Конструкция самолётов

Моноблочное крыло соединяется  с центропланом контурным стыковым узлом для передачи изгибающего момента с панелей крыла и шарнирными узлами на продольных стенках для передачи поперечной силы и крутящего момента.

 

Рис. 2.14. Конструкция стыкового соединения центроплана с ОЧК

 

Рис. 2.15. Конструкция стыкового соединения центроплана с ОЧК

 

Соединение крыла с  фюзеляжем осуществляется двумя  способами:

1) отъемная часть крыла  (ОЧК) крепится к кольцевым  усиленным шпангоутам фюзеляжа, выполняющим роль центроплана,  уравновешивающим М_изг  от правой и левой консоли. Конструкция имеет значительный вес, но внутренние объемы фюзеляжа свободны;

2) центральная часть  крыла (центроплан) в виде балки  (лонжеронное крыло) или отсека (кессонное и моноблочное крыло)  пропускают через фюзеляж. Вес  конструкции получается меньшим  по сравнению с предыдущим вариантом, но часть внутреннего объема фюзеляжа занята центропланом.

 

2. Расположение  на крыле (в крыле) элементов  механизации, других агрегатов  самолёта. Герметизация топливных  баков.

 

Механизация крыла является неотъемлемой частью большинства крыльев современных самолетов. К ней относятся устройства, позволяющие менять аэродинамические характеристики крыла при взлете и посадке с целью улучшения взлетно-посадочных свойств самолета. Некоторые элементы механизации могут использоваться для улучшения поперечной управляемости на больших углах атаки и для улучшения маневренных свойств самолета.

Различают два вида механизации  по выполняемым функциям:

• для увеличения несущей  способности крыла (закрылки и предрылки);

• для управления в  полете (спойлеры в режиме гасителей подъемной силы и в элеронном режиме).

К аэродинамическим средствам  механизации крыла относятся  закрылки, предрулки и спойлеры.

Закрылки предназначены  для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолета (уменьшения V_взл и V_пос и соответственно уменьшения потребной длины ВПП) за счет увеличения коэффициента подъемной силы из-за увеличения кривизны крыла при отклонении закрылков вниз и увеличения площади крыла при выдвижении закрылков назад. Это следует из формулы подъемной силы:

 

 

где У – подъемная сила; С_у – коэффициент подъемной силы; r - плотность воздуха; V – скорость полета; S_кр – площадь крыла.

 

Рис. 1. Схемы механизации крыла: 1 - тормозной щиток, 2 - поворотный щиток, 3 - скользящий щиток, 4 - поворотный закрылок, 5 - щелевой поворотный закрылок, 6 - выдвижной щелевой закрылок, 7 - закрылок Фаулера, 8 - двухщелевой закрылок, 9 - двухщелевой закрылок в комбинации с интерцептором, 10 - трехщелевой закрылок, 11 - поворотные носки, 12 - носовой щиток, 13 - щиток Крюгера, 14 - предкрылок.

Наиболее эффективными являются многощелевые выдвижные закрылки, при отклонении которых наряду с  увеличением кривизны профиля и  некоторым увеличением площади  крыла, наиболее полно проявляется  щелевой эффект. Воздух, протекая через  профилированные каналы, увеличивает энергию пограничного слоя на заднем скате крыла, что приводит к повышению его устойчивости к отрыву. У большинства современных самолетов аэродинамическими средствами механизации обслуживается более 50% площади крыла (см.рис.1).

Простой закрылок представляет собой отклоняющийся вниз участок хвостовой части крыла. Для повышения эффективности закрылка он делается щелевым. При отклонении выдвижного закрылка между его носком и крылом образуется профилированная щель. На современных самолетах используются двух или трехщелевые закрылки.

В качестве силовых приводов закрылков используются элекромеханические или гидромеханические системы.

Предкрылок представляет собой часть носка крыла у  передней кромки, которая отклоняется  вниз на угол до 25 град. и выдвигается вперед, образует с крылом профилированную щель. В большинстве случаев предкрылок выдвигается принудительно при помощи специальных механизмов. Также как и закрылок он уменьшает взлетно-посадочные скорости самолета, а самое главное – он увеличивает критический угол атаки.

 

Рис. 2. Схема высокомеханизированного  крыла самолета Ту-154: 1 – закрылки; 2 – предкрылки; 3 - спойлеры

 

К средствам механизации  относятся спойлеры (тормозные щитки), используемые как воздушные тормоза (в отличие от интерцепторов для управления по крену). С помощью этих устройств можно изменять вертикальную скорость снижения самолета в полете за счет изменения аэродинамического качества, а также уменьшение длины пробега самолета при посадке за счет более эффективного торможения.

Элементы механизации крыла располагаются симметрично на обоих полукрыльях и их отклонение, за исключением интерцепторов при их работе в режиме управления по крену, должно быть строго одновременным (синхронным), в противном случае могут возникнуть опасные кренящие моменты.

Топливная система  самолёта

 

Общие сведения

 

Система топливопитания предназначена для размещения на самолёте необходимого количества топлива  для полёта и подачи его к двигателям на всех режимах полёта. В качестве топлива на современных самолетах применяется авиационный керосин марок Т-1, ТС-1, РТ и др.

К топливным  системам предъявляются общие требования в отношении надёжности, живучести, пожарной безопасности, массовых и  габаритных характеристик, простоты конструкции, ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности.

Система включает в себя топливные баки, систему  дренажа топливных баков, систему  централизованной заправки, системы  подачи и перекачки топлива, систему  централизованного слива отстоя топлива, систему сигнализации водного  отстоя, органы управления и контроля топливной системы, топливомер и расходомер. На современных самолётах запасы топлива могут составлять от 20 до 50 процентов взлётной массы самолёта.

Для размещения топлива  используют объёмы крыла и фюзеляжа. На пассажирских и грузовых самолётах топливо размещают в крыле, освобождая фюзеляж для полезной нагрузки.

По принципу размещения различают внутренние, подвесные, фюзеляжные, центропланные и консольные топливные баки, по характеру применения - расходные, предрасходные, балансировочные. Расходными называются баки, из которых  топливо подаётся к двигателям. Предрасходными называются баки, из которых топливо подается в расходные баки. Балансировочными называются баки, из которых топливо перекачивается в другие топливные баки для обеспечения необходимой центровки самолёта.

Конструктивно топливные баки представляют собой герметичные отсеки воздушного судна, так называемые бакикессоны. От порядка выработки топлива из баков, обеспечиваемого автоматом расхода, зависит центровка самолёта. С целью обеспечения необходимой устойчивости по крену самолёта топливо из правых и левых баков вырабатывается равномерно с помощью автомата выравнивания или вручную.

Слив топлива из баков  может производиться через сливные  штуцеры, установленные на двигателях или через систему централизованной заправки.

На некоторых самолётах  для уменьшения посадочного веса самолета предусмотрена система аварийного слива топлива. В этом случае система оснащается устройством, исключающим слив из баков топлива, потребного для питания двигателей при посадке.

 

Дренаж топливных  баков 

 

Дренаж топливных баков  поддерживает в топливных баках заданное избыточное давление для: обеспечения бескавитационной работы насосов; обеспечения минимального внутреннего и внешних давлений на стенки баков; регулирования давления воздуха в баках при их заправке топливом и сливе его.

Для нормального функционирования топливной системы в надтопливном пространстве баков с помощью  дренажных устройств поддерживается давление, значение которого определяется прочностью баков и кавитационными свойствами подкачивающих насосов. Дренаж баков может быть открытым либо закрытым. При открытом дренаже надтопливное пространство баков сообщается с атмосферой трубопроводом, конфигурация которого исключает вытекание топлива из баков при выполнении эволюции воздушного судна. Давление в баках зависит от формы заборного патрубка и располагаемого скоростного напора набегающего потока воздуха. При закрытом дренаже воздух для подачи в баки отбирается за компрессором двигателя. В этом случае устанавливаются клапан наддува, поддерживающий требуемое давление, и предохранительные клапаны.

Дренаж баков в большинстве  случаев осуществляется открытой системой дренажа через дренажный отсек, соединенный трубопроводами с атмосферой через воздухозаборники.

