Вертикалната опашка на самолет. Вертикално оперение (VO). Вижте какво е "оперение на самолета" в други речници

Опашен блок - аеродинамични профили, разположени в опашната част на самолета. Те изглеждат като сравнително малки "крила", които традиционно се монтират в хоризонтална и вертикални равнинии се наричат "стабилизатори".

Според този параметър опашната част е разделена на първо място на хоризонтална и вертикална, съответно с равнините, в които е инсталирана. Класическата схема е един вертикален и два хоризонтални стабилизатора, които са директно свързани към задната част на фюзелажа. Именно тази схема се използва най-широко при гражданските самолети. Има обаче и други схеми - например Т-образната, която се използва на Ту-154.

В такава схема хоризонтална опашкаприкрепен към горната част на вертикалата и когато се гледа отпред или отзад на самолета, наподобява буквата "Т", от която носи името си. Има и схема с два вертикални стабилизатора, които се поставят в краищата на хоризонталната опашка, пример за самолет с такъв тип опашка е Ан-225. Също така повечето съвременни изтребители имат два вертикални стабилизатора, но те са инсталирани на фюзелажа, тъй като имат форма на фюзелажа, която е малко по-„сплескана“ хоризонтално в сравнение с гражданските и товарните самолети.

Е, като цяло има десетки различни конфигурации на опашката и всяка има своите предимства и недостатъци, които ще бъдат разгледани по-долу. Дори той не винаги е инсталиран в опашната част на самолета, но това се отнася само за хоризонтални стабилизатори.

Задната част на самолета Ту-154

Задната част на самолета Ан-225

Принципът на работа на опашката. Основни функции.

И сега относно функциите на опашното устройство, защо е необходимо? Тъй като се нарича още стабилизатори, може да се предположи, че стабилизират нещо. Точно така, така е. Задната част е необходима за стабилизиране и балансиране на самолета във въздуха, а също и за управление на самолета по две оси - отклонение (ляво-дясно) и наклон (нагоре-надолу).

вертикална оперение на опашката.

Функциите на вертикалната опашка са стабилизирането на самолета. В допълнение към горните две оси, все още има трета - ролка (въртене около надлъжната ос на самолета) и така, при липса на вертикален стабилизатор, ролката кара самолета да се люлее около вертикалната ос, освен това люлеенето е много сериозно и напълно неконтролируемо. Втората функция е контрол на оста на отклонение.

Отклоняем профил е прикрепен към задния ръб на вертикалния стабилизатор, който се управлява от пилотската кабина. Това са двете основни функции на вертикалната опашка, абсолютно без значение от броя, позицията и формата на вертикалните стабилизатори - те винаги изпълняват тези две функции.

Видове вертикални опашки.

Хоризонтална оперение на опашката.

Сега за хоризонталната опашка. Освен това има две основни функции, като първата може да се опише като балансиране. За да разберете какво е, можете да проведете прост експеримент. Необходимо е да вземете някакъв дълъг предмет, например линийка, и да го поставите на един протегнат пръст, за да не пада и да не се накланя нито назад, нито напред, т.е. намерете неговия център на тежестта. И така, сега линийката (фюзелажа) има крило (пръст), изглежда не е трудно да го балансирате. Е, сега трябва да си представите, че тонове гориво се изпомпват в линията, стотици пътници се качват, товарят страхотно количествотовар.

Естествено, просто е невъзможно да се натовари всичко това идеално спрямо центъра на тежестта, но има изход. Необходимо е да се прибегне до помощта на пръста на втората ръка и да се постави върху конвенционалната задна част на владетеля и след това да се премести "предния" пръст отзад. Резултатът е относително стабилен дизайн. Можете също да го направите по различен начин: поставете "задния" пръст под линийката и преместете "предния" напред, към лъка. И двата примера показват принципа на действие на хоризонталната опашка.

Първият тип е по-често срещан, когато хоризонталните стабилизатори създават сила, противоположна на повдигането на крилата. Е, втората им функция е контрол по оста на терена. Тук всичко е абсолютно същото като при вертикалното оперение. Има прибиращ се заден ръб, който се управлява от пилотската кабина и увеличава или намалява силата, генерирана от хоризонталния стабилизатор, поради неговия аеродинамичен профил. Тук трябва да се направи резервация по отношение на отклоняемия заден ръб, тъй като някои самолети, особено бойни, имат напълно огъващи се самолети, а не само части от тях, това важи и за вертикалната опашка, но принципът на действие и функциите не се променят от това.

Видове хоризонтални опашки.

И сега за това защо дизайнерите се отдалечават от класическата схема. Сега има огромен брой самолети и тяхното предназначение, заедно с характеристиките, е много различно. И всъщност тук е необходимо да се анализира отделно конкретен клас самолети и дори конкретен самолет, но няколко примера ще бъдат достатъчни, за да се разберат основните принципи.

