КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Методичні рекомендації до виконання курсового проектуСтр 1 из 6Следующая ⇒ На початку розрахунків курсового проекту мають бути наведені: 1. Основні вихідні дані (креслення літака в трьох проекціях), масові та геометричні характеристики літака, характерні висоти, на яких виконується оцінювання аеродинамічних характеристик літака. 2. Згідно з варіантом завдання на курсовий проект з додатку 1 необхідно вибрати вихідні дані для розрахунків. Пояснювальна записка до курсового проекту складається з таких частин: 1. Вступ. 2. Основна частина (поділяється на кілька розділів). 3. Список літератури. 4. Додатки. Вступ У вступі обґрунтовується актуальність теми, що вивчається, її практична значущість; визначаються об'єкт, предмет, мета і завдання дослідження; розглядаються методи, за допомогою яких воно виконувалось; розкриваються структура роботи та її основний зміст. Обов'язковою частиною вступу є огляд літератури з теми дослідження, у який включають найбільш цінні, актуальні роботи (8-10 джерел. Основна частина В основній частині наводиться опис розрахунків відповідних етапів польоту. Дані розрахунків зводяться в таблиці. Таблиці необхідно подавати в роботі безпосередньо після тексту, де вони згадані вперше або на наступній сторінці. Цифрова інформація в таблицях має бути компактною. Слово «Таблиця» пишеться без скорочення і розміщується у правому верхньому куті таблиці над її тематичним заголовком. Нумерують таблиці арабськими цифрами порядковою нумерацією у межах розділу, за винятком таблиць, наведених у додатках. Таблиці з великою кількістю рядків можна переносити на наступну сторінку. При поділі таблиці на частини допускається заміняти заголовки стовпців або рядків номерами, нумеруючи їх у першій частині таблиці. Графіки наводять для зображення функціональної залежності і швидкого знаходження функції за значенням аргументу. Осі абсцис і ординат на графіках креслять суцільними лініями. Якщо числові значення занадто великі, тенденція зміни параметра є відомою і незмінною, допускається розрив осі ординат. Ілюстрації (креслення, графіки) позначаються словом «Рис.» і нумеруються послідовно в межах розділу. Номер та назву розділу розміщують під ілюстрацією. Висновки Висновки завершують роботу. У них підводять підсумки проведених досліджень. Висновки формулюють у вигляді окремих лаконічних і, головне, конкретних положень, які підсумовують експериментальні результати проведеного дослідження. У пункти висновків можуть бути включені узагальнені цифрові дані, одержані автором. Висновки повинні містити відповідь на питання, що були сформульовані у вступній частині. Список літератури Список літератури - це перелік джерел, які були використані під час виконання роботи і на які є посилання в тексті. Бібліографічний опис літератури має бути повним, оскільки він дає можливість судити про поінформованість автора з певної тематики. Використані джерела рекомендується розміщувати в порядку згадування в тексті за їх наскрізною нумерацією. Не слід включати до списку роботи, на які не було посилання в тексті. Бібліографічний опис виконується мовою оригіналу . Додатки Ілюстрації можна оформляти у вигляді додатків. Усі додатки повинні мати порядкову нумерацію та назви, що відповідають їхньому змісту. Нумерація аркушів з додатками продовжує загальну нумерацію сторінок основного тексту роботи.
РОЗДІЛ 1.
ГЕОМЕТРИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСПОРТНОГО ЛІТАКА
1.1. Основні елементи пленеру літака та їх призначення
Крило як основна несуча поверхня служить для створення підйомної сили, необхідної для урівноваження сили тяжіння літака на всіх режимах польоту. Оперення (горизонтальне і вертикальне) служать для забезпечення сталого керованого польоту на всіх режимах польоту та виконання заданого маневру. До оперення літака відносять нерухомі (стабілізатор і кіль) і рухомі (кермо висоти і напряму) частини горизонтального і вертикального оперення. Силова установка являє сукупність двигунів з агрегатами та системами пристроїв, що забезпечують надійну роботу двигунів в процесі його експлуатації. При зовнішньому розміщенні двигунів на літаку їх укладають в зручно обтічні мотогондоли, що покращує аеродинамічну компоновку літака. Мотогондоли можуть розміщуватися під крилом, на крилі або в хвостовій частині фюзеляжу. Шасі призначено для здійснення зльоту і посадки літака і пересування по землі. В даний час транспортні літаки, як правило, забезпечені шасі, яки вбираються у польоті. Перераховані основні елементи планера транспортного літака мають певну геометричну форму і відповідні геометричних характеристик. Аеродинамічні характеристики літака залежать від режиму польоту і від геометричних характеристик елементів планера. За цим вихідними даними для розрахунку аеродинамічних характеристик завжди є заданий режим польоту (висота і швидкість) і розрахункова схема літака, за якою визначають всі необхідні для аеродинамічного розрахунку геометричні характеристики елементів планера. 1.2. Геометричні характеристики крила і оперення Крило, стабілізатор і кіль літака геометрично схожі між собою, що дозволяє об’єднати розгляд їх основних геометричних характеристик. До основних геометричних характеристик крила і оперення відносяться: профіль, хорди (центральна , бортова , кінцева , середня аеродинамічна , середня ), відносна товщина профілю , розмах l, кути стрілоподібності (по передній кромці , по лінії 0,25 хорд , по лінії 0,5 хорд , по задній кромці ), кут поперечного Vкрила ψ, кут крутки крилаφ, площа S, видовження λ, звуження η. У аеродинамічному розрахунку використовують геометричні характеристики частин крила і оперення, омиваних потоком. Ці геометричні характеристики відзначаються індексом '. 1. 3. Геометричні характеристики фюзеляжу і мотогондол. До основних характеристик фюзеляжу літака і мотогондол відноситься довжина фюзеляжу і мотогондоли , площа міделевого перетину фюзеляжу мотогондоли , еквівалентний діаметр фюзеляжу і мотогондоли , подовження фюзеляжу і мотогондоли . Таким чином визначаються основні характеристики елементів планера необхідні для аеродинамічного розрахунку. Аеродинамічні характеристики деяких профілів и стандартна атмосфера (по ГОСТ 4401-73) наведені в додатках 1 і 2 відповідно.
На рис. 1.1. наведено розрахункову схему транспортного літака, а усі його геометричні характеристики зводяться у таблицю 1.1.
Рис. 1.1. Розрахункова схема транспортного літака РОЗДІЛ 2.
АЕРОДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСПОРТНОГО ЛІТАКА
До основних аеродинамічних характеристик транспортного ЛА відносяться коефіцієнти підйомної сили та лобового опору, поляри і аеродинаміч-на якість ЛА на всіх режимах польоту. Розраховуються також відносна координата фокуса за кутом атаки і коефіцієнт моменту тангажа. Числові значення цих аеродинамічних характеристик залежать від аеродинамічного компонування літака, його геометричних параметрів, швидкості, висоти польоту та інших експлуатаційних факторів. При цьому в наближених розрахунках приймають, що піднімальна сила ЛА дорівнює підйомній силі, створюваної крилом. Розглянемо, як наближено розраховуються основні аеродинамічні характеристики транспортних ЛА з ТРДД та ТВД заданого аеродинамічного компонування. 2.1. Коефіцієнт підйомної сили Коефіцієнт підйомної сили входить в вираз підйомної сили Y літака і при кутах атаки α, не перевищують кут атаки початку відриву потоку на крилі s w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:b/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/><w:lang w:val="RU"/></w:rPr><m:t>РЅСЃ</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>"> . (2.1) s w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:b/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/><w:lang w:val="RU"/></w:rPr><m:t>РЅСЃ</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>"> , лінійно залежить від кута атаки і визначається у вигляді . (2.2) У виразах (2.1) і (2.2) прийняті наступні позначення: – швидкісний напір; – похідна яка показує, на скільки змінюється коефіцієнт при зміні кута атаки на 1 град на даній швидкості польоту; – кут атаки літака, град; – кут атаки нульової підйомної сили, град. 2.1.1. Розрахунок похідної літака Похідна омиваємої частини крила у польотному діапазоні кутів атаки обчислюється залежно від геометричних параметрів крила та числа М польоту за наступною формулою ,(2.3) чи , (2.4) де: ; ; – кут стрілоподібності крила по задній кромці; – кут стрілоподібності по передній кромці. Для зручності користування виразом (2.3) на рис. 2.1, а … 2.1, е наведено графічні залежності . При числах М ≤ 0,4 вважають, що стісклість повітря не проявляється, отже, похідна від числа Мне залежить і визначається по виразу (2.3), чи по виразу (2.4), чи рис. 2.1 при числі М = 0,4. При числах М > 0,4 необхідно в розрахунках по формулі (2.3) чи по рис. 2.1 враховувати вплив чисел М польоту. Максимального значення похідна досягає при числі , величину якого можна обчислити за допомогою виразу (2.5) чи по рис. 2.2. ,(2.5) По знайденим значенням похідних для вибраних чисел М визначаються похідні літака (2.6) Розглянемо приклад розрахунку залежності похідної транспортного літака с ТРДД від числа М польоту. Дано: профіль крила NACA 23011, = 11%; =8,4; ; =280; =90; S’ =250м2; S = 300м2; =0,833; ; . Результати розрахунку наведено в таблиці 2.1 а також у вигляді графічної залежності (рис. 2.3).
