Загальне знання повітряних суден. Планер літального апарата

Содержание

Слайд 2

Вимоги до ведення конспекту Зразок підписання конспекту

Вимоги до ведення конспекту

Зразок підписання конспекту

Слайд 3

Вимоги до ведення конспекту Вимоги до ведення конспекту Зошит в клітинку

Вимоги до ведення конспекту

Вимоги до ведення конспекту
Зошит в клітинку (48 аркушів)

А4.
Другий лист зошита підписано особисто чорною ручкою
Тема - червоною ручкою.
Поля (4 клітини, якщо нема)– червоною ручкою.
Визначення - чорною ручкою.
Формули - зеленою (червоною) ручкою.
Малюнки - намальовані особисто кольоровими олівцями (ручками).
Слайд 4

Змістовий модуль 13. Планер літального апарата. Заняття 1. ПЛАНЕР ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА

Змістовий модуль 13. Планер літального апарата.

Заняття 1. ПЛАНЕР ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА

Слайд 5

Навчальні питання: 1. Призначення та загальна характеристика частин планера. 2. Навантаження

Навчальні питання:

1. Призначення та загальна характеристика частин планера.
2. Навантаження частин планера

та внутрішні силові фактори в їх перерізах.
3. Основні принципи створення конструкції частин планера.
Слайд 6

Навчальні питання: 4. Основні силові елементи конструкції планера та їх робота

Навчальні питання:

4. Основні силові елементи конструкції планера та їх робота під

навантаженням.
5. Обмеження обумовлені міцністю планера та їх фізична суть.
6. Можливі несправності планера, їх прояв та наслідки.
7. Дії екіпажу при експлуатаційних та бойових пошкодженнях.
Слайд 7

Навчальна література 10. Туркин К.Д. Конструкция летательных аппаратов, ч. І, II.,

Навчальна література

10. Туркин К.Д. Конструкция летательных аппаратов, ч. І, II., М.:

ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1985. с. 116-122; 145-176,228-236, 245-262.
11. Шевченко С.В., Тарасцев А.Г. Конструкція та міцність літальних апаратів,ч.І, ІІ.– Х.: ХУПС, 2007 с. 71-85, 92-96;114-142
Слайд 8

1. Призначення та загальна характеристика частин планера

1. Призначення та загальна характеристика частин планера

Слайд 9

Під планером літака розуміють сукупність крила, фюзеляжу та оперення.

Під планером літака розуміють сукупність крила, фюзеляжу та оперення.

Слайд 10

Вспомогательные элементы для взлета и посадки Органы управения Аеродинамические поверхности

Вспомогательные элементы для взлета и посадки

Органы управения

Аеродинамические поверхности

Слайд 11

Крило також приймає участь в забезпеченні подовжньої стійкості, керованості з крену

Крило також приймає участь в забезпеченні подовжньої стійкості, керованості з крену

і може використовуватись для розміщення палива, двигунів, озброєння та інших вантажів.

Крило призначене для створення піднімальної сили, необхідної для забезпечення усіх режимів польоту та маневрів літака.

¯

Слайд 12

ОСНОВНІ ГЕОМЕТРИЧНІ ПАРАМЕТРИ КРИЛА Форма крила в плані характеризує проекцію крила

ОСНОВНІ ГЕОМЕТРИЧНІ ПАРАМЕТРИ КРИЛА

Форма крила в плані характеризує проекцію крила на

площину хорд.

прямокутна

трапецієподібна

стрілоподібна

трикутна

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

самолет франции Rafale М

самолет франции Rafale М

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Розглянемо стрілоподібне крило, його розміри характеризуються: - кореневою хордою - кінцевою

Розглянемо стрілоподібне крило, його розміри характеризуються:

- кореневою хордою

- кінцевою хордою


розмахом l – це відстань від лівої кінцевої хорди до правої

площею крила

стрілоподібністю по передній крайці крила

стрілоподібністю по задній крайці крила

Безрозмірні параметри крила:

-звуження

- подовження

l

Слайд 19

Поперечна форма крила в плані при виді спереду характеризується кутом поперечного

Поперечна форма крила в плані при виді спереду характеризується кутом поперечного


Слайд 20

Оперенням називають аеродинамічні поверхні, що забезпечують стійкість та керованість літака. Оперення буває горизонтальне та вертикальне.