Първият - вече споменатият Ан-225, има двойна дистанционна вертикална опашка поради причината, че може да носи такова обемно нещо като совалката "Буран", която по време на полет би скривала единствения вертикален стабилизатор, разположен в центъра в аеродинамично отношение, и неговата ефективност би била изключително ниска. Т-опашката на Ту-154 също има своите предимства. Тъй като се намира дори зад задната точка на фюзелажа, поради размаха на вертикалния стабилизатор, рамото на силата е най-голямото там (тук отново можете да прибягвате до линийка и два пръста на различни ръце, колкото по-близо е гърба пръстът е към предния, толкова повече усилия са необходими за него), защото може да се направи по-малък и не толкова мощен, както в класическата схема. Сега обаче всички натоварвания, насочени по оста на стъпката, се прехвърлят не към фюзелажа, а към вертикалния стабилизатор, поради което той трябва да бъде сериозно укрепен и следователно по-тежък.

Освен това издърпайте допълнително тръбопроводите на хидравличната система за управление, което добавя още повече тегло. И като цяло такъв дизайн е по-сложен и следователно по-малко безопасен. Що се отнася до изтребителите, защо използват напълно подвижни самолети и двойни вертикални стабилизатори, основната причина е повишаването на ефективността. В крайна сметка е ясно, че един боец не може да има допълнителна маневреност.

Осигурява надлъжна стабилност, контрол и баланс. Хоризонталната опашка се състои от неподвижна повърхност - стабилизатор и шарнирно закрепен към нея асансьор. За самолети с опашно разположение, хоризонталната опашка се монтира в опашната част на самолета - на фюзелажа или на горната част на кила (Т-образна схема).

При схемата "патица" оперението е разположено в носа на самолета пред крилото. Възможна е комбинирана схема, когато на самолет с опашно оперение е инсталирана допълнителна предна опашка - схема с PGO (предна хоризонтална опашка), която позволява да се използват предимствата и на двете схеми. Схемите "безопашка" и "летящо крило" нямат хоризонтална опашка.

Фиксираният стабилизатор обикновено има фиксиран ъгъл на монтаж спрямо надлъжната ос на самолета. Понякога този ъгъл се регулира на земята. Такъв стабилизатор се нарича пермутируем.

При тежки самолети, за да се увеличи ефективността на надлъжното управление, ъгълът на стабилизатора може да се променя по време на полет, обикновено по време на излитане и кацане, както и за балансиране на самолета в даден режим на полет с помощта на допълнително задвижване. Такъв стабилизатор се нарича мобилен.

На свръхзвукови скоростиполет, ефективността на асансьора пада рязко. Следователно, свръхзвуков самолетвместо класическата схема GO с асансьор се използва управляван стабилизатор, чийто ъгъл на монтаж се управлява от пилота с помощта на командния лост на надлъжното управление или бордовия компютър на самолета. В случая няма асансьор.

Вертикална опашка (VO)

Осигурява стабилност, управляемост и баланс на самолета спрямо вертикалната ос. Състои се от неподвижна повърхност - кил и шарнирно закрепен към него кормило.

Пълновъртящият VO се използва много рядко. Ефективността на VO може да се увеличи чрез инсталиране на вилка - преден приток в корена на кила и допълнителен вентрален гребен. Друг начин е да използвате няколко (обикновено не повече от два еднакви) кила.

форми на оперение

Формите на повърхнините на оперението се определят от същите параметри като формата на крилото: удължение, стесняване, ъгъл на размах, профил и относителна дебелина. Както в случая на крилото, се разграничават трапецовидно, овално, изметнато и триъгълно оперение.

Схемата на оперението се определя от броя на нейните повърхности и тяхното взаимно положение. Най-често срещаните схеми са:

схема с централно разположение на вертикалната опашка в равнината на симетрия на самолета - в този случай хоризонталната опашка може да бъде разположена както върху фюзелажа, така и върху кила на произволно разстояние от оста на самолета. (Схемата с местоположението на GO в края на кила обикновено се нарича Т-опашка.)
схема с раздалечена вертикална опашка, - две от нейните повърхности могат да бъдат прикрепени към страните на фюзелажа или в краищата на HE. При двулъчева схема на фюзелажа повърхностите на ВО са монтирани в краищата на фюзелажните греди. На самолети като "патица", "безопашка", "летящо крило" VO се монтира в краищата на крилото или в средната му част,
V-образно оперение, състоящо се от две наклонени повърхности, които изпълняват функциите както на хоризонтално, така и на вертикално оперение. Поради сложността на контрола и в резултат на това ниската ефективност, такова оперение не се използва широко. (Вярно е, че използването на компютърни системи за полет промени ситуацията към по-добро. Текущият контрол на V-образната опашка е оборудван с нея най-новия самолетбордовият компютър поема управлението - пилотът трябва само да зададе посоката на полета със стандартното копче за управление (ляво-дясно, нагоре-надолу) и компютърът ще направи всичко необходимо за това.)

