Фюзеляж літака - студопедія
Фюзеляж літака призначений для розміщення екіпажу літака, корисного навантаження, обладнання, палива, двигунів, озброєння і т. Д. У силовому відношенні фюзеляж пов'язує між собою інші основні частини літака - крило, оперення, шасі, силову ус-тановки.
Вага конструкції фюзеляжу складає близько 40% ваги всієї конструкції літака, а його аеродинамічний опір - до 50% пол-ного опору літака.
При загальному проекти-ровании фюзеляжу вирішуються такі питання:
-вибір основних параметрів і розмірів фюзеляжу;
-вибір форми обводів носової і хвостової частин, і форми поперечного перерізу;
-вибір конструктивно-силової схеми фюзеляжу і ув'язка її з дру-шими агрегатами літака;
-визначення ваги фюзеляжу.
Вибір основних параметрів, розмірів і обводів фюзеляжу
Основними розмірами фюзеляжу є його довжина. діаметр. площа миделевого
перетину. довжина носової частини і довжина хвостової частини (рис.1).
Великий вплив на характеристики літака, особливо на аероді-наміческіх і вагові, надають
параметри фюзеляжу: -подовження фюзеляжу;
- подовження носової частини; - подовження хвостової частини.
Якщо поперечний переріз фюзеляжу некруглих, то при розрахунку замість береться
Вибір параметрів фюзеляжу у відриві від параметрів крила, оперення і шасі є прибл-женним рішенням завдання.
Подовження фюзеляжу. Величина подовження фюзеляжу і його частин () вибирається в першу чергу з аеродинамічних пові-ражений. Невиконання вимог аеродинаміки може значно (на одну-дві одиниці) зменшити аеродинамічний якість літака на основних режимах польоту.
Від подовження фюзеляжу, а також від подовження його носової і хво-СТОВ частин залежить величина критичного значення швидкості (). При проектуванні необхідно враховувати залежність фюзеляжу від пара-метрів. Очевидно, що число польоту для дозвукових літаків не повинно перевищувати фюзеляжу. Дане усло-віє зазвичай виконується, так як критична швидкість крила, як пра-вило, менше критичної швидкості фюзеляжу.
Для надзвукових літаків велике значення набуває удли-ня носової частини фюзеляжу, так як на величину хвильового опору глав-ное вплив робить форма носової частини тіла.
1-важкі літаки. 2-легкі літаки.
З аеродинамічних міркувань оптимальне значення подовження фюзеляжу і його частин (як для дозвукових, так і для надзвукових літаків) визначається мінімумом повного аеродинамічного опору-тивления.
На дозвукових швидкостях це в основному профільне опір (т. Е. Опір тертя і опір тиску), на надзвукових швидкостях це сума хвильового опору і опору тертя (рис.3). Індуктивний опір від параметрів фюзеляжу не залежить.
Однак вибирати значення подовження фюзеляжу і його частин сле-дует, виходячи не тільки з міркувань аеродинаміки, але з огляду на і такі важливі фактори, як вага, компоновка і умови експлуатації літака.
Подовження фюзеляжу сучасних літаків мають таке значення:
а) дозвукові літаки
= 6 ... 7 - легкі літаки;
= 7 ... 8 - пасажирські і транспортні літаки для місцевих авіаліній;
= 8 ... 9 - середні магістральні пасажирські і важкі транспортні літаки;
б) дозвукові літаки ()
= 1,7 ... 2,0; = 3,0 ... 3,2;
= 10 ... 13 - важкі пасажирські літаки великий даль-ності;
в) надзвукові легкі літаки (винищувачі)
= 4 ... .5 - з бічними повітрозабірниками;
= 1,5 ... 2 - з бічними повітрозабірниками;
= 4 ... .5, - якщо двигуни поза фюзеляжу
г) надзвукові важкі літаки (військові і пасажирські)
= 5 ... 6; = 5 ... 7; = 16 ... 20.
Довжина фюзеляжу і площа миделя. Довжина фюзеляжу визначає-ся з умови забезпечення потрібних обсягів для розміщення екіпажу, пасажирів, обладнання, озброєння, вантажів.