Оперенням називають аеродинамічні поверхні, що забезпечують стійкість та керованість літака.
Оперення

буває горизонтальне та вертикальне.
Слайд 21

Горизонтальне оперення забезпечує поздовжню стійкість та керованість та виготовляється у вигляді:

Горизонтальне оперення забезпечує поздовжню стійкість та керованість та виготовляється у вигляді:

нерухомого

стабілізатора з рулем висоти (на дозвукових літаках);
переставного стабілізатора з рулем висоти (на білязвукових літаках ( Су-25, Як-28 );
керованого (поворотного) стабілізатора (на всіх надзвукових літаках).
Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Слайд 27

Слайд 28

В залежності від розміщення горизонтального оперення відносно крила розрізняють декілька схем літаків:

В залежності від розміщення горизонтального оперення відносно крила розрізняють декілька схем

літаків:
Слайд 29

Вертикальне оперення забезпечує шляхову стійкість та керованість літака та виготовляється у

Вертикальне оперення забезпечує шляхову стійкість та керованість літака та виготовляється у

вигляді одного або декількох кілів з рулями напрямку.
Слайд 30

На деяких сучасних літаках для підвищення маневрених характеристик може встановлю-ватись додаткове

На деяких сучасних літаках для підвищення маневрених характеристик може встановлю-ватись додаткове

переднє горизонтальне та (або) вертикальне оперення.

Зовнішні форми та основні параметри оперення і принципи їх вибору аналогічні крилу

Слайд 31

Фюзеляж призначений для розміщення екіпажу, обладнання, озброєння, двигунів, палива та інших

Фюзеляж призначений для розміщення екіпажу, обладнання, озброєння, двигунів, палива та інших

вантажів.
Він являє собою силову базу, до якщо кріпиться крило, оперення, шасі та інші частини ЛА.

Зовнішні форми фюзеляжу (форма поперечного перерізу, діаметр, подовження) визначаються з умови отримання мінімального опору при забезпеченні достатніх об'ємів для розміщення всіх необхідних вантажів.

Слайд 32

2. Навантаження частин планера та внутрішні силові фактори в їх перерізах

2. Навантаження частин планера та внутрішні силові фактори в їх перерізах

Слайд 33

Крило літака в польоті в загальному випадку навантажується: розподіленим повітряним навантаженням

Крило літака в польоті в загальному випадку навантажується:

розподіленим повітряним навантаженням qп;
розподіленим

масовим навантаженням власної маси конструкції qк;
зосередженими масовими навантаженнями від розміщених у крилі (прикріплених) агрегатів Pагр і;
реакціями Rфі у вузлах кріплення крила до фюзеляжу.
Слайд 34

Рівнодійна повітряного навантаження Рп дорівнює піднімальній силі крила де G -

Рівнодійна повітряного навантаження Рп дорівнює піднімальній силі крила

де G - вага

літака,
ne - експлуатаційне перевантаження.


Рп = Y = G·ne

Слайд 35

Рис.4.1

Рис.4.1

Слайд 36

В результаті дії зовнішніх навантажень та реакцій в розрізах крила виникають

В результаті дії зовнішніх навантажень та реакцій в розрізах крила виникають

внутрішні силові фактори:
поперечна сила Qy (Qx) ,
згинальний момент Mзг (Mx, My),
крутний момент Mкр.
Слайд 37

Момент крутіння обумовлений тим, що ліні дії навантажень (qп, qк, Pагр

Момент крутіння обумовлений тим, що ліні дії навантажень (qп, qк, Pагр

) в загальному випадку не проходять через вісь жорсткості.

Віссю жорсткості називається така уявна лінія, що сили які проходять через неї викликають тільки згинання конструкції (перерізи конструкції переміщуються без повороту).

Слайд 38

Розміщення вантажів у крилі зменшує його навантаження у польоті. При посадці

Розміщення вантажів у крилі зменшує його навантаження у польоті. При посадці

це може привести до збільшення навантажень, однак в цілому розміщення палива, озброєння та інших вантажів в крилі приводить до збільшення його маси.
У раціонально спроектованої конструкції розміри перерізів елементів, які сприймають внутрішні силові фактори, змінюються вздовж розмаху крила.

