Оперение и органы управления самолетом

Министерство образования и науки Украины

КИРОВОГРАДСКАЯ летная академия НАЦИОНАЛЬНОГО АВИАЦИОННОГО УНИВЕРСИТЕТА

В.С. Белогузов

Аєродинамика полета ВС

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИКИ И ДИНАМИКИ ПОЛЕТА

Учебное пособие

Кировоград

УДК 629.7.07

ББК 39.5

Рецензент: Было О.Я., старший преподаватель кафедры ЛЭ, АД и ДП, пилот, КВС

Белогузов В.С. Современные методы исследования аэродинамики и динамики полета: Учебное пособие. /Автор: Белогузов В.С., кандидат технических наук, доцент - Кировоград: КЛА НАУ, 2015 г. - 85с. Рисунков - 1, таблиц – 4, библ. – 7.

У посібнику наведений огляд розвитку авіаційної техніки та методів моделювання в дослідженнях аеродинамічних характеристик проектованих літальних апаратів. Характеризуються сучасні напрямки та результати як аеродинамічних так і літних експериментальних досліджень. Обговорюються напрямки створення транспортних літаків нового покоління, включаючи розробку технічного завданн на їхнє проектування.

В пособии приведен обзор развития авиационной техники и методов моделирования в исследованиях аэродинамических характеристик проектируемых летательных аппаратов. Характеризуются современные направления и результаты как аэродинамических так и летных экспериментальных исследований. Обсуждаются направления создания транспортных самолетов нового поколения, включая разработку технического задания на их проектирование.

Рассмотрено и рекомендовано к изданию и использованию в учебном процессе решением выпускающей кафедры "Летная эксплуатация, аэродинамика и динамика полета", протокол №__от ____________2015 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ……………………..………….……....5

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………..…….……….……6

1 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В АВИАЦИОННОЙ НАУКЕ…...........8

Обзор развития авиационной техники ………………………………8

1.2 Моделирование как метод исследования аэродинамических характеристик проектируемых летательных аппаратов………….19

1.3 Методы математического моделирования в исследованиях проектируемых летательных аппаратов…..……………………......27

2 НАПРАВЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И ЛЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ……………………………….…………………..39

2.1 Общие сведения по достижениям в Аэродинамике и Динамике полета………………………………….………………………………39

2.2 Аэродинамический эксперимент и испытания самолетов: принципы………………………………………………………………………….…..……….…44

Летные испытания моделей опытных самолетов: обзор…….....…46

3 КРЫЛО И ОПЕРЕНИЕ САМОЛЕТА……………………………..49

3.1 Основные требования, оборудование и программы аэродинамических испытаний профиля крыла самолета…………49

3.2 Результаты исследований по увеличению аэродинамического качества и эффективности крыла: обзор…………….…………….….55

Оперение и органы управления самолетом – исследования…..…64

4 Направления проектирования современных транспортных самолетов………………………………………………...……………69

4.1 Аэродинамика адаптивного крыла самолета – исследования….69

4.2 Основные этапы проектирования самолета………………..….….74

4.3 Разработка технического задания на проектирование пассажирского самолета нового поколения……………….….……79

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ…………………….…...…..85

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

G— сила веса самолета;

Н — высота полета;

V— скорость полета;

n_х — продольная перегрузка;

n_у — нормальная перегрузка;

nz — боковая перегрузка;

С_у — коэффициент подъемной силы самолета;

С_у_m_ах—максимальный коэффициент подъемной силы самолета;

С_уmin—минимальный коэффициент подъемной силы самолета;

α — угол атаки;

α _кр — критический угол атаки;

αдоп — предельно допустимый угол атаки;

α_т — угол атаки тряски;

α_с — угол атаки сваливания;

𝜔x,ωy,ωz—угловые скорости крена, рыскания и тангажа соответственно;

χ— угол стреловидности крыла;

υ— угол тангажа;

β — угол скольжения;

γ — угол крена;

θ— угол наклона траектории;

δв— угол отклонения руля высоты;

δн— угол отклонения руля направления;

δэ— угол отклонения элеронов;

δз — угол отклонения закрылков;

Mx, My, Mz – моменты аэродинамических сил относительно координатных осей;

mx, my, mz – коэффициенты моментов аэродинамических сил относительно координатных осей;

Xт – координата центра тяжести самолета;

ХF – координата фокуса самолета;

MF - моменты аэродинамических сил относительно точки фокуса;

mF - коэффициент момента аэродинамических сил относительно точки фокуса.

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшим аспектом в повышении эффективности авиационной техники являются фундаментальные разработки и исследования в таких областях, как: аэродинамика, динамика полета, прочность и строительная механика, аэроупругость, термодинамика, теория надежности и живучести, системы управления (включая авионику и приборное оборудование), системы обеспечения жизнедеятельности, теория проектирования авиационных конструкций, технология авиастроения (самолетостроение, вертолетостроение), авиационные конструкционные материалы, технологии и методы летных испытаний, авиационные двигатели и двигателестроение, и другие направления.

Таким образом, для повышения эффективности авиационной техники, необходимо выполнять огромный объем работ, который требует постоянного внимания, организации, систематизации и значительных затрат ресурсов (времени, людей, материальных средств). От того, насколько эффективно будут использоваться эти ресурсы, и будут зависеть достижения во всей авиационной отрасли.

Совершенствуясь эволюционно, за счет улучшений: - в аэродинамике; - в конструкционных материалах; - в силовых установках и в энергетических установках (двигатели различного назначения, силовой привод, системы, узлы и агрегаты); - в бортовом радиоэлектронном оборудовании (БРЭО); - в новых технологиях, возможности авиации и летательных аппаратов могут быть повышены на десятки процентов (хотя вклад каждого направления невелик, но суммарный эффект может оказаться очень значительным).
В пособии рассмотрены вопросы создания авиационной техники высочайшего уровня с учетом проведения всесторонних исследований, направленных на улучшение как летно-технических, так и экономических характеристик разрабатываемых объектов.

Учитывая высокую стоимость создания новых образцов авиационной техники и выяснения их эксплуатационных возможностей, а зачастую и физическую невозможность воспроизведения в натурных испытаниях реальных условий их работы, в пособии изложены современные подходы к моделированию процессов.

При подготовке пособия использовался отечественный и зарубежный опыт создания современных летательных аппаратов, анализа их динамических и общих летных характеристик применительно к определенным режимам полета.

Пособие рассчитано на обучение курсантов и слушателей, обладающих знаниями в объеме курса практической аэродинамики и динамики полета самолета.