Крім компонувальних міркувань, довжина фюзеляжу визначається ще й потрібною плечем горизонтального оперення. Для визначення довжини фюзеляжу в першому наближенні можна скористатися наступними статистичними даними:
Форма крила в плані крила крила
Пряме 0 9 - 11 0,65 - 0,75
Стрілоподібне 35 - 55 6 - 9 0,8 - 0,95
Трикутне 60 - 65 2 - 3 1,5 - 2,0
З умови забезпечення потрібного обсягу для заданої навантаження довжина фюзеляжу визначається за формулою:
де - необхідний обсяг фюзеляжу; - коефіцієнт форми фюзеляжу (за обсягом), 0,75-0,8 - до-звукові літаки; 0,70-0,75 - надзвукові літаки.
Крім того, для дозвукових літаків в першому наближенні дли-ну фюзеляжу можна визначати, скориставшись зв'язком параметрів фюзеляжу і крила, яка виражається наступною наближеною за-Вісім:
де - подовження фюзеляжу; - розмах крила; - подовження крила.
Далі довжину фюзеляжу уточнюють в процесі компонування літака, а також з умови вибору необхідної величини.
Якщо обрана довжина фюзеляжу, то довжина носової і хвостової частини визначиться з співвідношень:
При проектуванні літака (особливо надзвукового) слід пам'ятати, що площа миделевого перетину фюзеляжу повинна бути мі-мінімальними (при виконанні важ-кро вимог, що пред'являються-мих до компонування літака). Мі-мінімальними величина площі миделевого перетину відповідає тре-бованіям аеродинаміки - умень-шаются сили аеродинамічного опору фюзеляжу і підвищується аероді-наміческіх якість літака. Аеродинамічний якість само-літа залежить від від-відносна площі миделевого перетину фюзеляжу (площа крила). При збільшенні якість істотно знижується. Це є однією з причин того, що для надзвукових пасажирських літаків доводиться приймати = 16-20. Щоб отримати заданий обсяг фюзеляжу, доводиться збільшувати його довжину, так як збільшувати діаметр небажано (щоб не збільшувати).
Оптимальний діаметр фюзеляжу сле-дует вибирати, виходячи з розумного компромісу між аеродінамічен-ськими і ваговими характеристиками фюзеляжу і літака в цілому.
У практиці літакобудування для різних класів літаків маємо наступні розміри МЗС-лівого перетину фюзеляжів:
а) легкі літаки без герметичної кабіни
= 1,0-1,2 м 2 - одномісний літак; = 1,5-1,7 м 2 - льотчик і пасажир поруч;
б) багатоцільові винищувачі з ТРД в фюзеляжі
= 1,3-2,5 м 2 - літак з одним ТРД; = 3,0-5,0 м 2 - літак з двома ТРД;
в) середні бомбардувальники
= 3-4 м 2; = 2,0-2,3 м;
г) важкі бомбардувальники
= 6-12 м 2; = 2,8-3,9 м;
д) військово-транспортні літаки
= 6,5-7,5 м 2; = 2,9-3,1 м - легкі літаки;
= 10-15 м 2; = 3,6-4,4 м - середні літаки: - ширина вантажної кабіни 3,4-3,5 м; висота вантажної кабіни 3,2-3,4 м;
= 28-50м 2; = 6-7 м - важкі літаки:
- ширина вантажної кабіни 4,5-5,9
- висота вантажної кабіни 3,7-4,5 м.
Форма і обводи фюзеляжу. Форма носової і хвостової частини, фор-ма поперечних перерізів фюзеляжу, а також загальний вигляд фюзеляжу ви-Біра в період ескізного проектування літака.
Форма фюзеляжу сучасних літаків з тих чи інших при-нам часто відрізняється від форми, що диктується аеродинамічними сообра-жениями (циліндр з обтічної симетричною носової і хвостовою частиною).
Форма носової і хвостової частини фюзеляжу схильна до сильного впливу умов компоновки і експлуатації літака. Так як в носо-вої частини фюзеляжу завжди розміщується кабіна пілотів, а по требо-ваниям компонування необхідно забезпечити хороший огляд з кабіни, то носову частину фюзеляжу доводиться виконувати несиметричною (вид збоку) (рис.4). Якщо на дозвукових швидкостях така форма істотно не впливає на аеродинамічні характеристики літака, то при М> 1 несіммет-ковий ніс фюзеляжу (а точніше, ліхтар кабіни пілотів) створює за-Метн збільшення лобового опору.
