Проектирование фюзеляжа административного самолета

Т.к. на самолете установлено  в каждой консоли по два топливных  бака, целесообразно применить коллекторный дренаж с последовательным соединением (рис.10).

 

Рис.10. Дренаж топливных  баков

 

Для обеспечения дренажа  полностью заправленного топливного бака и предотвращения выброса топлива  дренажный трубопровод подключается к баку в верхней точке.

Для предотвращения выброса топлива через дренажный трубопровод при эволюциях ЛА применены петлеобразные участки трубопровода. Для ограничения величины скоростного напора в системе дренажа установлены предохранительные клапаны.

Расчет дренажа представлен  в приложении.

3.1.5 Масляная система

На ЛА с ТРДД преимущественно  применяется одноконтурная масляная система. Одноконтурная масляная система  выполняется по следующей схеме  циркуляции масла: бак – двигатель  – радиатор – бак (рис.11).

 

Рис.11. Схема одноконтурной масляной системы

 

Центробежный воздухоотделитель  установлен перед радиатором. Это  вызвано тем, что в горячем  масле облегчается процесс воздухоотделения. Кроме того, центрифуга создает напор, достаточный для преодоления  гидравлических сопротивлений радиатора и других агрегатов, установленных на откачивающей магистрали.

3.1.6 Расчет воздухозаборника

Системы всасывания состоят  из входных устройств (воздухозаборников, диффузоров), механизмов регулирования  расхода воздуха и приспособлений для защиты двигателя от попадания в него посторонних предметов.

Входные устройства предназначены  для подвода к двигателю потребного количества воздуха. Они могут быть составной частью двигателя или  частью конструкции самолета. Эти  устройства должны обеспечивать возможно большие значения коэффициента сохранения полного давления, малое внешнее сопротивление, достаточную равномерность потока на входе в компрессор, устойчивую и надежную работу двигателя на всех режимах полета ЛА и работы двигателей. При этом они должны обладать малым весом, технологичностью, необходимой прочностью, жесткостью и герметичностью.

Подвод потребного количества воздуха обеспечивается правильным выбором площади входа и изменением ее геометрии в зависимости от режимов работы двигателя и режимов  полета ЛА. На рис.12 показан контур воздухозаборника.

 

Рис.12. Схема дозвукового  воздухозаборника

 

Входное устройство должно иметь малые гидравлические потери и лобовое сопротивление. Профиль  диффузора выбирают таким, чтобы  он имел плавные обводы с большим  радиусом кривизны в миделевом сечении и плавное нарастание кривизны по длине.

Полученные результаты расчета воздухозаборника представлены в приложении.

 

Раздел 4

Проектирование  шасси

Введение

 

Шасси является взлетно-посадочным устройством, которое обеспечивает самолёту разбег, взлёт, посадку, послепосадочный пробег и маневрирование по аэродрому. Оно воспринимает при этом действующие на самолёт нагрузки и рассеивает после посадки на пробеге большую часть его кинетической энергии.

Шасси самолета выполнено  по «трехопорной» схеме и убирается в полете. Оно состоит из передней ноги, правой и левой ног и ряда гидравлических, механических и электрических устройств.

Главные ноги размещены  под крылом самолета справа и слева  от фюзеляжа и убираются в гондолы  под крылом.

4.1 Проектирование элементов конструкции основной стойки шасси

4.1.1 Описание схемы шасси

Шасси самолета выполнено  по «трехопорной» схеме и убирается  в полете. Оно состоит из передней ноги, правой и левой ног и ряда гидравлических, механических и электрических устройств, которые убирают и выпускают ноги, удерживают ноги в крайних положениях, открывают и закрывают створки люков ниш, в которых размещаются ноги в убранном положении, приводят в действие сигнализацию шасси об окончании уборки и выпуска ног, а также автоматически регулируют силу торможения колес главных ног.

Передняя нога размещена  под носовой частью фюзеляжа и  установлена так, что её амортизационная  стойка находится в вертикальной плоскости симметрии самолёта и  в выпущенном положении становится перпендикулярно продольной оси фюзеляжа, оставаясь в таком положении при любом обжатии амортизатора.

