом) коэффициенте подъемной силы). учитывается угловая скорость тангажа, соответствующая маневрам при выходе из пикирования и при установившемся вираже.

n^э_mах(а) =

Максимальная эксплуатационная маневренная перегрузка n^э_mах(а) для любой скорости вплоть до V_D должна быть не меньше, чем

,, (5.11)

где G - максимальный расчетный взлетный вес, кгс.

n^э_max(a) должна быть не меньше 2,5 и не больше 3,8.

Минимальная эксплуатационная маневренная перегрузка n^э_min(a) должна быть не меньше, чем -1,0.

Меньшие значения маневренных перегрузок, могут быть приняты в расчет лишь в том случае, если конструктивные особенности самолета делают невозможным превышение этих величин в полете.

5.2.4. Перегрузки при полете в неспокойном воздухе (25.341.)

При расчете предполагается, что в горизонтальном полете самолет подвергается воздействию симметричных вертикальных порывов. Возникающие в результате этого перегрузки должны соответствовать условиям, которые определяются следующим образом:

При скорости полета V_B на высотах от уровня моря до 6096 м индикаторная скорость положительных (восходящих) и отрицательных (нисходящих) порывов U_de принимается равной 20,1 м / с.

Скорость порывов может уменьшаться линейно от 20,1 м / с на высоте 6096 м до 11,6 м / с на высоте 15240 м.

При скорости полета V_С на высотах от уровня моря до 6096 м скорость положительных и отрицательных порывов принимается равной 15,2 м / с.

Скорость может уменьшаться от 15,2 м / с на высоте 6096 м до 7,6 м / с на высоте 15240 м.

При скорости полета V_D на высотах от уровня моря до 6096 м скорость восходящих и нисходящих порывов принимается равной 7,6 м / с.

Скорость порывов может уменьшаться линейно от 7,6 м / с на высоте
6096 м до 3,8 м / с на высоте 15240 м.

Форма порыва описывается уравнением

, (5.12)

где Ude - эффективная индикаторная скорость порыва, м / с;

s - расстояние, пройденное в порыве (глубина проникновения в порыв), м;

b - средняя геометрическая хорда крыла, м.

Перегрузки от порывов ветра изменяются по линейному закону от точки В' до точки G', как указано на огибающей от порывов ветра на рис. 5.9.

При отсутствии более точного метода расчета, перегрузки при полете в неспокойном воздухе должны определяться по следующей формуле:

, (5.13)

где - коэффициент ослабления порыва;

- массовый параметр самолета;

Ude - эффективная скорость порыва, м/с;

r - плотность воздуха, (кгс×с²⁾/м⁴;

G/S - удельная нагрузка на крыло (кгс/м²);

b - средняя геометрическая хорда, м;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

V - индикаторная скорость самолета, м/с;

- производная коэффициента нормальной подъемной силы самолета по углу атаки (1/радиан) при одновременном действии нагрузок от порывов при полете в неспокойном воздухе на крыло и горизонтальное оперение при точном расчете. Можно пользоваться производной коэффициента подъемной силы крыла по углу атаки, если нагрузка от порыва при полете в неспокойном воздухе действует только на крыло, а нагрузка от порыва, действующая на горизонтальное оперение, рассматривается как отдельный расчетный случай.

ВОПРОСЫ

1. Что отражают расчетные случаи, которые используются при расчете прочности самолета и его агрегатов?

2. Что указывается при описании расчетного случая?

3. Укажите основные расчетные случаи.

4. Прокомментируйте положение точек, соответствующих расчетным случаям на схеме траектории полета.

5. Какие параметры задаются при рассмотрении различных расчетных случаев?

6. Опишите особенности нагружения крыла в расчетных случаях А, А' и С.

7. Опишите особенности метода областей, который используется в ЕНЛГС, при оценке маневренных нагрузок (см. рис. 5.6 и таб. 5.1).

8. Как определяют расчетную нагрузку? Что произойдет с самолетом при приложении расчетной нагрузки?

9. Какие веса самолета используются при расчетах?

10. Дайте определение скоростям V_махэ и V_махмах.

11. Как определяется максимальная эксплуатационная перегрузка при маневре самолета?

12. Как определяется максимальная эксплуатационная перегрузка при полете в неспокойном воздухе?

13. Какие факторы учитываются при установлении расчетных случаев в соответствии с методикой, изложенной в АП?

14. Опишите огибающие перегрузок при маневре и полете в неспокойном воздухе.

15. Перечислите основные расчетные воздушные скорости, которые используются в АП.

16. Как определяются максимальная и минимальная эксплуатационные маневренные перегрузки в соответствии с АП?

17. Как определяется перегрузка при полете в неспокойном воздухе в соответствии с АП? Проанализируйте формулы 5.12 и 5.13.

Дата добавления: 2015-07-12