Осигурена е необходимата ефективност на оперението правилният изборформите и разположението на нейните повърхности, както и числените стойности на параметрите на тези повърхности. За да се избегне засенчването, органите на оперението не трябва да попадат в следите на крилото, гондолите и други компоненти на самолета. Използването на компютърни полетни системи оказва не по-малко влияние върху ефективността на оперението. Например, преди появата на достатъчно модерни бордови компютри на самолетите, V-образната опашка почти никога не е била използвана, поради сложността на управлението.

По-късно възникване на вълнова криза върху оперението се постига чрез увеличени ъгли на размах в сравнение с крилото и по-малки относителни дебелини. Трептенето и ударите могат да бъдат избегнати чрез известни мерки за елиминиране на тези аероеластични явления.

Колесник на самолета- поддържаща система за самолет, която осигурява паркирането му, движението по летището или водата по време на излитане и кацане. Обикновено се състои от няколко колела, понякога се използват ски или плувки. В някои случаи се използват писти или плувки, комбинирани с колела.

Основни оформления на шасито (английски) руски:

С опашно колело. Основните крака или крака са разположени отпред от центъра на тежестта, а спомагателните (опашката) са разположени отзад (Douglas DC-3).
С предно колело. Предното (носово) колело е разположено пред центъра на тежестта, а основните опори са зад центъра на тежестта. Стелажът в предната част на фюзелажа обикновено представлява 10-15% от масата. Те станаха широко разпространени по време на Втората световна война и в следвоенните години (например Boeing 747).
Тип велосипед. Две основни опори са разположени във фюзелажа, пред и зад центъра на тежестта на устройството. Две странични опори са прикрепени към страните (Boeing B-52 Stratofortress, Myasishchev 3M, Yakovlev Yak-25,27,28).

Основните елементи на колесника на самолета са:

ударопоглъщащи подпори за смекчаване на ударите, възникващи при кацане.
колела (пневматика), оборудвани със спирачки за намаляване на дължината на кацане
система от скоби (пръти), които възприемат реакциите на земята и закрепват опорите на окачването и колелата към крилото и фюзелажа

Повечето самолетслед излитане колесникът се прибира във фюзелажа или крилото. При малките самолети колесникът по правило не е прибиращ се и има дизайн, който позволява смяна на колела със ски или

Дизайнът на основните части на оперението - стабилизатора и кила - обикновено е подобен. Асансьорите и кормилата също са идентични като дизайн. На голям самолетстабилизаторите се правят, като правило, разглобяеми. Килът може да се изработи в едно цяло с фюзелажа или като отделна част. Рамката на оперението на съвременните самолети, като правило, е изработена от метал. Кожата на кила и стабилизатора обикновено е твърда (дуралуминий). Кормите на самолети с ниски дозвукови скорости са обвити с плат, което намалява теглото им и опростява дизайна. При високоскоростните самолети облицовката на кормилото, подобно на рамката, е метална.

Кил и стабилизатор.При малките самолети килът и стабилизаторът най-често се правят двулонжеронни. При тежките самолети кила и стабилизатора обикновено са с моноблокова конструкция с работеща обшивка (фиг. 59).

Основните елементи на силовия комплект (лонголети, стени, стрингери, ребра) са конструктивно изпълнени по същия начин като тези на крилото и изпълняват същите функции, т.е. ; напречната сила се възприема от стените на лонжерона; усукване - затворен контур; обшивка - странични елементи стени. Стабилизаторът и килът са закрепени към фюзелажа с помощта на възли върху лонжерона и рамки. За монтиране (окачване) на кормилата, стабилизаторът и килът имат специални скоби с универсални и едноосови панти. На фиг. 60 показва типичен комплект за окачване на волана.

Кормила и елерони (рули).

Румията и елероните, като правило, са еднолонгонови с набор от стрингери и ребра.

За да се увеличи твърдостта на предната част на волана, понякога се монтира стена (спомагателен лонжерон).

В съвременното самолетостроене се използват три характерни типа кормила за самолети с различна скорост на полета: рул с тръбен лонжерон, рул с твърд пръст и рул с твърда обшивка за високоскоростни самолети. При всеки тип кормило набор от ребра събира въздушното натоварване от повърхността на руля и го прехвърля към лонжерона и торсионния контур, както и към твърдия заден ръб.

При първата схема на ребрата на кормилото целият товар, събран от тях, се прехвърля само на лонжерона и тъй като е тръбен, може успешно да работи както при огъване, така и при усукване.

Във втората схема силите от ребрата се прехвърлят към стената на лонжерона на гредата, като го натоварват с напречно огъване, а моментът от ребрата се пренася към контура, образуван от стената на лонжерона с твърд пръст. Тази схема работи и на усукване. В тази схема функциите са разпределени по следния начин: напречното огъване се възприема от лонжерона на гредата, а усукването се възприема от контура на палеца.

В третата схема (фиг. 61) разпределението на функциите е подобно, но въртящият момент тук се предава на целия контур на кожата, а не само на пръста на крака.

В съответствие с една или друга схема на предаване на силите, силовите връзки на елементите на руля се осъществяват помежду си. За кормилата от първата схема ребрата са свързани само с лонжерона чрез нитове по неговата обиколка.

Кормите на втората и третата схема имат връзка на ребра със стените на лонжерона и торсионния контур. Тази връзка се осигурява от нитове, болтове и понякога лепило.

За да се използва по-добре кожата за поемане на огъващия момент и поддържане на формата на профила, се използват кормила с пяна или пчелна пита. Те имат висока твърдост с ниско тегло.

Тримери(Фиг. 62) са вторична кормилна повърхност, монтирана в задната част на главния волан. С помощта на тримери самолетът се балансира спрямо всичките си оси при промяна на режима на центриране и полет. Отклонението на тримера се извършва независимо от отклонението на руля, обикновено с помощта на специални необратими самоспирачни електромеханизми, активирани в точния момент от пилота с двупосочен превключвател. Облицовката на асансьора обикновено се управлява от механично кабелно устройство. Същността на тримера може да се обясни със следния пример. Ако един от двигателите на самолета откаже, се появява въртящ момент, противодействието на което може да се създаде чрез отклоняване на кормилото. Дългият полет на самолет с отклонен рул е изморителен за пилота. Чрез отклоняване на тримера в посока, противоположна на отклонението на руля, натоварването, предавано на краката на пилота, може да бъде намалено до произволно малка стойност. Компенсиращият момент от тримера, противоположен на шарнирния момент, възниква поради голямото рамо на силата, приложена към тримера, въпреки че самата сила е малка. Големината на шарнирния момент в този случай може да се запише в следната форма.

Състои се от хоризонтално и вертикално оперение.

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ Изстрелвания на самолетни ракети! Много яка селекция!

✪ Самолети на БЪДЕЩЕТО

✪ Ту-144 - докосване до легендата (борд 77106, Монино)

✪ Самолет под мощен турбореактивен двигател

✪ Самолети в небето. Нов Албатрос. Първи полет и краш тест | Хоби Ostrov.rf

Субтитри

Главна информация

Основни изисквания към оперението:

осигуряване на висока ефективност с минимално челно съпротивление и най-малка маса на конструкцията;
може би по-малко засенчване на оперението от други части на самолета - крилото, фюзелажа, гондолите на двигателя, както и една част от оперението на другата;
липса на вибрации и вибрации като трептене и удари;
по-късно, отколкото на крилото, развитието на вълнова криза.

Хоризонтална опашка (GO)

Кормила и елерони

С оглед на пълната идентичност на конструкцията и силовата работа на кормилата и елероните, в бъдеще, за краткост, ще говорим само за кормилата, въпреки че всичко казано ще бъде напълно приложимо за елероните. Основният захранващ елемент на кормилото (и елерона, разбира се), който работи при огъване и възприема почти цялата сила на рязане, е лонжерона, който се поддържа от шарнирните опори на окачващите елементи.

Основното натоварване на кормилата е въздушната аеродинамична, която възниква при балансиране, маневриране на самолета или при полет в турбулентен въздух. Възприемайки това натоварване, лонжерона на руля работи като непрекъсната многоносеща греда. Особеността на неговата работа е, че опорите на руля са фиксирани върху еластични конструкции, чиито деформации при натоварване значително влияят върху силовата работа на лонжерона на руля.

Възприемането на въртящия момент на руля се осигурява от затворен контур на кожата, който е затворен от стената на страничния елемент в местата на изреза за монтажните скоби. Максималният въртящ момент действа в участъка на управляващия клаксон, към който приляга управляващият прът. Разположението на клаксона (управляващия прът) по дължината на обхвата на волана може значително да повлияе на деформацията на волана по време на усукване.

Аеродинамична компенсация на руля

По време на полет, когато контролните повърхности се отклоняват, възникват шарнирни моменти, които се балансират от усилията на пилота върху лостовете за управление. Тези усилия зависят от размерите и ъгъла на отклонение на руля, както и от скоростния натиск. При съвременните самолети силите за управление са твърде големи, така че е необходимо да се предвидят специални средства в дизайна на кормилата за намаляване на шарнирните моменти и балансиране на техните контролни усилия. За тази цел се използва аеродинамична компенсация на кормилата, чиято същност е, че част от аеродинамичните сили на кормилото създават момент спрямо оста на въртене, противоположен на основния шарнирен момент.

