Міністерство освіти України
Державна льотна академія України
Контрольна робота
з дисципліни
основи конструкції авіаційної техніки
на тему:
«Призначення і особливості конструкції гондол і пілонів літака»
Виконав курсант 662 к / о
Никашина В.М.
Перевірив викладач:
Соболь О.Ю
Кіровоград 2008
Зміст:
1. Розміщення двигунів у фюзеляжі;
2. Розміщення двигунів на крилі;
3. Розміщення двигунів на горизонтальних пілонах з боків хвостової частини фюзеляжу;
4. Гондоли і пілони;
5. Силові схеми гондол;
6. Міцність гондол, пілонів;
7. Література.
Компонування двигунів на літаку досить різноманітна. Вибір тієї або іншої схеми визначається типом двигунів, їх числом і габаритами, а також типом літака, його льотно-технічними даними та умовами базування. Деякі можливі схеми розміщення двигунів на літаку показані на рис. 1
1.Розміщення двигунів у фюзеляжі (рис. 1, а - д) забезпечує літаку мінімальний додатковий опір від рухової установки і невеликий вплив на стійкість і керованість літака. При цьому практично відсутній вплив струменя вихлопних газів на хвостове оперення. Вага конструкції вузлів кріплення двигуна виходить невеликим.
Повітря до двигуна подається каналами від повітрязабірників, які можуть бути розташовані в носовій частині фюзеляжу (а), з боків фюзеляжу (б), в кореневих частинах крила (в) або зверху фюзеляжу (г, д).
Найбільш високий ступінь використання швидкісного напору забезпечує лобовій повітрозабірник (рис. 1, а), так як він обтекаєтся невозмущенном потоком. При великій довжині фюзеляжу можуть виявитися більш вигідними бічні, крилевих або верхні повітрозабірники. Застосування таких вхідних пристроїв сприяє зменшенню довжини повітряних каналів. При цьому також спрощується розміщення агрегатів устаткування і озброєння в носовій частині фюзеляжу і поліпшується огляд екіпажу.
Для зниження втрат на вході в повітрозабірник передбачають систему отсоса прикордонного шару.
До недоліків крилевих і верхніх заборником слід віднести додаткові втрати швидкісного напору на поворот струменя і вага конструкції, пов'язане з компенсацією вирізів, утворених в крилі і фюзеляжі для проходу повітряних каналів.
2. Розміщення двигунів на крилі (рис. 1, г - з, к).
Двигуни можуть розташовуватися в кореневій частині крила або на консолі. До переваг розташування двигунів у кореневої частини крила (е, ж) слід віднести порівняно невелике додаткове опір, обумовлене їх установкою, і малий вплив на балансування літака відмови одного з двигунів. При цьому двигуни можуть розташовуватися або позаду основного силового набору крила (е), або всередині силового кесона (іт) - В останньому випадку вони краще вписуються в обводи крила, але вага конструкції виходить більшим, головним чином, через необхідність створення монтажних люків у силових панелях, крила.
До недоліків розташування двигунів в корені крила слід віднести значні вібраційні навантаження обшивки фюзеляжу від реактивного струменя, високий рівень шуму в кабіні, небезпека поширення пожежі від двигунів на кабіну і паливні відсіки.
При розташуванні двигунів в середній частині і на кінці крила (з) ці недоліки частково усуваються. Двигуни, рознесені по розмаху крила, забезпечують розвантаження крила в польоті, завдяки чому вага конструкції крила знижується.
Широке поширення отримала схема з розташуванням двигунів на пілонах під крилом (к). До переваг такої схеми можна віднести наступне:
- Висока аеродинамічна якість крила;
- Малі втрати на всмоктуванні (лобовий повітрозабірник) і на вихлопі (немає подовжувальною труби);
- Збільшення критичної швидкості флаттера за рахунок зміщення вперед центрів тяжіння перерізів крила, в яких розміщені двигуни;
- Зручні підходи до двигуна.
У той же час розміщення двигунів на пілонах має і недоліки:
- Збільшується опір літака;
-Тяга двигунів впливає не тільки на шляхову, але і на поздовжню стійкість літака;
- Збільшується висота шасі, особливо на літаках із стрілоподібним крилом, що мають негативне поперечне V;
- Збільшується ймовірність виходу з ладу двигунів через попадання в повітрозабірники твердих часток з поверхні аеродрому.
3. Розміщення двигунів на горизонтальних пілонах з боків хвостової частини фюзеляжу (Рис. 1 і).