З аналізу епюр внутрішніх силових факторів крила можна зробити ряд важливих висновків

Слайд 39

Горизонтальне та вертикальне оперення літака в загальному випадку навантажується: розподіленим повітряним

Горизонтальне та вертикальне оперення літака в загальному випадку навантажується:

розподіленим повітряним навантаженням

qп;
розподіленим масовим навантаженням власної маси конструкції qк;
навантаженням від прикріплених агрегатів (наприклад, кіль при розміщенні на ньому горизонтального оперення);
реакціями в вузлах кріплення до фюзеляжу (до кіля, до крила).
Слайд 40

врівноважуюче навантаження Pго вр, Pво вр (забезпечує рівновагу літака по моментах);

врівноважуюче навантаження Pго вр, Pво вр (забезпечує рівновагу літака по моментах);
маневрене навантаження

Pго ман, Pво ман (діє при відхиленні рульових поверхонь при здійсненні маневрів);
навантаження від повітряних поривів Pго нп, Pво нп (виникають внаслідок дії на оперення поривів повітря).

Основними навантаженнями для оперення являються розподілені аеродинамічні навантаження.
Для визначення їх рівнодійної розглядають:

Слайд 41

Основними навантаженнями фюзеляжу являються: зосереджені сили та моменти, які передаються від

Основними навантаженнями фюзеляжу являються:

зосереджені сили та моменти, які передаються від прикріплених

до нього частин: крила, оперення, шасі та інш.;
зусилля від вантажів та агрегатів, розташованих в середині фюзеляжу або прикріплених до нього;
розподілені масові навантаження конструкції;
навантаження від надлишкового тиску в гермовідсіках;
розподілені аеродинамічні сили.
Слайд 42

При побудові епюр внутрішніх силових факторів фюзеляж розглядається як балка, навантажена

При побудові епюр внутрішніх силових факторів фюзеляж розглядається як балка, навантажена

наступними навантаженнями:

Масовими силами конструкції фюзеляжу

2. Силами від вантажів або агрегатів, розміщених у фюзеляжі:

3. Навантаженням від горизонтального оперення Рго, яке знаходиться з розрахунку навантаження оперення в розглядуваному розрахунковому випадку

Слайд 43

5. Врівноважується фюзеляж реакціями в вузлах кріплення крила (опорою для фюзеляжу

5. Врівноважується фюзеляж реакціями в вузлах кріплення крила (опорою для фюзеляжу

являється крило), тобто реакції та знаходяться з умови рівноваги фюзеляжу - балки, навантаженого вказаними вище силами.

4. Сили надлишкового тиску та аеродинамічні сили фюзеляжу, як правило, самоврівноважені і тому не впливають на епюри внутрішніх силових факторів, тобто на загальну міцність фюзеляжу. Їх враховують при розрахунках місцево міцності окремих елементів фюзеляжу (обшивки, люків, ліхтарів кабіни та інш.).

Слайд 44

можливість прикладання як розподілених так і зосереджених навантажень; сприйняття в будь

можливість прикладання як розподілених так і зосереджених навантажень;
сприйняття в будь якому

перерізі поперечних сил, згинальних та крутних моментів.

З аналізу навантаження частин планера можна зробити висновок, що конструкція крила, оперення та фюзеляжу повинна забезпечити:

Слайд 45

3. Основні принципи створення конструкції частин планера

3. Основні принципи створення конструкції частин планера

Слайд 46

Слайд 47

1. Конструкція крила, оперення та фюзеляжу виконується у вигляді тонкостінної підкріплено

1. Конструкція крила, оперення та фюзеляжу виконується у вигляді тонкостінної підкріплено

оболонки, одним з основних силових елементів якої являється обшивка.
Слайд 48

2. Необхідність поперечних підкріплюючих елементів. При роботі на згин поперечний переріз

2. Необхідність поперечних підкріплюючих елементів.