Най-широко се използват следните видове аеродинамична компенсация:

клаксон - в края на волана, част от неговата площ под формата на "клаксона" е разположена пред оста на шарнира, което осигурява създаването на момент с противоположен знак спрямо основната панта;
аксиален - част от областта на волана по целия участък е разположена пред оста на шарнира (оста на пантата е изместена назад), което намалява шарнирния момент;
вътрешен - обикновено се използва при елерони и представлява плоча, прикрепена към предната част на пръста на елерона, които са свързани чрез гъвкава преграда към стените на камерата вътре в крилото. Когато елеронът се отклони в камерата, се създава разлика в налягането над и под пластините, което намалява шарнирния момент.
серво компенсация - малка повърхност е шарнирно окачена в опашната част на кормилото, която е свързана с прът към фиксирана точка на крилото или оперението. Тази връзка осигурява автоматично отклонение на серво компенсатора в посока, противоположна на отклонението на волана. Аеродинамичните сили върху серво компенсатора намаляват въртящия момент на кормилното управление.

Ъглите на отклонение и ефективността на такъв компенсатор са пропорционални на ъглите на отклонение на руля, което не винаги е оправдано, тъй като усилията за управление зависят не само от ъглите на отклонение на руля, но и от налягането на скоростта. По-съвършен е пружинен серво компенсатор, при който поради включването на пружини с преднатяг в кинематиката на управлението, ъглите на отклонение са пропорционални на усилията за управление на руля, което най-добре отговаря на предназначението на серво компенсатора - да намали тези усилия.

Средства за аеродинамично балансиране на самолета

Всеки стабилен режим на полет на самолета, като правило, се извършва с отклонени рули, което осигурява баланс - балансиране- въздухоплавателно средство спрямо неговия център на маса. Силите, които възникват в този случай върху органите за управление в пилотската кабина, обикновено се наричат балансиране. За да не уморите пилота напразно и да го спасите от тези ненужни усилия, на всяка контролна повърхност е инсталиран тример, който ви позволява напълно да премахнете усилията за балансиране.

Тримерът е конструктивно напълно идентичен със серво компенсатора и също е шарнирно закрепен в опашната част на волана, но за разлика от серво компенсатора има допълнително ръчно или електромеханично управление. Пилотът, отклонявайки тримера в посока, противоположна на отклонението на руля, постига баланс на руля при даден ъгъл на отклонение с нулево усилие върху командния лост. В някои случаи се използва комбинирана повърхност на тример-серво компенсатор, която при включване на задвижването работи като тример, а когато е изключена, изпълнява функциите на серво компенсатор.

Трябва да се добави, че тримерът може да се използва само в такива системи за управление, при които силите върху командните лостове са пряко свързани с шарнирния момент на волана - механични системи за управление без усилвател или системи с реверсивни усилватели. В системите с необратими усилватели - хидравлични усилватели - естествените сили върху управляващите повърхности са много малки и за да се симулира "механично управление" за пилота, те се създават допълнително от пружинни механизми и не зависят от шарнирния момент на волана. В този случай тримери не се монтират на кормилата, а балансиращите сили се отстраняват от специални устройства - механизми за ефект на подстригване, инсталирани в управляващото окабеляване.

Регулируем стабилизатор може да служи като друго средство за балансиране на самолет в стабилен режим на полет. Обикновено такъв стабилизатор е шарнирно закрепен към задното окачване, а предните модули са свързани към задвижване, което чрез преместване лъкстабилизатора нагоре или надолу, променя ъгъла на неговата инсталация по време на полет. Избирайки желания ъгъл на монтаж, пилотът може да балансира самолета с нулев шарнирен момент на асансьора. Същият стабилизатор осигурява и необходимата ефективност на надлъжното управление на самолета по време на излитане и кацане.

Средства за премахване на трептене на руля и елерони

Причината за трептене на огъващия елерон и огъване на кормилото е техният масов дисбаланс спрямо оста на шарнира. Обикновено центърът на масата на контролните повърхности се намира зад оста на въртене. В резултат на това по време на огъващи трептения на носещите повърхности инерционните сили, приложени в центъра на масата на кормилата, поради деформации и хлабини в управляващото окабеляване, отклоняват кормилата под определен ъгъл, което води до появата на допълнителни аеродинамични сили, които увеличават деформациите на огъване на носещите повърхности. С увеличаване на скоростта силите на люлеене се увеличават и при скорост, наречена критична скорост на трептене, структурата се разрушава.

Радикално средство за елиминиране на този тип трептене е да се монтират балансиращи тежести в носа на кормилото и елероните, за да се премести центъра на масата им напред.

100% балансиране на тежестта на кормилата, при което центърът на масата е разположен върху оста на въртене на кормилото, гарантира пълното отстраняване на причината за възникване и развитие на трептене.