Ця схема має такі переваги:
- Відсутність на крилі гондол сприяє підвищенню його аеродинамічного якості і більш ефективному використанню механізації;
- Близькість двигунів до площини симетрії літака полегшує, політ при відмові одного з них;
- Обсяг крила звільняється для розміщення палива;
- Знижується рівень шуму і вібрацій в кабіні;
- Знижується можливість попадання у двигун частинок грунту під час пробігу та розбігу літака.
Разом з тим, ця схема приводить до деякого збільшення ваги конструкції фюзеляжу і ваги крила, яке в цьому випадку не має розвантаження від масових сил двигунів.
Рис.1 Схеми розміщення двигунів на літаку.
4. Гондоли і пілони.
Для зменшення лобового опору двигуни і приєднані до них агрегати полягають в обтічні гондоли. Гондоли оберігають двигун і його агрегати від корозії, забруднення та механічних пошкоджень. Повітрозабірник гондоли забезпечує використання кінетичної енергії потоку, що набігає і підведення до двигуна повітря з вирівнюванням поля швидкостей для нормальної роботи компресора ВРД
або охолодження поршневого двигуна.
Рис. 2. Схема навантаження стрижневого кріплення ТВД:
P x, P y, P z - Навантаження, що діють на ДУ; Р 1 x, P 1 y, P 1 z - Сили, які сприймаються передніми вузлами ферми; Р р - сила, сприйнята задніми вузлами ферми; M y г М z г - гіроскопа етичні моменти; М x д - Реактивний момент
Рис. 3. Конструкція несиметричного кріплення рухових установок до фюзеляжу (Ту-154):
2 - силові шпангоути гондоли, 3 - поздовжня балка, 4, 5, б - підкоси передньої площини кріплення двигуна; 7 - поздовжній підкіс; 8, 9-підкоси задньої площини кріплення двигуна; 10 - кульовий шарнір заднього кріплення; Il - Кульовий шарнір креп лення підкоса до цапфи двигуна; 12, 13 - вузли кріплення силових шпангоутів гондоли до фюзеляжу. Конструкція, безпосередньо закриває двигун, називається капотом. Гондоли повинні забезпечувати зручний доступ до двигуна і агрегатів, розташованим на ньому, для огляду, заміни та технічного обслуговування. Для цього вони мають системи легко-знімних або відкидних кришок. Гондоли двигунів є тонкостінні конструкції, аналогічні конструкції фюзеляжу.
5. Силові схеми гондол можуть бути двох типів.
Гондола полумонококовой конструкції складається з жорстких панелей, що утворюють замкнуту силову оболонку. Така конструкція сприймає повітряні навантаження і масові сили і кріпиться до планера або підвісці двигуна. Навантаження ж від двигуна передаються на планер (безпосередньо на крило, фюзеляж або пілон).
Каркасна конструкція відрізняється тим, що має силовий каркас. Гондола такої конструкції сприймає також навантаження від двигуна і передає їх на планер.
На рис. 4 показана гондола ТРД на вертикальному пілоні під крилом. На малюнку видно схожість конструкцій гондоли і фюзеляжу, пілона і крила.
Особливістю конструкції і компоновки гондол ТВД є специфічна конфігурація передньої частини, обумовлена наявністю обтічника втулки гвинта і редуктора.
6. Міцність гондол, пілонів і кріплень обладнання силових установок.
Гондоли двигунів, повітрозабірники, які навантажуються в основному аеродинамічними силами, особливо значними при дії швидкісного напору q max max у випадках навантаження А 'і D'. Тому їх конструкція схожа з конструкцією фюзеляжу. Для глушіння шуму від двигуна використовується тришарова обшивка зі стільниковим заповнювачем.
Конструкції пілонів мають ті ж внутрішні силові елементи, що й конструкція крила, досить сильні для сприйняття великих навантажень від рухової установки і гондоли і передачі їх на крило або фюзеляж.
Міцність конструкції і кріплень обладнання силових установок (баки, трубопроводи, агрегати) перевіряється у відповідності з випадками навантаження за НЛГС частин планера ЛА, де вони встановлені.
Оскільки гондоли, пілони та частини обладнання силових установок безпосередньо з'єднуються з двигуном, вони відчувають
значні вібраційні впливу, що може позначитися на стані конструкції (ослаблення затягування болтів і заклепок, освіта люфтів і тріщин) і ресурсі. Тому необхідно вживати заходів захисту від вібрацій.
Рис. 4. Гондола ТРД на вертикальному пілоні під крилом
Література:
1. Конструкція і міцність літаків, В. М. Зайцев, Г.Н. Ночовкіна - Київ 1974 р .
