Ім'я файлу: Робочі граничні швидкості.docx
Розширення: docx
Розмір: 176кб.
Дата: 27.03.2023
скачати
Пов'язані файли:
Основи фізики польоту.pptx
Тема 1 нова.docx
Розширення: docx
Розмір: 176кб.
Дата: 27.03.2023
скачати
Пов'язані файли:
Основи фізики польоту.pptx
Тема 1 нова.docx
Робочі граничні швидкості
Під час експлуатації літак повинен дотримуватися певних обмежень швидкості. Це можуть бути максимальні або мінімальні швидкості, але в кожному випадку вони налаштовані для забезпечення безпечної роботи в переважаючих умовах. Обмеження можуть бути встановлені різними міркуваннями, основними з яких є:
•міцність конструкції літака.
•жорсткість конструкції літака.
•адекватне керування літаком.
Міцність - це здатність конструкції витримувати навантаження, а жорсткість - здатність витримувати деформацію.
Навантаження та коефіцієнти безпеки
• Граничне навантаження: максимальне очікуване навантаження під час експлуатації.
• Граничне навантаження: руйнівне навантаження конструкції.
• Коефіцієнт міцності: відношення кінцевого до граничного навантаження.
Для авіаконструкцій коефіцієнт запасу міцності становить 1,5.
Коефіцієнт безпеки для конструкцій літака набагато нижчий, ніж коефіцієнти безпеки, що використовуються в інших формах техніки, через надзвичайну важливість мінімальної ваги для конструкцій літака. Щоб вага була якомога меншою, коефіцієнт безпеки повинен бути мінімальним. Оскільки
з цього надзвичайно важливо не перевищувати обмеження, встановлені на роботу
літака, оскільки запас безпеки може бути легко перевищений і може виникнути пошкодження конструкції.
Навантаження на конструкцію
Конструкція планера, очевидно, повинна бути достатньо міцною, щоб витримати навантаження, що діють на неї в нормальному горизонтальному польоті, тобто сили, спричинені підйомною силою, опором, тягою та вагою. Однак літак також повинен маневрувати і літати в турбулентному повітрі. За цих умов навантаження на літак буде збільшено, тому він також повинен бути достатньо міцним, щоб витримувати будь-які маневри, визначені для літака, і пориви, які необхідно враховувати.
Конструкція також повинна мати достатню жорсткість, щоб гарантувати, що такі явища, як розворот елеронів, флаттер і розбіжність, не відбуваються в межах дозволеного діапазону швидкостей літака.
Коефіцієнт навантаження
Навантаження, які необхідно враховувати, наведені у вимогах до конструкції літака. Вони наведені в термінах коефіцієнта навантаження (n), відомого як «g».
Коефіцієнт навантаження (n)
У горизонтальному польоті, оскільки підйомна сила дорівнює вазі, коефіцієнт навантаження становить 1,0 (1 г). Якщо літальний апарат виконує такий маневр, що, наприклад, підйомна сила вдвічі перевищує вагу, коефіцієнт навантаження становить 2,0 (2g).
Граничне навантаження надається як коефіцієнт навантаження, щоб зробити вимогу загальною для всіх літаків. Однак слід розуміти, що руйнування конструкції відбудеться при певному прикладеному навантаженні. Наприклад, якщо конструкція виходить з ладу при навантаженні 10 000 фунтів, літак вагою 4000 фунтів досягне цього навантаження при коефіцієнті навантаження 2,5. Однак, якщо літальний апарат важить 5000 фунтів, навантаження на відмову досягається при коефіцієнті навантаження 2,0, тобто для перевантаження важкого літака потрібно менше «g», ніж легкого.
Коефіцієнти граничного навантаження базуються на максимальній вазі літака.
Рисунок 14.1 Конверт маневру
Конверт маневру (V - n діаграма)
Максимальні коефіцієнти навантаження, які повинні бути дозволені під час маневрів, показані в огинаючій коефіцієнта навантаження від швидкості (EAS). На малюнку 14.1 показана типова огинаюча маневру або діаграма V - n.
Малюнок 14.1 Обвідна маневру
Коефіцієнти граничного навантаження залежатимуть від категорії конструкції літака.
Правила EASA стверджують, що:
a) Для повітряних суден нормальної категорії позитивний граничний коефіцієнт навантаження не може бути менше 2,5 і не повинен перевищувати 3,8. (Щоб вагу конструкції можна було звести до абсолютного мінімуму, виробник не проектуватиме літальний апарат, щоб він був міцнішим за мінімум, який вимагається правилами).
Позитивний граничний коефіцієнт навантаження для сучасних високошвидкісних реактивних транспортних літаків становить 2,5.
b) Для літаків категорії корисності позитивний граничний коефіцієнт навантаження становить 4,4
c) Для літаків пілотажної категорії позитивний граничний коефіцієнт навантаження становить 6,0. Від’ємний граничний коефіцієнт навантаження не може бути меншим ніж:
d)-1,0 для літаків нормальної категорії
e) -1,76 для повітряних суден загальної категорії
f)-3,0 для літаків пілотажної категорії
Границя clmax
Лінія OA на малюнку 14.1 визначається CLMAX літака. Теоретично підйомна сила, а отже і коефіцієнт навантаження для даної ваги, залежить від кута атаки крила та швидкості польоту. Максимальна можлива підйомна сила буде мати місце під кутом атаки, де CL є максимальним. При цьому куті атаки підйомна сила зростатиме зі швидкістю, як показано лінією 0A.