Главные ноги размещены  под крылом самолета справа и слева  от фюзеляжа симметрично относительно его вертикальной плоскости симметрии  и установлены так, что их амортизационные стойки в выпущенном положении имеют наклон назад, причем наклон увеличивается с увеличением обжатия амортизатора.

Амортизационные стойки с масляно-пневматическими амортизаторами, снабженные колёсами с пневматическими  шинами, подкос передней ноги и подкосы-цилиндры уборки и выпуска главных ног являются основными силовыми элементами шасси, посредством которых воспринимаются и передаются на каркас самолета нагрузки, возникающие при стоянке и передвижении самолёта по земле, а также при его взлёте и посадке.

Тормозная гидравлическая система самолёта, кроме своего прямого  назначения -приводить в действие тормоза колёс главных ног -является также и запасной гидравлической системой, позволяющей в случае отказа основной системы произвести выпуск ног шасси.

В убранном положении  передняя нога размещается в нише носовой части фюзеляжа, а главные  ноги в нишах специальных гондол, установленных снизу на крыле  самолёта. Ниши после уборки ног  закрываются створками.

4.2 Описание агрегатов главной стойки шасси

 

Обе главные ноги по конструкции и количеству агрегатов одинаковы между собой. Основными элементами каждой из них являются: амортизационная стойка, тележка с двумя тормозными колёсами, подкос – цилиндр уборки и выпуска с цанговым замком, механизмы управления боковыми створками люка, замок подвески, механизм запрокидывания тележки со стабилизирующим амортизатором и другие детали.

Каждая главная нога посредством траверсы цилиндра амортизационной  стойки и подкоса - цилиндра уборки и выпуска шарнирно подвешивается под крылом самолёта на кронштейнах, установленных на силовых элементах каркаса крыла.

При выпущенных главных  ногах амортизационные стойки расположены  с наклоном назад. При этом благодаря  тому, что нижние концы подкосов – цилиндров уборки и выпуска  шарнирно присоединены к средним узлам шлиц–шарниров, наклон амортизационных стоек по мере увеличения нагрузки на самолёт, а следовательно, и увеличения обжатия амортизаторов увеличивается, а при уменьшении нагрузки – наклон уменьшается.

Главные ноги убираются  назад и в убранном положении размещаются в нишах гондол таким образом, что их тележки оказываются повернутыми вокруг своих осей подвески и расположенными над амортизационными стойками с запрокинутыми вверх колёсами.

При выпуске главных  ног их тележки поворачиваются в обратном направлении так, что по отношению к оси самолёта оказываются расположенными с наклоном вперед.

В убранном положении  главные ноги удерживаются замками  подвески, установленными на корпусах передних ведущих редукторов механизмов управления задними створками.

После уборки главных  ног люки их ниш закрываются щитками  и боковыми створками.

После выпуска главных  ног щитки и боковые передние створки остаются открытыми, а задние боковые створки – закрываются.

Механизмы задних створок  приводятся в действие гидравлическими цилиндрами.

Все подвижные соединения главных ног имеют маслёнки, через  которые производится смазка.

 

4.2.1 Амортизационная стойка

Амортизационная стойка состоит из штампованного цилиндра- траверсы, гильзы, штока, звеньев шлиц-шарнира, диафрагмы с профилированной иглой трубы плунжера, поршня, зарядного клапан, нижней буксы, обоймы с уплотнительными кольцами.

Штампованный цилиндр-траверса сделан из алюминиевого сплава В-9. На цилиндре-траверсе имеются проушины, посредством которых  амортизационная стойка крепится к узлам крыла.

На нижней головке цилиндра-траверсы имеются проушины для крепления  верхнего звена шлиц-шарнира.

Шток сварной конструкции, изготовлен из высокопрочной стали ЭИ-643.

На головке штока имеются  проушины для крепления нижнего звена шлиц-шарнира.

На средней оси звеньев шлиц-шарнира  имеется ухо для присоединения  подкоса-цилиндра уборки и выпуска  главной ноги.