Избор и изчисление

Органите на оперението по време на полет се влияят от разпределени аеродинамични сили, чиято величина и закон на разпределение се определят от стандартите за якост или се определят от продухване. Масовите инерционни сили на оперението, поради тяхната малка, обикновено се пренебрегват. Като се има предвид работата на елементите на оперението при възприемането на външни натоварвания, по аналогия с крилото, трябва да се прави разграничение между общата силова работа на елементите на оперението като греди, в секциите на които има срязващи сили, огъващи и въртящи моменти, и локалната работа от въздушното натоварване, приписващо се на всеки участък от кожата с подсилващите я елементи.

Различните единици на оперението се различават един от друг по предназначение и методи на закрепване, което въвежда свои собствени характеристики в енергийната работа и влияе върху избора на техните структурни схеми на захранване. Необходимата ефективност на оперението се осигурява от правилния избор на формата и местоположението на неговите повърхности, както и числените стойности на параметрите на тези повърхности. За да се избегне засенчването, елементите на оперението не трябва да попадат в следите на крилото, гондолите и други компоненти на самолета. Използването на компютърни полетни системи оказва не по-малко влияние върху ефективността на оперението. Например, преди появата на достатъчно напреднали самолети

8.1. Обосновка на аеродинамичната схема на самолета.

Съвременният самолет е сложна техническа система, чиито елементи поотделно и заедно трябва да имат максимална надеждност. Самолетът като цяло трябва да отговаря на посочените изисквания и да има висока ефективност на съответното техническо ниво.

При разработването на проекти за самолети от ново поколение, които ще бъдат пуснати в експлоатация в началото на 2000-те, се отдава голямо значение на постигането на висока техническа и икономическа ефективност. Тези самолети трябва не само да имат добри характеристики към момента на влизане в експлоатация, но също така да имат потенциал за модификация за систематично повишаване на ефективността през целия период на серийно производство. Това е необходимо, за да се гарантира прилагането на новите изисквания и технологичния напредък при минимални разходи.

При разглеждане на схема пътнически самолетместни авиокомпании, препоръчително е да се проучат всички по-рано създадени самолети от този клас.

Развитието на пътническата авиация започва активно след Втората световна война. Оттогава схемата на самолетите от този клас, постепенно претърпяваща промени, днес е най-оптималната. В повечето случаи това е самолет, направен по нормална аеродинамична конфигурация, моноплан. Двигателите обикновено са разположени под крилото (TVD), под крилото на пилони или на крилото (TRD). Задната част е направена по-скоро по Т-образен модел, понякога според нормалния. Секцията на фюзелажа се състои от дъги от кръгове. Колесникът е направен по схемата с носово колело, основните стелажи често са многоколесни и многоопорни, прибиращи се или в удължени двигателни гондоли на турбовитлови двигатели (за самолети с тегло до около 20 тона), или във фюзелаж издутини.

Типично оформление на фюзелажа е пилотска кабина в носа, дълга пътническа кабина.

Отклонение от тази добре установена схема на оформление може да бъде причинено само от някои специални изисквания към самолета. В други случаи, когато разработват пътнически самолет, дизайнерите се опитват да се придържат към тази конкретна схема, тъй като тя е практически оптимална. Обосновката за прилагането на тази схема е дадена по-долу.

Използването на нормална аеродинамична конфигурация за транспортни самолети се дължи преди всичко на неговите предимства:

Добра надлъжна и посока стабилност. Поради това свойство нормалната схема значително превъзхожда схемите "патица" и "безопашка".

От друга страна, тази схема има достатъчна управляемост за неманеврен самолет. Поради наличието на тези свойства в нормална аеродинамична конфигурация, самолетът е лесен за управление, което дава възможност за управление на пилоти с всякаква квалификация. Нормалната схема обаче има следните недостатъци:

Големи загуби при балансиране, което при други равни условия значително намалява качеството на самолета.

Полезната възвръщаемост на масата на нормалната схема е по-ниска, тъй като масата на конструкцията обикновено е по-голяма (само защото безопашната опашка изобщо няма хоризонтална опашка, докато патицата създава положително повдигане, като работи като крило и следователно се разтоварва крилото, което позволява да се намали площта на последното).

Влиянието на скосяването на потока зад крилото върху хоризонталната опашка, макар и да не е толкова критично, колкото ефекта на PGO на "патицата", все пак това трябва да се вземе предвид, като крилото и хоризонталната опашка се разпространяват във височина. Трябва също да вземете предвид факта, че самолетите, направени по схемите „патица“ и „безопашка“, изискват големи ъгли на атака по време на излитане и кацане, което прави конструктивно почти невъзможно използването на стреловидни крила с голямо и средно удължение, тъй като Използването на такива крила и големи ъгли на атака е свързано с много висока височина на шасито. Поради това в схемите "патица" и "безопашка" се използват само крила с малко удължение с триъгълна, готическа, огив или полумесец в план. Поради малкото удължение такива крила имат ниско съотношение на повдигане към съпротивление при дозвукови условия на полет. Тези съображения определят целесъобразността от използването на схемите "патица" и "безопашка" на самолети, при които основният режим на полет е полет със свръхзвукова скорост.

