Основы конструкции самолета

- возможность посадки в режиме «авторотации» (при выключенном двигателе);

- возможность «висения» (полет с нулевой скоростью);

Основы конструкции самолета

Вертолет – это ЛА тяжелее воздуха совершающий полет за
счет тяги, создаваемой одним или несколькими несущими
винтами (НВ) по аэродинамическому принципу.

- сложность конструкции;

- малый ресурс узлов и агрегатов;

- возникновение момента вращения на фюзеляже;

Основы конструкции самолета

- сложность пилотирования из-за плохой устойчивости;

- склонность к вибрациям;

В режиме вертикального набора высоты, снижения или
«висения» плоскость
вращения НВ распо-
ложена горизонтально,
а центр масс вертолета
перемещается верти-
кально или неподвижен.

Основы конструкции самолета

Для обеспечения наклона плоскости НВ автомат перекоса
производит циклическое увеличение углов установки
лопастей α при прохождении ими заданной точки с после-
дующим возвращением α к его исходному значению.

Основы конструкции самолета

Вертолет c соосными НВ

Вертолет продольной схемы

Вертолет поперечной схемы

Основы конструкции самолета

Вертолет

Режим установившегося самовращения «авторотации»
является основным.
На режиме самовращения реактивный момент на
фюзеляже отсутствует, так как мощность, необходимая
для вращения НВ, создается потоком воздуха

С тянущим винтом

С толкающим винтом

СВВП объединяет достоинства самолета и вертолета и
имеет нулевую скорость отрыва и посадки

Недостатки:

- высокая относительная масса силовой установки

- низкая экономичность;

- малый ресурс двигателей.

- низкая относительная масса полезной нагрузки

СВВП с подъемными двигателями

СВВП с подъемно-маршевыми двигателями

СВВП с подъемными и подъемно-маршевыми двигателями

- энергетическую механизацию (обдув крыла и закрылков струей

газа из реактивного двигателя или от ВВ, струйные закрылки);

- применение аэродинамических схем с НУПС;

- маршевый двигатель с отклоняемым вектором тяги;

- повышенная тяговооруженность ;

Основы конструкции самолета

ЛА короткого взлета и посадки (СКВП)

Для реализации короткого взлета и посадки используют:

Для уменьшения недостатков СВВП используют самолеты
с коротким взлетом и посадкой (СКВП)

- увеличить массу полезной нагрузки;

- уменьшить время разгона до .

Основы конструкции самолета

ЛА короткого взлета и посадки (СКВП)

Реализация короткого взлета у СВВП позволяет:

Непосредственное управление
подъемной силой (НУПС)

В момент отрыва СВВП от повер-
хности вектор тяги отклоняется
вниз на нужный угол, а после
набора скорости принимает
горизонтальное направление.
Возможен взлет с трамплина.

- образуются скачки уплотнения на элементах планера ЛА;

- происходит интенсивный нагрев конструкции ЛА;

При обтекании ЛА сверхзвуковым потоком:

Особенности конструкции сверхзвуковых ЛА:

- стреловидное или треугольное крыло малой площади и удлинения;

- обтекаемые формы с минимальной площадью миделя ;

- заостренные передние кромки элементов конструкции (ЛА);

- тонкие профили крыла и оперения;

- регулируемый воздухозаборник двигателя;

- титановая и стальная обшивка (при );

- ТРД (ТРДД) с форсажной камерой.

Основы конструкции самолета

сопротивление летательного аппарата (ЛА);

Особенности конструкции сверхзвуковых ЛА:

- обшивку из жаропрочной стали.

Основы конструкции самолета

ЛА сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростей полета

установкой и крылом малого удлинения;

МВКЛА с гиперзвуковым самолетом -разгонщиком

Уравнение Циолковского (1903 г.):

где:

- стартовая масса ракеты;

- масса топлива (активная масса);

- масса конструкции (пассивная масса);

- скорость истечения (отброса) активной массы;

- приращение скорости ракеты.

