Классификация самолетов по аэродинамической схеме

Эта классификация определяется количеством и взаимным расположением несущих поверхностей. По взаимному расположению крыла и горизонтального оперения различают такие схемы:
- нормальная (классическая);
- «утка»;
- «бесхвостка»;
- «летающее крыло»;
- схема с передним и хвостовым ГО;
- конвертируемая схема.

В нормальной (классической) схеме ГО (рис. 1.7) расположено позади крыла.

Большинство самолетов мира выполняется по этой схеме. Достоинства нормальной схемы:
- крыло находится в чистом невозмущенном воздушном потоке и не затеняется оперением;
- носовая часть фюзеляжа короткая и не создает дестабилизирующий момент относительно оси OY по курсу, что позволяет уменьшить площадь вертикального оперения S_B₀ и его массу;
- улучшается для экипажа обзор передней полусферы.
Недостатки:
1. ГО находится в скошенном и возмущенном крылом потоке, что снижает его эффективность, вызывает необходимость повышения его площади и массы, а также вынос ГО из зоны возмущения вверх (на ВО) или вниз. Растет масса ВО и фюзеляжа.
2. Для обеспечения устойчивости полета самолета ГО должно создавать отрицательную подъемную силу, что снижает общую подъемную силу самолета
, требует увеличения Sкрыла и его массы. Признак устойчивости - расположение центра давления (фокуса) позади центра массы самолета. В случае, когда ц.м. самолета оказывается позади фокуса, схема становится неустойчивой, но тогда положительная. Такая схема может использоваться для маневренных самолетов (истребителей) с автоматической системой управления. Неустойчивая схема применяется редко.

В схеме «утка» ГО расположено перед крылом, в носовой части фюзеляжа (рис. 1.8).

Достоинства схемы «утка»:
- ГО работает в невозмущенном потоке, что повышает его эффективность;
- для обеспечения устойчивого полета ГО создает положительную подъемную силу, что позволяет уменьшить площадь крыла и массу;
- в условиях срыва потока на ГО самолет автоматически переходит на меньшие углы атаки, что предотвращает штопор;
- с увеличением скорости полета фокус самолета смещается назад, но в меньшей степени, чем в классической схеме, что изменяет продольную статическую устойчивость незначительно, упрощая характеристики управляемости.

Недостатки:
- крыло находится в возмущенном позади ГО потоке, что снижает его эффективность;
- при срыве потока на ГО вследствие перехода на самолет автоматически переходит на меньшие углы атаки и «проседает» вследствие уменьшения , что особенно опасно на режимах взлета и посадки из-за близости земли;
- носовая часть фюзеляжа длинная для увеличения плеча ГО относительно ц.м., что увеличивает дестабилизирующий момент относительно оси ОУ, а также и его массу;
- ухудшается обзор нижней полусферы.

«Бесхвостка» не имеет ГО (рис. 1.9).

Достоинства схемы «бесхвостка»:
- уменьшается лобовое аэродинамическое сопротивление самолета, снижается расход топлива;
- увеличивается жесткость крыла на кручение за счет больших хорд, что улучшает характеристики аэроупругости ;
- повышаются характеристики маневренности.

Недостатки:
- для поперечной и продольной управляемости и балансировки функции РВ передаются элеронам, которые называют элевонами, при их отклонении вверх, как РВ, подъемная сила крыла уменьшается;
- совмещение органов управления относительно осей ОХ и OZ ухудшает характеристики управляемости самолета;
- плечо элевонов относительно ц.м. мало, что ухудшает управляемость относительно оси OZ, требуется увеличение площади элевонов, растет их масса;
- использование части средств механизации для балансировки самолета ухудшает его взлетно-посадочные характеристики.

Схема «летающее крыло» не имеет фюзеляжа, экипаж, грузы, оборудование находятся в крыле. Снижаются аэродинамическое сопротивление, масса конструкции, однако ухудшаются устойчивость, управляемость. Эта схема применяется редко.
Самолеты с ГО в хвостовой и носовой частях (рис. 1.10) фюзеляжа используют ГО также для управления подъемной силой самолета непосредственно. ГО совместно с закрылками крыла увеличивают подъемную силу, нос самолета поднимается, угол атаки крыла растет, хвостовое ГО для равновесия самолета создает также подъемную силу. Следовательно, происходит приращение подъемной силы без поворота самолета относительно продольной оси OZ. Самолет при этом просто поднимается вверх без всяких поворотов относительно ц.м. и наоборот, улучшаются

маневренность, ЛТХ. Эта схема применяется на маневренных самолетах.

На самолетах конвертируемой схемы (рис. 1.11) ГО расположено впереди крыла и выполняет функции дестабилизатора. Он уменьшает или исключает смещение фокуса на сверхзвуке, улучшает маневренность, повышает дальность полета, уменьшает расход топлива. На дозвуке дестабилизатор убирается в фюзеляж или переводится в режим флюгера.

Схемы вертолетов определяются в основном способом уравновешивания реактивного крутящего момента несущего винта с механическим приводом.
Различают:
- одновинтовую схему вертолета с рулевым винтом, вынесенным на хвостовую балку (рис. 1.12), около 94% вертолетов имеют такую схему;

- двухвинтовую соосную схему, когда два соосных несущих винта на одной оси вращаются в противоположные стороны (рис.1.13,а);
- двухвинтовую продольную или поперечную схему с несущими винтами, оси которых разнеесены в продольном или поперечном направлении, установлены на фюзеляже (рис. 1.13,6) или на крыльях и вращаются в противоположные стороны. Винтокрылы, вертолеты-самолеты и компрессорные несущие винты распространения не получили

Дата добавления: 2017-02-04; просмотров: 15459;