При роботі на згин поперечний переріз

тонкостінної конструкції намагається змінити свою форму (сплющитися). Для збереження форми перерізу незмінною в елементах планера встановлюють поперечні підкріплюючі елементи (нервюри в крилі та оперенні, шпангоути - у фюзеляжі), які являють собою тонкостінні конструкції.
Слайд 49

3. Використання проміжних елементів для перетворення зосереджених сил в розосереджені. Тонкостінні

3. Використання проміжних елементів для перетворення зосереджених сил в розосереджені.

Тонкостінні

конструкції (обшивка, стінки нервюр та шпангоутів) нездатні сприймати значні зосереджені сили.
Тому в місцях прикладання зосереджених сил повинні встановлюватись спеціальні елементи, які перетворюють їх в розосереджені (можливо і навпаки). Такими елементами являються, стійки, силові нервюри та силові шпангоути.
Слайд 50

4. Тонкостінні конструкції сприймають тільки ті сили, які лежать в їх

4. Тонкостінні конструкції сприймають тільки ті сили, які лежать в їх

площині

Для сприйняття поперечно сили крило повинно мати одну або декілька вертикальних стінок.
Часто до стінки кріплять достатньо масивні пояси. Такий поздовжній елемент називається лонжероном.
Лонжерон закінчується вузлами кріплення крила до фюзеляжу.

Слайд 51

5. Застосування елементів, які підкріплюють обшивку та інші тонкостінні конструкції Тонкостінні

5. Застосування елементів, які підкріплюють обшивку та інші тонкостінні конструкції

Тонкостінні елементи

при роботі на стискання та зсув можуть втрачати стійкість.
Несуча здатність тонкостінного елемента може бути підвищена збільшенням частоти постановок підкріплюючих елементів.
Підкріплюючими елементами для обшивки являються нервюри (шпангоути) та стрингери, для стінок нервюр - стійки.
Слайд 52

6. Сили від точки прикладання до місця врівноваження повинні передаватись найкоротшим

6. Сили від точки прикладання до місця врівноваження повинні передаватись найкоротшим

шляхом. В цьому випадку конструкція отримується більш легкою
Слайд 53

7. Для передачі моменту крутіння бажано мати замкнений контур можливо більшої

7. Для передачі моменту крутіння бажано мати замкнений контур можливо більшої

площі.

У зв'язку з цим в елементах планера намагаються по можливості зберегти замкненість контуру, роблячи в них мінімальну кількість вирізів.
Там, де виріз все ж необхідний, контур розмикається, конструкцію приходиться значно підсилювати, встановлюючи додаткові поздовжні та поперечні елементи

Слайд 54

8. Для зменшення маси та кількості елементів конструкції доцільно щоб один

8. Для зменшення маси та кількості елементів конструкції доцільно щоб один

і той же елемент виконував декілька функцій.

Як приклад можна привести обшивку крила, яка одночасно являється стінками паливного бака.

Слайд 55

9. Передачу навантажень бажано здійснювати елементами, які працюють на розтягання -

9. Передачу навантажень бажано здійснювати елементами, які працюють на розтягання -

стискання або зсув, уникати по можливості елементів, які працюють на згинання
Слайд 56

4. Основні силові елементи конструкції планера та їх робота під навантаженням.

4. Основні силові елементи конструкції планера та їх робота під навантаженням.

Слайд 57

4.1 Конструкція та робота елементів крила

4.1 Конструкція та робота елементів крила

Слайд 58

Основними силовими елементами крила є: - обшивка; - стрингери; - лонжерони або стінки; - нервюри. Рис.4.3

Основними силовими елементами крила є:

- обшивка;
- стрингери;
- лонжерони або стінки;
- нервюри.

Рис.4.3

Слайд 59

Призначення елементів конструкції крила надає крилу обтічну форму; безпосередньо сприймає повітряне

Призначення елементів конструкції крила

надає крилу обтічну форму;
безпосередньо сприймає повітряне навантаження

та передає його на стрингери та нервюри;
працює на зсув від крутного моменту;
працює на розтягання - стискання при сприйнятті згинального моменту.

Обшивка

Обшивка виготовляється у вигляді листків різної товщини (від 0,8 до 12 мм) або пресованих панелей.