Для предохранения системы  дренажа при закупорке в трубопроводы, идущие от воздухозаборников дренажа, вварены патрубки, в которых установлены вакуумные клапаны дренажа, открывающиеся при создании в трубопроводе разрежения, предохраняя его от смятия.

 

Системы подачи и перекачки топлива 

 

Систему выработки топлива  условно можно разбить на систему перекачки топлива и систему подачи его к двигателям. Схема подачи топлива к двигателям определяется количеством топливных баков, двигателей и их компоновкой на самолёте.

На многодвигательных  самолётах применяются общие (централизованные), раздельные и автономные системы подачи топлива (см. рис. 1). В общей системе топливо подается через расходный бак ко всем двигателям. В раздельных системах топливо подаётся к каждому двигателю от определённой группы баков. Автономные системы обеспечивают питание каждого двигателя из своего бака. Подача топлива к двигателям осуществляется из расходного (расходных) отсека с помощью насосов подкачки.

В расходном баке размещаются, как правило, два насоса подкачки, которыми топливо подаётся к двигателям, датчики топливоизмерительной аппаратуры, элементы предохранения бака от переполнения при перекачке в него топлива из других баков, а также устройства, разгружающие стенки бака от чрезмерного давления. Бесперебойная работа двигателя на режимах полёта с нулевыми или отрицательными перегрузками обеспечивается встроенным в конструкцию расходного топливного бака противоперегрузочным отсеком, в котором устанавливается насос подкачки, либо топливным аккумулятором. Принцип действия противоперегрузочного отсека основан на том, что топливо из бака свободно поступает в отсек и заполняет его, но при отливах топлива в расходном топливном баке оно из отсека уйти не может. Объём отсека обеспечивает работу насоса в течение заданного расчетного времени действия перегрузок, в результате которых произошёл отлив топлива в расходном топливном баке.

 

 

Рис 1. Классификация систем подачи топлива к двигателям: а — общая; б - раздельная; в - автономная; РО - расходный отсек; ПК - перекрывной кран; КК - кран кольцевания

 

Подача топлива к насосам высокого давления двигателей для обеспечения их бескавитационной работы производится при двухступенчатом повышении давления. Вначале давление повышается баковыми насосами подкачки, а затем двигательным насосом. В магистралях подачи топлива в двигатели устанавливаются обратные клапаны, краны кольцевания, топливные аккумуляторы, обеспечивающие питание двигателей топливом на режимах полёта с околонулевыми и отрицательными вертикальными перегрузками, перекрывные краны, датчики расходомёров, топливомасляные теплообменники и фильтры.

Топливные фильтры снабжаются перепускными клапанами, через которые  обеспечивается питание двигателя  топливом в случаях засорения  или обледенения фильтра.

Наличие линии кольцевания  с кранами кольцевания обеспечивает подачу топлива в любой двигатель при отказах в подкачивающей магистрали любого расходного бака, а также служит для выравнивания количества топлива в симметричных баках.

 

 

3. Нагружение  крыла. Понятие о центре жесткости  и кручении крыла.

 

На крыло в полете действуют распределенные аэродинамические силы, приложенные непосредственно к обшивке в виде сил разрежения и давления, массовой силы конструкции крыла, распределенные по всему объему крыла, и сосредоточенные массовые силы от агрегатов и грузов, приложенные в узлах их крепления к крылу (рис. 33).

Рис. 33. Силы, действующие  на крыло: q-распределённые силы,

P-сосредоточенные силы.

 

В общем случае на крыло действуют  следующие силы:

1. распределённые по поверхности крыла аэродинамические силы – . Это аэродинамические силы, возникающие за счёт уменьшения давления на верхней поверхности крыла и увеличения на нижней под воздействием воздушного потока:
2. распределённая аэродинамическая сила сопротивления – .
3. массовая распределённая нагрузка крыла - .
4. массовая распределённая нагрузка от топлива в крыле - .
5. массовая нагрузка от двигателей -
6. массовая нагрузка от шасси, расположенного в крыле -
7. нагрузка от силы тяги двигателей -
8. динамическая нагрузка от опор шасси при посадке самолёта -