Рис.2.1. Залежності
Рис. 2.2. Залежності Таблиця 2.1
Рис. 2.3. Залежність , побудована по даним таблиці 2.1
2.1.2. Кут атаки нульової підйомної сили
Кут атаки нульової підйомної сили крила залежить від кривизни профілю і від кромки крила , тобто . (2.7) Величина кута визначається по характеристикам профілю (див. додаток 1), величина кута може бути визначена по формулі , (2.8) де j– кут кромки крила в град; – похідна, обчислювана по виразу (2.9) чи по рис. 2.4, у випадку лінійної крутки крила .(2.9) Рис.2.4. Залежності
Кут атаки літака можна представити у вигляді суми ,(2.10) де: – кут атаки фюзеляжу (відносно поздовжньої осі фюзеляжу); –кут установки крила. 2.1.3. Залежність коефіцієнта підйомної сили від кута атаки літака (польотна конфігурація) Залежність коефіцієнта від кута атаки відноситься до числа найбільш важливих характеристик ЛА і в діапазоні кутів атаки визначається виразом (2.2). Максимальне значення коефіцієнта залежить від максимального коефіцієнта підйомної сили профілю , звуження, стрілоподібності крила, числа Re і може бути розраховано за допомогою виразу ,(2.11) де: коефіцієнти, які враховують форму крила в плані і число Re, визначаються виразами (2.12), (2.13), (2.14) чи по графікам рис. 2.5, 2.6, 2.7, відповідно. , (2.12) , (2.13) , (2.14) де: – число Re при якому отримано значення коефіцієнта в аеродинамічній трубі (див. додаток 1).
Рис.2.5. Залежність коефіцієнта від звуження крила Рис.2.6. Залежність коефіцієнта від стрілоподібності і звуження крила Рис.2.7. Залежність коефіцієнта від числа Re Розглянемо приклад розрахунку і побудову залежності транспортного літака в польотній конфігурації при числі М = 0,2. Дано: профіль крила NACA23011; ; ; ; ; ; H=0; ; ; ; ; ; (рис.2.4). . (рис.2.5); (рис.2.6). . ; (рис.2.7). ; (рис.2.3) . Задаемся: ; ; ; . . . Побудова залежності коефіцієнта підйомної сили від кута атаки проводиться таким чином. Розраховують значення і . Лінійну частину в залежності будують по двом точкам, наприклад, при і , користуючись виразом (2.2). Критичний кут атаки знаходять, відступаючи вправо від точки перетину ліній і (α)на . Визначають значення коефіцієнта . Нелінійна частина в залежності будується по лекалу. Розраховану залежність наведено на рис. 2.8. Рис.2.8. Побудова залежності (польотна конфігурація) 2.1.4. Залежність коефіцієнта підйомної сили від кута атаки літака (зльотно-посадочна конфігурація) Залежність коефіцієнта від кута атаки літака у зльотно-посадочної конфігурації (механізація крила випущена під час зльотного чи посадочного положення) розраховується за виразом , (2.15) де: – значення коефіцієнта підйомної сили літака на даному куті атаки в польотній конфігурації (без механізації), обчислена за методикою, викладеною в 2.1.3; – прирощення коефіцієнта підйомної сили, обумовлене механізацією крила (закрилками і предкрилками) з відомими геометричними параметрами відхиленою на кут ; – прирощення коефіцієнта , обумовлене впливом близькості землі на зльоті і посадці; – прирощення коефіцієнта , обумовлене обдувкою крила гвинтами (для літака с ТВД). В наближених розрахунках вважають, що прирощення коефіцієнта дорівнює сумі прирощень, обумовлених кожним видом механізації з урахуванням форми крила в плані і площі, «обслуговуємої» механізацією: ,(2.16) де n – кількість відхилених видів механізації, – приріст коефіцієнта підйомної сили крила, який визваний i – м видом механізації, визначається за допомогою виразу (2.17) чи по графікам рис. 2.9, а) … 2.9, з) для механізації задньої кромки крила, а для механізації передньої кромки – по виразам (2.18), (2.19) ; – відносна площа крила «обслуговуюча» i-тім видом механізації, визначається за допомогою виразу (2.20); – коефіцієнти, яки враховують вплив форми крила і механізації в плані та числа Re на зльоті і посадці на приріст коефіцієнта , визначається по методиці, викладеній в 2.1.3, де замість потрібно брати чи (див. рис. 2.12), числа для механізації задньої кромки брати з таблиці 2.2, для нещелевого передкрилка і носка, який відхиляється, для щільового передкрилка . ,(2.17) де – відносна товщина профілю крила; – кут відхилення механізації задньої кромки, град; – відносна хорда механізації задньої кромки крила в якості середніх значень приймають: 0,2 – прості щитки і прості закрилки; 0,25 – щільові закрилки і видвіжні щільові закрилки (графіки рис.2.9, а) … 2.9, з) побудовані для середніх значень ); – коефіцієнти, враховуючи вплив форми крила в плані і виду механізації задньої кромки на приріст коефіцієнта , середнє значення наведені в таблиці 2.2.
Механізація передньої кромки (нещелевого чи відхиляємого носка) дещо знижує значення коефіцієнта в експлуатаціоном діапазоні кутів атаки і збільшує максимальне значення коефіцієнта . Приріст коефіцієнта , визваний нещільовим передкрилком і відхиляємим носком на кутах атаки , можна оцінити виразом (2.18), а щільовим видвіжним передкрилком – виразом (2.19): , (2.18) , (2.19) де – похідна крила (2.6); – зміна кута атаки , знаходиться по рис. 2.10; – кут відхилення механізації передньої кромки крила, град; – відношення середньої хорди ділянки крила з випущеним передкрилком та середньої хорди тієї самої ділянки крила з закритим передкрилком (див. рис. 2.10). ,(2.20) де: – частина площі крила, обмеженої продовженням по потоку габаритних хорд відповідного виду механізації, визначається по розрахунковій схемі; – звуження крила; – відносний розмах механізації, наприклад, для закрилка (рис. 2.11). Максимальне значення коефіцієнта підйомної сили крила з механізацією без врахування впливу близькості землі визначається в наступному вигляді ,(2.21) де – максимальне значення коефіцієнта немеханізованого крила (див. рис. 2.8); – приріст коефіцієнта , визваний механізацією передньої і задньої кромки крила (2.16); – приріст коефіцієнта , визваний механізацією передньої кромки крила, визначається по (2.22) і рис. 2.12.
,(2.22) де – відносне подовження коефіцієнта , визначається по рис. 2.12. Приріст коефіцієнта підйомної сили, визваний екрануючим впливом близькості землі на зльоті і посадці літака визначається в діапазоні кутів атаки за допомогою приближеного виразу (2.23) чи по рис. 2.13, а зменшення максимального коефіцієнта підйомної сили – виразами (2.24) і (2.25) чи виразом (2.24) і рис. 2.14. Рис. 2.9. Залежності Рис. 2.10. Вплив механізації передньої кромки крила на кут s w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:b/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/><w:lang w:val="RU"/></w:rPr><m:t>0</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>"> Рис. 2.11. Залежність
Рис. 2.12. Залежність Рис. 2.13. Вплив близькості землі на коефіцієнт Рис. 2.14. Вплив близькості землі на коефіцієнт . (2.23) , (2.24) де – відносна відстань між задньою кромкою механізації і поверхнею землі (див. рис. 2.13); – значення максимального коефіцієнта крила з механізацією (2.21); .(2.25) Приріст коефіцієнта підйомної сили, обумовлене обдувкою крила гвинтами (літак з ТГД) , оцінюється по графікам рис.2.15 в залежності від площі, обдуваємої гвинтами , і питомого навантаження B на ометаему гвинтом площу F: . Питоме навантаження B характеризує відносне збільшення швидкісного напору за гвинтом по відношенню до швидкісного напору незбуреного потоку. В розрахунках величина P тяги може бути прийнята по формулі [4] ,(2.26) де – сила тяжіння літака на зльоті; k – число гвинтів.