Сравнявайки всички предимства и недостатъци на трите аеродинамични схеми, стигаме до извода, че е целесъобразно да се използва класическата аеродинамична схема на дозвуков пътнически самолет.

8.2. Позиция на крилото спрямо фюзелажа.

При пътническите самолети изборът на схема на крилото спрямо фюзелажа се свързва преди всичко с съображения за оформление. Необходимостта от свободни обеми вътре във фюзелажа не позволява използването на схема със средно крило, тъй като, от една страна, е невъзможно преминаването на централната част на крилото през фюзелажа, а от друга страна, използването на крило без централна секция, с конзоли, закачени към силова пръстеновидна рамка, е неблагоприятно по отношение на теглото.

За разлика от схемата със средно крило, схемите с високо и ниско крило не пречат на създаването на едно товарно отделение. При избора между тях се дава предпочитание на схема с висок план, тъй като проектираният самолет ще се използва на летища от различни класове, включително неасфалтирани писти, където няма стълби за достъп. Тя ви позволява да намалите до минимум височината на пода над нивото на земята, което значително опростява и улеснява качването на пътници и товаренето на багаж през стълбата на входната врата.

От аеродинамична гледна точка самолетът с високо крило е изгоден с това, че дава възможност да се получи разпределение на циркулацията, близко до елипсовидно по крилото (с условно еднаква форма на крилото в план) без спад в областта на фюзелажа, т.к. в схеми с ниско и средно крило. В същото време фактът, че самолет с високо крило има съпротивление на смущения, макар и по-голямо от това на самолет със средно крило, но по-малко от това на самолет с ниско крило, дава възможност да се получи високо качествосамолет, построен по тази схема. При ниско положение на крилото, съпротивление (при скорости с M<0,7) больше, чем при среднем и высоком расположении. Ниже приведены поляры для трёх схем расположения крыла на фюзеляже, из которых видно, что
(при
) за самолет с ниско крило е по-голям, отколкото за самолет със средно крило и самолет с високо крило (фиг. 8.2.1.).

Схемата с високо крило има следните недостатъци на оформлението и дизайна:

Колесникът не може да се постави на крилото или (при малки самолети) основният колесник е обемист и тежък. В този случай шасито се поставя, като правило, върху фюзелажа, като го натоварва с големи концентрирани сили.

По време на аварийно кацане крилото (особено ако на него са монтирани двигатели) има тенденция да смачка фюзелажа и пътническата кабина в него. За да се елиминира този проблем, е необходимо да се укрепи конструкцията на фюзелажа в областта на крилото и значително да се претегли.

По време на аварийно кацане на вода, фюзелажът преминава под повърхността на водата, като по този начин усложнява аварийната евакуация на пътниците и екипажа.

8.3. Схема на оперението.

За пътническите самолети се конкурират две схеми на оперение: нормална и Т-образна.

Мощното събуждане на витлото се отразява неблагоприятно на конвенционалната ниска хоризонтална опашка и може да влоши стабилността на самолета в някои режими на полет. Високо разположената хоризонтална опашка значително повишава стабилността на самолета, тъй като излиза извън зоната на влияние на следа. В същото време ефективността на кила също се увеличава. Нормалният кил с еквивалентна геометрия трябва да има 10% повече площ. Тъй като високата хоризонтална опашка има по-голямо хоризонтално рамо поради скосяването на кила назад, за да създаде необходимия надлъжен момент, силата върху дръжката е наполовина по-малка от тази на конвенционалната хоризонтална опашка. В допълнение, Т-опашката осигурява по-високо ниво на комфорт на пътниците, тъй като намалява структурните вибрации от събуждането на витлото. Теглото на конвенционалното и Т-образното оперение е приблизително същото.

Използването на Т-опашка увеличава цената на самолета с по-малко от 5% поради увеличение на разходите за оборудване за разработка и производство. Въпреки това, предимствата на това оперение оправдават използването му.

Сред другите предимства на Т-опашката са:

Хоризонталната опашка е "крайна плоча" за вертикалната опашка, която увеличава ефективното разширение на кила. Това ви позволява да намалите площта на вертикалната опашка и по този начин да улесните дизайна.

Хоризонталната опашка се прибира от зоната на въздействие върху нейния дизайн на звукови вълни, което може да създаде риск от повреда от умора. Увеличава се експлоатационният живот на хоризонталната опашка.

8.4. Изборът на броя на двигателите и тяхното разположение.

Необходимият брой двигатели за електроцентралата на самолета зависи от редица фактори, определени както от предназначението на самолета, така и от неговите основни параметри и летателни характеристики.