2. Конструкція і міцність літальних апаратів цивільної авіації, К.Д. Миртова, Ж.С. Черненко - Москва 1991.
3. Конструкція літаків, Г. І. Житомирський - Москва «Машинобудування» 1991 р .
Державна льотна академія України
Контрольна робота
з дисципліни
основи конструкції авіаційної техніки
на тему:
«Призначення і особливості конструкції гондол і пілонів літака»
Виконав курсант 662 к / о
Никашина В.М.
Перевірив викладач:
Соболь О.Ю
Кіровоград 2008
Зміст:
1. Розміщення двигунів у фюзеляжі;
2. Розміщення двигунів на крилі;
3. Розміщення двигунів на горизонтальних пілонах з боків хвостової частини фюзеляжу;
4. Гондоли і пілони;
5. Силові схеми гондол;
6. Міцність гондол, пілонів;
7. Література.
Компонування двигунів на літаку досить різноманітна. Вибір тієї або іншої схеми визначається типом двигунів, їх числом і габаритами, а також типом літака, його льотно-технічними даними та умовами базування. Деякі можливі схеми розміщення двигунів на літаку показані на рис. 1
1.Розміщення двигунів у фюзеляжі (рис. 1, а - д) забезпечує літаку мінімальний додатковий опір від рухової установки і невеликий вплив на стійкість і керованість літака. При цьому практично відсутній вплив струменя вихлопних газів на хвостове оперення. Вага конструкції вузлів кріплення двигуна виходить невеликим.
Повітря до двигуна подається каналами від повітрязабірників, які можуть бути розташовані в носовій частині фюзеляжу (а), з боків фюзеляжу (б), в кореневих частинах крила (в) або зверху фюзеляжу (г, д).
Найбільш високий ступінь використання швидкісного напору забезпечує лобовій повітрозабірник (рис. 1, а), так як він обтекаєтся невозмущенном потоком. При великій довжині фюзеляжу можуть виявитися більш вигідними бічні, крилевих або верхні повітрозабірники. Застосування таких вхідних пристроїв сприяє зменшенню довжини повітряних каналів. При цьому також спрощується розміщення агрегатів устаткування і озброєння в носовій частині фюзеляжу і поліпшується огляд екіпажу.
Для зниження втрат на вході в повітрозабірник передбачають систему отсоса прикордонного шару.
До недоліків крилевих і верхніх заборником слід віднести додаткові втрати швидкісного напору на поворот струменя і вага конструкції, пов'язане з компенсацією вирізів, утворених в крилі і фюзеляжі для проходу повітряних каналів.
2. Розміщення двигунів на крилі (рис. 1, г - з, к).
Двигуни можуть розташовуватися в кореневій частині крила або на консолі. До переваг розташування двигунів у кореневої частини крила (е, ж) слід віднести порівняно невелике додаткове опір, обумовлене їх установкою, і малий вплив на балансування літака відмови одного з двигунів. При цьому двигуни можуть розташовуватися або позаду основного силового набору крила (е), або всередині силового кесона (іт) - В останньому випадку вони краще вписуються в обводи крила, але вага конструкції виходить більшим, головним чином, через необхідність створення монтажних люків у силових панелях, крила.
До недоліків розташування двигунів в корені крила слід віднести значні вібраційні навантаження обшивки фюзеляжу від реактивного струменя, високий рівень шуму в кабіні, небезпека поширення пожежі від двигунів на кабіну і паливні відсіки.
При розташуванні двигунів в середній частині і на кінці крила (з) ці недоліки частково усуваються. Двигуни, рознесені по розмаху крила, забезпечують розвантаження крила в польоті, завдяки чому вага конструкції крила знижується.
Широке поширення отримала схема з розташуванням двигунів на пілонах під крилом (к). До переваг такої схеми можна віднести наступне:
- Висока аеродинамічна якість крила;
- Малі втрати на всмоктуванні (лобовий повітрозабірник) і на вихлопі (немає подовжувальною труби);
- Збільшення критичної швидкості флаттера за рахунок зміщення вперед центрів тяжіння перерізів крила, в яких розміщені двигуни;
- Зручні підходи до двигуна.
У той же час розміщення двигунів на пілонах має і недоліки:
- Збільшується опір літака;
-Тяга двигунів впливає не тільки на шляхову, але і на поздовжню стійкість літака;
- Збільшується висота шасі, особливо на літаках із стрілоподібним крилом, що мають негативне поперечне V;
- Збільшується ймовірність виходу з ладу двигунів через попадання в повітрозабірники твердих часток з поверхні аеродрому.