Рис.2.15. Вплив обдування крила гвинтами на коефіцієнт Побудова залежності коефіцієнта підйомної сили від кута атаки літака у зльотно-посадочній конфігурації проводиться наступним чином. Розраховують приріст коефіцієнта , обумовленій механізацією задньої і передньої кромок крила, впливом близькості землі і обдувкою крила гвинтами. Ці прирости наносять на залежність ЛА в польотній конфігурації (рис.2.8). Розглянемо приклад розрахунку і побудови залежності транспортного літака у зльотно-посадочній конфігурації з урахуванням впливу близькості землі. Дано: залежності і (див. рис.2.4 и 2.8); ; ;механізація крила на посадці – трьохщільовий закрилок , ; , , щільовий закрилок , , , ; механізація крила на зльоті – видвіжний однощільовий закрилок , , , , щільовий видвижний передкрилок , , ; ; ; ; ; ; ; ; ; M=0,2; ; ; трьох щільовий закрилок ,видвижний однощільовий закрилок ,щільовий видвижний передкрилок ; (посадка), 0,52 (зльот). Залежність показано на рис. 2.16, а результати розрахунку залежності літака у зльотній і посадочній конфігурації наведено у таблиці 2.3. Рис.2.16. Побудова залежності (зльотна. і посадочна конфігурації)
2.2. Коефіцієнт лобового опору Сила лобового опору транспортного літака X складається з опору тертя , опору тиску (на числах ), хвильового опору (на числах ) і індуктивного опору по виразам: , (2.27) , (2.28) де –коефіцієнт сили лобового опору літака при нульової піднімальної силі. Сума опору тертя, тиску і хвильового опору (на близько звукових швидкостях польоту), вирахуваних при нульовій підйомній силі записується у вигляді .(2.29) Тоді вираз (2.27) з урахуванням (2.29) прийме вигляд .(2.30) Враховуючи, що ; , вираз (2.30) можна записати так ,(2.31) де – коефіцієнт сили лобового опору літака при , який дорівнює сумі коефіцієнтів опору тертя , тиску чи хвильового , ; (2.32) – коефіцієнт індуктивного опору літака. Опір літака складається з опору крила, горизонтального і вертикального оперення, фюзеляжу, мотогондол і інших частин, вирахуваних з урахуванням інтерференції. Тому коефіцієнт опору літака представляють у вигляді суми: (2.33) В цьому виразі коефіцієнти опору літака і його частин (крила , горизонтального оперення , вертикального оперення , фюзеляжу , мотогондол и ін.) складаються з суми коефіцієнтів і , розрахованих з урахуванням інтерференції. 2.2.1. Розрахунок коефіцієнта літака (польотна конфігурація) Розглянемо методику розрахунку коефіцієнтів транспортного літака. Для визначення коефіцієнта транспортного літака необхідно розрахувати коефіцієнті його частин (крила, горизонтального і вертикального оперення, фюзеляжу, мотогондол) з урахуванням інтерференції, потім додавати, подібно (2.33), .(2.34) (коефіцієнт 1,05 враховує збільшення за рахунок не врахованих джерел опору). 2.2.2. Коефіцієнт профільного опору крила Коефіцієнт крила урахуванням інтерференції записується у вигляді (2.35) Сума коефіцієнтів тертя і тиску називають коефіцієнтом профільного опору і визначають виразом [4], ,(2.36) де – відносна площа ковзання, визначається виразом (2.37) чи по рис. 2.17, ,(2.37) тут ;(2.38) – коефіцієнт лобового опору не стрілоподібного крила при , визначається виразом ; (2.39) – коефіцієнт лобового опору стрілоподібного крила при , визначається виразом (2.40) ; (2.40) – додатковий опір, обумовлений технологічними нерівностями поверхні крила (оперення), визначається у вигляді суми, ;(2.41) тут дорівнює: 0,0012 – закльопка в потай, листи в стик; – щілці передкрилків; – щілці закрилків, елеронів, рулів. В виразах (2.39) і (2.40) – коефіцієнт опору двухстороннього тертя плоскої пластини в нестіскаемому потоці, визначається по рис. 2.18 в залежності від числа
|