Слайд 60

сприймають від обшивки та передають на нервюри повітряне навантаження; підкріплюють обшивку,

сприймають від обшивки та передають на нервюри повітряне навантаження;
підкріплюють обшивку, підвищуючи

її критичні напруження при стисканні або зсуві та зменшуючи її деформації від місцевого повітряного навантаження;
працюють на розтягання або стискання при згинанні крила (сприйнятті згинального моменту).

Стрингери

Виготовляються із пресованих або гнутих профілів з різними поперечними перерізами

Слайд 61

забезпечують збереження заданої форми профілю крила; передають місцеві навантаження на лонжерони

забезпечують збереження заданої форми профілю крила;
передають місцеві навантаження на лонжерони та

обшивку у вигляді потоків дотичних зусиль;
підкріплюють обшивку та стрингери, збільшуючи їх критичні напруження.

Нормальні нервюри

Виготовляються із пресованих або гнутих профілів з різними поперечними перерізами

Слайд 62

крім функцій нормальних нервюр, трансформують зосередженні навантаження від прикріплених до них

крім функцій нормальних нервюр, трансформують зосередженні навантаження від прикріплених до них

агрегатів у розподілені та передають їх на лонжерони та обшивку.

Підсилені нервюри

Виготовляються нервюри у вигляді тонкостінної балки, яка має пояси та стінку.

Слайд 63

ПОЯСИ сприймають згинальний момент (разом зі стрингерами та обшивкою) працюючи при

ПОЯСИ сприймають згинальний момент (разом зі стрингерами та обшивкою) працюючи при

цьому на розтягання - стискання.
СТІНКИ сприймають поперечну силу та приймають участь у сприйнятті крутного моменту, замикаючи контур крила.

Лонжерони -

Для забезпечення нормальної роботи під навантаженням усі елементи крила повинні бути надійно з'єднані між собою: - стрингери - з обшивкою та нервюрами, - нервюри - з обшивкою, стрингерами та стінками лонжеронів і т.д.).

це двопоясні поздовжні балки, які складаються зі стінки та поясів.

Слайд 64

Такі крила мають міцні пояси лонжеронів, порівняно слабкі стрингери та тонку

Такі крила мають міцні пояси лонжеронів, порівняно слабкі стрингери та тонку

обшивку (товщина обшивки вибирається з умови сприйняття крутного моменту й не перевищує 1,5...2 мм).
Кріплення лонжеронного крила до фюзеляжу здійснюється за допомогою декількох потужних вузлів, якими закінчуються лонжерони.

В залежності від особливостей виконання окремих силових елементів крила можуть бути лонжеронними або моноблочними:

У лонжеронних крил

основна частина згинального моменту сприймається лонжеронами.

Слайд 65

Такі крила мають товсту обшивку (до 10...12 мм), порівняно потужні стрингери,

Такі крила мають товсту обшивку (до 10...12 мм), порівняно потужні стрингери,

а пояси їх лонжеронів практично відсутні (за площею перерізу співвимірні зі стрингерами).
З'єднання моноблочних крил із фюзеляжем (центропланом) здійснюється за допомогою багатоболтового з'єднання по всьому контуру перерізу.

У моноблочних крил

основна частина згинального моменту сприймається обшивкою та стрингерами.

Слайд 66

4.2 Конструкція та робота елементів фюзеляжу

4.2 Конструкція та робота елементів фюзеляжу

Слайд 67

Конструктивно фюзеляжі виконуються у вигляді тонкостінних оболонок Рис.4.8 А - лонжероны;

Конструктивно фюзеляжі виконуються у вигляді тонкостінних оболонок

Рис.4.8

А - лонжероны; 
В - стрингеры; 
С - шпангоуты;
 D - внешняя оболочка.