На важких літаках для зменшення опору на сверхзву-кових швидкостях і поліпшення огляду при зльоті та посадці часто при-змінюється відхиляється носова частина фюзеляжу.
На легких надзвукових літаках застосовують не вбирається ліхтар кабіни. За вимогами компонування для такого типу літаків (багатоцільові винищувачі) хороший огляд для льотчика необхідно "забезпечити не тільки на злеті і посадці, а й протягом усього польоту. Щоб знизити опір, ліхтар кабіни виконують з подовженням не менше 5-6 (відношення довжини ліхтаря до ширини або висоті). Кут: нахилу лобового скла повинен бути не менше 60-65 °.
Кут у ліхтарів дозвуко-вих літаків (М = 0,7-0,9) роблять не менше 50-55 ° для поліпшення аеродинаміки са-молетов.
1-військово-транспортний літак; 2-пасажирський літак.
На обводи носової частини фюзеляжу легких літаків істотний вплив оказ-кість компоновка повітрозабір-ників. Навіть якщо на літаку встановлені бічні повітро-заборники, їх форма буде визначати форму носової годину-ти фюзеляжу. Наприклад, якщо повітрозабірник має пло-кую форму, то і фюзеляж поблизу повітрозабірника дол-дружин бути плоским (щоб забезпечити рівномірний потік на вході в повітрозабірник).
Носова частина фюзеляжу важких військово-транспортних літаків для зручності процесу навантаження - вивантаження іноді виконується откі-дивать. Це теж впливає на обводи носової частини фюзеляжу.
Не меншу увагу треба приділяти і обводам хвостовій частині фю-зеляжа. Вирішальна роль тут належить вимогам експлуатації, особливо у дозвукових військово-транспортних і пасажирських літаків. Хвостова частина фюзеляжу пасажирських літаків кілька припод-нята для забезпечення потрібних кутів атаки при зльоті та посадці. У воєн-но-транспортних літаків (ВТС) хвостова частина ще більш піднята вгору і часто має плоску нижню частину для забезпечення навантаження - вивантаження та повітряного десантування через задній люк. Така форма хвостової частини фюзеляжу ВТС несприятливо позначається на аероді-наміческіх характеристиках фюзеляжу. Для зменшення в районі заднього люка ВТС іноді застосовуються спеціальні ребра (рис.5), за допомогою яких вдається на 10-15% зменшити опір фюзеляжу і приблизно на одиницю збільшити аеродинамікою-чеський якість в крейсерському польоті.
За формою поперечний переріз фюзеляжу має наближатися до кола. Коло є найкращою формою поперечного перерізу герметизують-ванною частини фюзеляжу, що забезпечує найменшу вагу конструкції. Внаслідок цього багато сучасних цивільні і військові літаки мають круглий (або поблизу-кое до кола) перетин фюзеляжу.
Однак форма перетину фюзеляжу часто диктується компонувальними розуміннях.
Наприклад, бажання отримати аеродинамічний вигідну конфігурацію крила з фюзеляжем і т.д. / Ще сильніше позначаються міркування компонування на формі поперечного перерізу фюзеляжу транспортних і легких літаків.
Фюзеляж легких літаків в основному є не герметичним (гер-метізіруется тільки кабіна пілота). Так як при рівній площі форма перетину не робить помітного впливу на аеродинамічний опір фюзеляжу (за умови, звичайно, що дана форма перетину не збільшує опір інтерференції з крилом), то форма негерметизовані частини фюзеляжу може вибиратися головним обра-зом з компонувальних і експлуатаційних міркувань.
Так, наприклад, винищувач з одним двигуном в фюзеляжі має, як правило, круглу форму перетину, а з двома - овальну. Бічні плоскі повітрозабірники створюють разом з фюзеляжем перетин, поблизу-кое до прямокутної форми і т. Д. Якщо форма поперечного перерізу фюзеляжу не робить помітного впливу на літака, то розподіл площ поперечних січі-ний фюзеляжу по його довжині робить досить сильний вплив на вели- чину. особливо в зоні трансзвукових швидкостей польоту.