Основните критерии за избор на брой двигатели на самолет са:

Самолетът трябва да има необходимото начално съотношение на тягата към теглото;

Самолетът трябва да има достатъчна надеждност и ефективност;

Ефективната тяга на електроцентралата трябва да бъде възможно най-голяма;

Относителната цена на двигателите трябва да бъде възможно най-ниска;

С формален подход е възможно да се осигури желаната стойност на съотношението на началната тяга към теглото на проектирания самолет с произволен брой двигатели (в зависимост от началната тяга на един двигател). Следователно при решаването на този въпрос е необходимо да се вземат предвид и спецификата на предназначението на самолета и изискванията за неговото оформление и електроцентрала. Помощ при избора на броя на двигателите може да бъде предоставена чрез изследване на самолети от подобен клас, които вече се използват в авиокомпаниите.

С развитието на пътническите самолети на местните авиокомпании, дизайнерите в крайна сметка стигнаха до оптималния брой двигатели на самолети от този клас - два двигателя. Отказът да се използва един двигател се обяснява с факта, че има големи трудности с неговото оформление, а също и един двигател не отговаря на безопасността на полета. Използването на три или повече двигателя ненужно ще направи дизайна по-тежък и по-сложен, което ще доведе до увеличаване на цената на самолета като цяло и намаляване на неговата бойна готовност.

При избора на местоположението на двигателите бяха разгледани няколко варианта за тяхното поставяне. В резултат на анализа беше направен изборът на схемата за монтаж на двигателя под крилото. Предимствата на тази схема са:

Крилото се разтоварва по време на полет от двигатели, което позволява да се намали теглото му с 10 ... 15%

При такова разположение на системата за управление критичната скорост на трептене се увеличава - двигателите са антифлатерни балансьори, изместващи CM на секциите на крилото напред.

Възможно е надеждно изолиране на крилото от двигателите с помощта на огнеупорни прегради.

Обдухването на механизацията на крилото със струя от витлата повишава нейната ефективност.

Недостатъците на схемата включват:

Големи моменти на завъртане в случай на повреда на един двигател по време на полет. - Двигателите далеч от земята са по-трудни за поддръжка.

Към днешна дата на неманеврени дозвукови самолети са използвани два типа двигатели - TVD и турбовентилаторни двигатели. Решаващо при избора на типа двигател е крейсерската скорост. Изгодно е да се използва театър на военните действия при скорости на полета, съответстващи на М = 0,45...0,7 (фиг. 8.4.2.). В този диапазон на скорости той е много по-икономичен от турбовентилаторните двигатели (специфичният разход на гориво е 1,5 пъти по-малък). Използването на TVD при скорости, съответстващи на M = 0,7 ... 0,9, е нерентабилно, тъй като има недостатъчна специфична мощност и повишено ниво на шум и вибрации на самолета.

Като се вземат предвид всички горепосочени факти и въз основа на изходните данни за проектирания самолет, ние правим избора на системата за управление в полза на театъра.

8.5. Резултатите от анализа.

Горният анализ показва, че за пътнически самолет на къси разстояния са приложими две основни схеми (фиг. 8.5.1.).

Схема 1: Самолет с ниско крило с ниско монтиран G.O., двигатели в крилото и колесник, разположен в гондолите на двигателя.

Схема 2: Високо крило с Т-образна опашка, двигатели под крилото и колесник, разположени в гондоли на фюзелажа.

От гледна точка на експлоатация, аеродинамика и икономика, втората схема е най-изгодна за този тип самолети (Таблица 8.5.1.).

Таблица 8.5.1.

Настроики
Според местоположението на двигателите.	Когато двигателят е разположен на крилото, лопатките на витлото са близо до повърхността на земята, което не позволява работа на неасфалтирани писти.	Разположението на двигателя под крилото осигурява необходимото разстояние на лопатките на витлото спрямо земята.
Според местоположението на двигателите.	За да обслужите двигателя, трябва да се качите на крилото.	За обслужване на двигателя трябва да се използва стълба.
Местоположение на шасито.	Поради високата височина, основната опора на колесника има голяма маса.	По-ниската височина на основния колесник позволява да се намали теглото му.
По позиция на пода.	Високо разположеният под затруднява качването и слизането на пътниците без използване на стълби за достъп.	Ниският под и вратата на стълбата улесняват качването на пътниците и ръчния багаж.
По вид на оперението.	Габаритните размери на опашката затрудняват поставянето на самолета в хангарите, но ниско разположеният GO е по-лесен за поддръжка.	Поради по-малките размери на VO не създава проблеми с поставянето в хангари, но Т-образният стабилизатор е по-труден за поддръжка.

8.6. Статистика на създадени по-рано самолети от този клас.

Може да е полезно да прочетете: