Максимальное значение потерь на балансировку имеет место на взлётно-посадочных режимах при выпущенной механизации крыла, когда пикирующий момент самолёта имеет максимальное значение. Например, самый массовый советский пассажирский самолёт при полностью выпущенной механизации имеет отрицательную подъёмную силу ГО, равную 25% веса самолёта. Значит, крыло данного самолёта переразмерено примерно на ту же величину. Таким образом, можно заключить, что все экономические и эксплуатационные показатели этого летательного аппарата, а именно массовая отдача, топливная эффективность, ресурс и т.д., мягко говоря, далеки
Аэродинамики нашли остроумный способ частичной компенсации потерь на балансировку, который заключается в следующем. ГО необходимо установить относительно крыла так, чтобы оно находилось в зоне максимального скоса потока от крыла. По теореме Жуковского подъёмная сила несущей поверхности всегда перпендикулярна вектору скорости набегающего потока. На рис. 2 видно, что вектор полной аэродинамической силы ГО даёт положительную проекцию на направление полёта самолёта, создавая, таким образом, силу тяги ГО. Исследования показывают, что данное техническое решение позволяет увеличить аэродинамическое качество самолёта на 0,5ЂЂЂ1 ед. Но на реальных компоновках не всегда удается обеспечить такой режим обтекания ГО, поэтому данный способ повышения аэродинамического качества самолётов классической схемы нельзя назвать универсальным.
1. Концептуальный кризис Достижения авиационной науки начала 21 века поистине грандиозны. За последние 10 лет созданы и вводятся в лётную эксплуатацию сверхтяжёлые пассажирские лайнеры, улучшены винтовые самолёты различных классов, разрабатываются и проходят испытания многочисленные административные самолёты, встают на крыло лёгкие реактивные самолёты, формируемые в рамках концепции «аэро-такси». Анализ современного состояния мирового парка дозвуковых транспортных самолётов показывает, что с каждым годом его численность будет неуклонно и быстро расти. В этих условиях для успешной конкуренции в авиационно-промышленном секторе экономики фирмы-разработчики самолётной техники должны искать не только новые конструктивно-технологические решения, обеспечивающие снижение себестоимости производства самолётов, но также и новые концептуально-компоновочные решения, направленные на повышение их целевой эффективности. В настоящее время резервы оптимизации облика транспортных самолётов заключаются в улучшении их местной аэродинамики, повышении технического уровня двигательных установок, а также в поиске новых решений в области материаловедения и технологий, обеспечивающих высокий уровень весового совершенства конструкций. Однако, процесс улучшения характеристик авиационной техники, обусловленный внедрением CAD/CFD-технологий (твердотельное моделирование и компьютерная газодинамика), позволяющих уже на ранних стадиях проектов выбирать рациональные схемные и конструктивно-технологические решения, стал замедляться: найдены новые аэродинамические профили и оптимизирована механизация крыла, сформулированы принципы построения рациональных структур авиационных конструкций, улучшена газодинамика двигателей. Что же дальше, неужели развитие самолёта пришло к своему логическому завершению? Отвечая на этот вопрос, можно справедливо утверждать, что эволюция самолёта в рамках нормальной, или классической, аэродинамической схемы действительно замедляется. А тот факт, что практически все транспортные самолёты построены по этой схеме, говорит о глубоком кризисе в области их концептуального проектирования. На авиационных выставках и салонах только обыватель находит огромное и пёстрое многообразие самолётной техники, опытный же специалист видит принципиально одинаковые самолёты, отличающиеся лишь по эксплуатационно-технологическим признакам, но имеющие общие концептуальные недостатки. 2. Классическая аэродинамическая схема самолёта: её достоинства и недостатки Рассмотрим преимущества и недостатки классической аэродинамической схемы. Напомним, что под термином «аэродинамическая схема самолёта» подразумевается способ обеспечения статической устойчивости и управляемости самолёта в канале тангажа. Главное и, пожалуй, единственное положительное свойство классической аэродинамической схемы заключается в том, что расположенное за крылом горизонтального оперения (ГО) позволяет без особых трудностей обеспечить продольную статическую устойчивость на больших углах атаки самолёта. Объясняется это тем, что ГО находится в скосе потока от крыла и угол атаки ГО всегда меньше, чем угол атаки крыла, на величину угла скоса потока. Несмотря на то, что ГО обтекается заторможенным потоком, всё-таки удаётся обеспечить нормальные запасы продольной статической устойчивости самолёта, так как срыв потока в первую очередь наступает на крыле. Основным недостатком классической аэродинамической схемы является наличие так называемых потерь на балансировку. Для выполнения условий безопасности полёта центровка самолёта определяется, исходя из необходимости обеспечения продольной статической устойчивости при брошенной ручке управления, т.е. со свободным рулём высоты. В итоге при зажатой ручке управления запас продольной статической устойчивости увеличивается, и при расположении центра давления крыла позади центра масс для балансировки самолёта требуется отрицательная подъёмная сила на ГО (рис. 1). Таким образом, результирующая подъёмная сила самолёта оказывается меньше, чем подъёмная сила крыла, на величину отрицательной подъёмной силы ГО.
«ФЛЮГЕРНАЯ УТКА»: АЛЬТЕРНАТИВНАЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ СХЕМА ДЛЯ ДОЗВУКОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ САМОЛЁТОВ 21 ВЕКА
Сайт посвящен самолетам серии "ЮАН" и схеме "Флюгерная утка" Заработал наш основной сайт по адресу: YUANAIRCRAFT.RU
Комментариев нет:
Отправить комментарий