Для горизонтального (1g) польоту швидкість на CLMAX буде швидкістю звалювання (VS), представленою точкою S на малюнку 14.1.
У точці А коефіцієнт навантаження досягає своєї позитивної межі.
З рисунка 14.2 видно, що на швидкостях нижче точки А крило не може створити підйомну силу, рівну граничному коефіцієнту навантаження, тоді як на швидкостях вище точки А граничний коефіцієнт навантаження може бути перевищений. Таким чином, маневри на швидкостях, вищих за точку А, потенційно можуть спричинити постійну деформацію конструкції або поломку конструкції, якщо перевищено граничне навантаження.
Це не означає, що будь-який маневр зі швидкістю, більшою за точку А, завжди призведе до пошкодження конструкції; маневри можна виконувати безпечно за умови, що граничний коефіцієнт навантаження не перевищено.
Рисунок 14.2 Навантаження під час маневрів
Звісно, існує коефіцієнт запасу міцності на планері 1,5, тому повна відмова конструкції відбудеться не при коефіцієнті навантаження 2,5, а при
2,5 * 1,5 = 3,75.
Однак постійна деформація конструкції може виникнути при коефіцієнтах навантаження від 2,5 до 3,75, тому небезпечно припускати, що коефіцієнт навантаження може бути підвищений вище граничного значення лише тому, що існує коефіцієнт безпеки.
Розрахункова швидкість маневрування, VA
Найвища швидкість, з якою може бути здійснено раптове повне відхилення ліфта (нос вгору) без перевищення розрахункового граничного коефіцієнта навантаження.
При встановленні VA передбачається, що літак летить у стабільному горизонтальному польоті в точці A1 на рисунку 14.3, і орган керування тангажом раптово переміщується для отримання екстремального позитивного прискорення тангажу (носом вгору). VA повільніше, ніж швидкість на перетині лінії CLMAX і позитивної лінії граничного коефіцієнта навантаження (точка A), щоб захистити хвостову структуру через більш високе навантаження на оперення під час маневру по тангажу.
Рисунок 14.3 Розрахункова швидкість маневрування VA
Лінія OA на малюнку 14.3 представляє зміну швидкості звалювання залежно від коефіцієнта навантаження. Швидкість зупинки збільшується разом із коренем квадратним із коефіцієнта навантаження, отже;
Наприклад, літак зі швидкістю звалювання 1g 60 вузлів і граничним коефіцієнтом навантаження 2,5 матиме VА:
Вплив висоти на VA
На великій висоті еквівалентна швидкість звалювання зростає з «g» швидше, ніж на рівня моря через вплив числа Маха на CLMAX. Над певною висотою межа може перетинати межу зриву при значенні "g", нижчому за структурну межу, таким чином VA стане більш обмежувальною на великій висоті.
Вплив ваги літака на VA
Швидкість звалювання 1g залежить від ваги літака. Лінія OA проведена для максимальної розрахункової ваги, тому для меншої ваги швидкість звалювання буде меншою.
Таким чином, для того самого граничного коефіцієнта навантаження VA зменшиться. Для розглянутого вище прикладу, якщо VA становить 95 кт при вазі 2500 фунтів, тоді при вазі 2000 фунтів це буде:
Примітка: 20% зменшення ваги дало приблизно 10% зменшення VA.
Рисунок 14.4 Огинаюча маневру
Проектна крейсерська швидкість VC
Точка «C» на малюнку 14.4 — це проектна крейсерська швидкість VC. Це швидкість, обрана конструктором і використовується для оцінки вимог до міцності в польоті. Його вартість визначається вимоги CS-25.335 і CS-23.335. Він повинен мати достатню відстань від VB (див. стор. 467)
і VD, щоб врахувати порушення швидкості. Наприклад, CS-25 вимагає, щоб VC був щонайменше на 43 вузли вище VB,
і не більше 0,8 ВД. CS-23 має аналогічні вимоги. VC не повинен перевищувати максимум
швидкість в горизонтальному польоті при максимальній безперервній потужності (VH) або в CS-23, 0.9 VH на рівні моря
Дизайн Dive Speed VD
Точка «D» на малюнку 14.4 — це проектна швидкість занурення VD. Це максимальна швидкість, яка має бути
враховується при оцінці міцності літака. Він заснований на принципі асету
що відбувається, коли літак летить на VC, що призводить до неглибокого занурення, під час якого швидкість
збільшується до одужання. Якщо отримана швидкість не підходить через шведський стіл
або інші високошвидкісні ефекти, може бути використана продемонстрована швидкість. Це називається VDF, політ
продемонстрована проектна швидкість занурення.
Негативні коефіцієнти навантаження
У звичайних польотах і маневрах малоймовірно, що будуть дуже великі негативні сили «g».
виробляється; однак під час маневрів і літака можуть виникнути деякі негативні сили «g».
має бути достатньо міцним, щоб протистояти їм.