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.
© Белогузов В.С., 2015
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;
nх — продольная перегрузка;
nу — нормальная перегрузка;
nz — боковая перегрузка;
Су — коэффициент подъемной силы самолета;
Суmах—максимальный коэффициент подъемной силы самолета;
Суmin—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.