При и

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Особенность ракеты

- все компоненты топлива находятся на борту ЛА,

поэтому работа РД не зависит от наличия или отсутствия атмосферы.

Наземные (тактические, оперативные, стратегические).

Ракеты

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Классификация ракет:

1.

- управляемые;

- самонаводящиеся.

а – «бесхвостка»;

Аэродинамические схемы:

б – «утка»;

в – нормальная схема;

г – крылатая.

3.

2.

1. Геофизические – для исследования верхних слоев
атмосферы и передачи полученных данных на землю;

2. Противоградовые – для доставки и распыления
специальных реагентов внутри потенциально градовых
облаков, с целью их конденсации и выпадения в виде;
дождя;

3. Сигнальные;

4. Космические – для вывода космических летательных
аппаратов (КЛА) и боевых блоков в космос и перемещения
их в космическом пространстве.

- ракеты с ракетным двигателем твердого топлива (РДТТ).

- боевой заряд с системой наведения и подрыва;

- КЛА, приборы и т. п. (гражданские ракеты)

- выдача команд на включение (выкл.)

и изменение тяги двигателей;

- изменение траектории движения ракеты

по командам СУ

- выдача управляющих команд на ОУ

Устройство ракеты

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Ракеты

Головная часть (ГЧ):

Система управления (СУ):

Органы управления (ОУ):

Основную долю по стоимости – полезная нагрузка.

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Ракеты

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Ракеты

Ракетоносители (РН) являются наиболее мощными
ракетами предназначенными для вывода в космическое
пространство космических летательных аппаратов (КЛА)
и боевых блоков межконтинентальных баллистических
ракет (МБР)

так как по мере выработки топлива быстро растет

относительная масса конструкции

резко снижается

В соотвествие с уравнением Циолковского приращение скорости

снижение приращения скорости

Для снижения стоимости каждого пуска конструкторы
стремятся создать КЛА многоразового использования.

Многоразовые воздушно-космические ЛА (МВКЛА) делают в
виде воздушно-космического ЛА, который выводится на орбиту
РН или выходит самостоятельно после предварительного
разгона дозвуковым или гиперзвуковым самолетом-носителем,
а затем, выполнив задачу в космосе, МВКЛА снижает скорость
до VЗемли, далее тормозится в атмосфере, и совершает посадку
«по- самолетному».

(требуется мощная и тяжелая тепловая защита конструкции);

- высокая начальная стоимость создания МВКЛА и сети аэродромов.

Недостатки МВКЛА:

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Ракеты

Первыми многоразовыми
космическими системами
стали«Спейс шатл» – косми-
ческий челнок (США)
и комплекс «Энергия – Буран»
(СССР)

Основная проблема – создание комбинированной силовой
установки для полета как в атмосфере, так и в космосе с
минимальным расходом топлива

1.

Сила тяжести (действует на АУТ и ПУТ),

2.

3.

где:

- гравитационный параметр;

- гравитационная постоянная;

Тяга двигателя (на АУТ);

Аэродинамическая сила (на АУТ);

Управляющие силы (на АУТ);

4.

5.

Сила инерции (на ПУТ).

- масса Земли;

- масса спутника.

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Движение КЛА в гравитационном поле Земли происходит
в одной плоскости, проходящей через центр масс Земли.
При плоском движении КЛА начальные условия движения
на ПУТ определяются значениями параметров в точке
выключения двигателя в конце АУТ – точке к

Параметры в точке к:

- расстояние от точки к
до центра масс Земли

- скорость в точке к

- угол бросания в точке к

где:

- эллиптическая

В зависимости от значений перечисленных параметров
в точке к траектория КЛА может быть в форме круга 1,
эллипса 2, параболы 3, гиперболы 4.

- первая космическая скорость

- круговая

- баллистическая

- парабаллическая

- гипербаллическая

где:

Частные случаи эллиптической орбиты:

- вторая космическая скорость

где:

- высота траектории.

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Движение КЛА в поле притяжения Земли

Основы конструкции самолета

ЛА различных типов

Движение КЛА в поле притяжения Земли