3. Розміщення двигунів на горизонтальних пілонах з боків хвостової частини фюзеляжу (Рис. 1 і).
Ця схема має такі переваги:
- Відсутність на крилі гондол сприяє підвищенню його аеродинамічного якості і більш ефективному використанню механізації;
- Близькість двигунів до площини симетрії літака полегшує, політ при відмові одного з них;
- Обсяг крила звільняється для розміщення палива;
- Знижується рівень шуму і вібрацій в кабіні;
- Знижується можливість попадання у двигун частинок грунту під час пробігу та розбігу літака.
Разом з тим, ця схема приводить до деякого збільшення ваги конструкції фюзеляжу і ваги крила, яке в цьому випадку не має розвантаження від масових сил двигунів.
Рис.1 Схеми розміщення двигунів на літаку.
4. Гондоли і пілони.
Для зменшення лобового опору двигуни і приєднані до них агрегати полягають в обтічні гондоли. Гондоли оберігають двигун і його агрегати від корозії, забруднення та механічних пошкоджень. Повітрозабірник гондоли забезпечує використання кінетичної енергії потоку, що набігає і підведення до двигуна повітря з вирівнюванням поля швидкостей для нормальної роботи компресора ВРД
Рис. 2. Схема навантаження стрижневого кріплення ТВД:
Рис. 3. Конструкція несиметричного кріплення рухових установок до фюзеляжу (Ту-154):
2 - силові шпангоути гондоли, 3 - поздовжня балка, 4, 5, б - підкоси передньої площини кріплення двигуна; 7 - поздовжній підкіс; 8, 9-підкоси задньої площини кріплення двигуна; 10 - кульовий шарнір заднього кріплення; Il - Кульовий шарнір креп лення підкоса до цапфи двигуна; 12, 13 - вузли кріплення силових шпангоутів гондоли до фюзеляжу. Конструкція, безпосередньо закриває двигун, називається капотом. Гондоли повинні забезпечувати зручний доступ до двигуна і агрегатів, розташованим на ньому, для огляду, заміни та технічного обслуговування. Для цього вони мають системи легко-знімних або відкидних кришок. Гондоли двигунів є тонкостінні конструкції, аналогічні конструкції фюзеляжу.
5. Силові схеми гондол можуть бути двох типів.
Гондола полумонококовой конструкції складається з жорстких панелей, що утворюють замкнуту силову оболонку. Така конструкція сприймає повітряні навантаження і масові сили і кріпиться до планера або підвісці двигуна. Навантаження ж від двигуна передаються на планер (безпосередньо на крило, фюзеляж або пілон).
Каркасна конструкція відрізняється тим, що має силовий каркас. Гондола такої конструкції сприймає також навантаження від двигуна і передає їх на планер.
На рис. 4 показана гондола ТРД на вертикальному пілоні під крилом. На малюнку видно схожість конструкцій гондоли і фюзеляжу, пілона і крила.
Особливістю конструкції і компоновки гондол ТВД є специфічна конфігурація передньої частини, обумовлена наявністю обтічника втулки гвинта і редуктора.
6. Міцність гондол, пілонів і кріплень обладнання силових установок.
Гондоли двигунів, повітрозабірники, які навантажуються в основному аеродинамічними силами, особливо значними при дії швидкісного напору q max max у випадках навантаження А 'і D'. Тому їх конструкція схожа з конструкцією фюзеляжу. Для глушіння шуму від двигуна використовується тришарова обшивка зі стільниковим заповнювачем.
Конструкції пілонів мають ті ж внутрішні силові елементи, що й конструкція крила, досить сильні для сприйняття великих навантажень від рухової установки і гондоли і передачі їх на крило або фюзеляж.
Міцність конструкції і кріплень обладнання силових установок (баки, трубопроводи, агрегати) перевіряється у відповідності з випадками навантаження за НЛГС частин планера ЛА, де вони встановлені.
Оскільки гондоли, пілони та частини обладнання силових установок безпосередньо з'єднуються з двигуном, вони відчувають
значні вібраційні впливу, що може позначитися на стані конструкції (ослаблення затягування болтів і заклепок, освіта люфтів і тріщин) і ресурсі. Тому необхідно вживати заходів захисту від вібрацій.
Рис. 4. Гондола ТРД на вертикальному пілоні під крилом
Література:
1. Конструкція і міцність літаків, В. М. Зайцев, Г.Н. Ночовкіна - Київ
2. Конструкція і міцність літальних апаратів цивільної авіації, К.Д. Миртова, Ж.С. Черненко - Москва 1991.
3. Конструкція літаків, Г. І. Житомирський - Москва «Машинобудування»