Слайд 68

5 Обмеження, обумовлені міцністю планера та їх фізична суть

5 Обмеження, обумовлені міцністю планера та їх фізична суть

Слайд 69

Під загальною міцністю частини планера розуміють здатність елементів її конструкції сприймати

Під загальною міцністю частини планера розуміють здатність елементів її конструкції сприймати

згинальні та крутні моменти, а також поперечну силу, тобто внутрішні силові фактори, які являються результатом дії усіх навантажень.
Під місцевою міцністю розуміють здатність окремих елементів конструкції сприймати місцеві навантаження та передавати їх на інші силові елементи.
Слайд 70

Величини внутрішніх силових факторів в основному визначаються величиною перевантаження. Що стосується

Величини внутрішніх силових факторів в основному визначаються величиною перевантаження.
Що стосується

місцевих навантажень, то їхня величина у більшій ступені залежить від швидкості польоту.
У зв'язку з цим виникає необхідність обмежувати як величину перевантаження, так і швидкість польоту.
Слайд 71

При зростанні ваги літака збільшуються і навантаження на фюзеляж. Тому обмеження

При зростанні ваги літака збільшуються і навантаження на фюзеляж.
Тому обмеження

ваги літака може бути обмежене не тільки міцністю крила, але і міцністю фюзеляжу.
Так для військово-транспортних літаків існують не тільки обмеження загальної ваги, але і ваги вантажу який перевозиться.
Слайд 72

Деякі агрегати літака (наприклад закрилки) використовуються тільки на злітно-посадочних режимах, коли

Деякі агрегати літака (наприклад закрилки) використовуються тільки на злітно-посадочних режимах, коли

швидкість польоту не велика. Виготовляти їх більш міцними (щоб вони витримували навантаження аж до максимальної швидкості польоту) і, отже, більш важкими, недоцільно.
У зв'язку з цим практично на усіх літаках існують обмеження з швидкості:
- з випущеними закрилками;
- з випущеними шасі;
- при випуску та прибиранні шасі і т.д.
Слайд 73

Для надзвукових літаків може бути введено обмеження швидкості польоту з умови

Для надзвукових літаків може бути введено обмеження швидкості польоту з умови

нагріву конструкції.
Нагрів конструкції приводить до погіршення механічних характеристик матеріалів конструкції, до зменшення , а також до появи температурних напружень, що понижує як загальну, так і місцеву міцність конструкції.
Так, наприклад, для літака МиГ-25 політ з швидкістю V= 3000 км/год (число М=2,87) з умови неперегріву конструкції обмежений тривалістю не більш 5 хв.
Слайд 74

6. Можливі несправності планера, їх прояв та наслідки

6. Можливі несправності планера, їх прояв та наслідки

Слайд 75

Основними причинами появи несправностей планера являються: - перевищення експлуатаційних обмежень у

Основними причинами появи несправностей планера являються:
- перевищення експлуатаційних обмежень у

польоті або при грубій посадці;
- руйнування від втомленості елементів планера;
- недбале обслуговування та збереження літака на землі.

Недбале обслуговування може привести до пошкодження лакофарбових покриттів, залишенню подряпин за допомогою інструменту або цвяхами взуття і навіть до руйнування обшивки ударом драбини, падаючим інструментом і т.д. Поверхневі риски, подряпини є концентраторами напружень і особливо небезпечні для елементів, які працюють на повторні навантаження, так як при цьому значно знижується кількість циклів навантаження до руйнування.

Слайд 76

Перевищення швидкості, встановленої обмеженням може привести до : - руйнування або

Перевищення швидкості, встановленої обмеженням може привести до :
- руйнування або деформації

закрилків, стулок та щитків шасі;
- місцевого перенапруження обшивки (появи залишкових деформацій, ослаблення заклепок, виникнення тріщин та інш.)
Перевищення експлуатаційних перевантажень приводить до появи залишкових деформацій, в першу чергу на верхній панелі крила. При цьому утворюються залишкові хвилі із-за втрати стійкості обшивки та (або) стрингерів.
Слайд 77

При грубій посадці можливі пошкодження силових нервюр та шпангоутів, до яких

При грубій посадці можливі пошкодження силових нервюр та шпангоутів, до яких

кріпляться шасі, двигуни та інші масивні агрегати. Пошкодження проявляються у вигляді тріщин, овалізації отворів під болти та заклепки, навкісних хвиль на стінках лонжеронів, нервюр, шпангоутів та обшивці планера. Навкісні хвилі являються наслідком втрати стійкості тонких стінок при роботі на зсув.
Слайд 78

7. Дії екіпажу при експлуатаційних та бойових пошкодженнях

7. Дії екіпажу при експлуатаційних та бойових пошкодженнях