Диафрагма делит внутреннюю полость  штока на верхнюю - рабочую, и нижнюю часть, сообщающуюся с атмосферой.

4.2.2 Шлиц-шарнир

Шлиц-шарнир состоит из верхнего и нижнего звеньев. На оси  шлиц-шарнира на шаровой опоре  устанавливается ухо, к которому присоединяются подкос-цилиндр уборки и выпуска главной ноги. Шаровая  опора удерживается от проворачивания звена шпонкой.

На торцах уха привулканизирована резина, предохраняющая шаровую опору от загрязнения.

4.2.3 Подкос- цилиндр уборки и выпуска

Подкос-цилиндр уборки и выпуска является одним силовым  и кинематическим элементом каждой главной ноги, посредством которого последняя убирается, выпускается и удерживается в выпущенном положении на стоянке и при передвижении самолёта по земле.

Кроме того, подкос-цилиндр воспринимает некоторую долю от усилий, возникающих  в амортизационной стойке, и передаёт их на каркас крыла.

4.2.4 Тележка главной ноги

Каждая тележка состоит  из продольной балки, двух осей для  колёс, тормозных рычагов и тяг, оси для подвески тележки на головке  штока амортизационной стойки, двух тормозных колёс.

Продольная балка представляет собой изогнутый пустотелый брус круглого сечения, сделанный из высокопрочной стали ЭИ-643, термически обработанной до sв=190±10 кг/мм2. По концам балки имеются головки с отверстиями, в которых закрепляются оси колёс, а в середине балки имеется ухо с отверстиям.

В отверстие вставляется ось, посредством которой тележка подвешивается к головке штока амортизационной стойки.

4.2.5 Механизм запрокидывания тележки

Механизм запрокидывания тележки служит для установки  тележки в определённом положении  относительно амортизационной стойки:

• в убранном положении - колёсами вверх;
• в выпущенном положении - с наклоном передних колёс вниз.

Механизм запрокидывания тележки состоит из стабилизирующего амортизатора, качалки и упругой тяги. Своё движение при запрокидывании и возвращением в исходное положение тележка получает от подкоса-цилиндра уборки и выпуска главной ноги.

Подкос-цилиндр, перемещаясь во время уборки и выпуска, поворачивается вокруг средней оси шлиц-шарнира. При этом посредством стабилизирующего амортизатора, качалки и упругой тяги он заставляет тележку поворачиваться вокруг её оси подвески.

Наличие в механизме  запрокидывания упругих звеньев в виде стабилизирующего амортизатора и упругой тяги, предохраняет механизм запрокидывания от разрушения как при обжатии амортизационной стойки во время её работы при передвижении самолёта по земле, так и при выдвижении штока амортизационной стойки после отрыва самолёта от земли при взлёте.

В процессе уборки и выпуска  стабилизирующий амортизатор и  упругая тяга работают как жёсткие  тяги.

Звенья механизма соединены  между собой шарнирно. Качалка  сделана из стали 30ХГСА.

4.3 Расчет элементов основной стойки шасси

4.3.1 Исходные данные

Взлетная масса самолета mвзл=11460 [кг].

Посадочная масса самолета mпос=9460 [кг].

Взлетная скорость Vвзл=220 [км/ч].

Посадочная скорость Vпос=200 [км/ч].

Количество основных стоек r=2.

Количество колес на основной стойке z0=2.

Количество амортизаторов на стойке к=1.

Геометрические параметры a/b=0.85.

4.3.2 Подбор колес

В соответствии с условиями  эксплуатации на колесах следует  устанавливать пневматики высокого давления. Для стояночной нагрузки на колесо имеем:

 

;

 

.

 

По полученным данным из сортамента выбираем колеса КТ-28/2 со следующими характеристиками:

V*взл = 350 [км/ч]; V*пос=300 [км/ч]; Р*ст.взл = 31.4 [кН]; Р*ст.пос= 23 [кН]; Р*пред = 206 [кН]; Р*mg = 90.2 [кН]; d*mg = 90 [мм]; A*mg = 3330 [Дж]; P*0 = 1060 [кПа].

Для колес основных стоек  должны удовлетворяться условия: