Учебник Житомирский

р е не и а е н ты: Н. я. Катырев, Ю. А. Егоров и кафеара констР~кний самокатов Харьковского Ордена Леиина ЭВиэционнОГО института им. Н. Е. ЖукОвского Житомирский Г. И. Ж74 Конструкция самолетов: Учебник для студентов авиационных спецнальностей вузов.— М.: Машиностроение, 1991.— 400 с.: ил. ЮВХ 5-217-01519-5 Изложены вопросы, связанные с назначением. внешними формами н параметрами самолетов и нх агрегатов; рассмотрены силы, действующие иа агрегаты самолета, и работа конструкции под нагрузкой. даны конструктивно-силовые схемы агрегатов самолета, их анализ н сравнительная оценка. Изложены требования к самолету и его агрегатам, показаны пути их удовлетворении и возможные направления дальнейшего совери1енствоваиия кон.

струкци и. 27обииоо — 4о5 Ж 99 — 96 оза(оц — и Авиастроение базируется на новейших. достижениях науки и техники, которые необходимо умело использовать при разработке, создании и вводе в эксплуатацию новых образцов авиационной техники. Все это, особенно в связи с быстрым прогрессом в ряде научно-технических областей, резко повышает требования к качеству подготовки авиационных специалистов, в том числе будущих конструкторов. Надо помнить.

что конструирование — это не просто процесс интеграции различных, как правило, противоречивых требований, которым должны удовлетворять конструкции летательного аппарата. Зто творчество, основанное на изучении теории и результатов проведенных экспериментов, а также на критическом анализе предыдущих конструкци й. В настоящее время в стране происходит перестройка высшей школы, сопровождающаяся уменьшением числа лекций и лабораторных занятий и переносом центра тяжести подгОтоВки специалнстОВ нэ самОстоятельную рэботу.

Зто повышает значение учебной и учебно-методической литературы, и прежде всего основополагающих учебников. Одним из таких пособий для подготовки авиационных специалистов является учебник по конструкции самолетов. В процессе изучения курса «Конструкция самолетов» будущие специалисты должны получить четкие знания о назначении, внешних формах и параметрах самолетов и их отдельных агрегатов; о действующих на них нагрузках и работе под нагрузкой, о назначении и конструкции элементов и узлов; о конструктивно-силовых схемах агрегатов самолета и их сравнительной оценке; о требованиях к самолету и его агрегатам и о возможных путях и конкретных примерах реализации этих требований в конструкции самолетов различного назначения. В результате изучения конструкции самолета надо не только знать, как устроены самолет, тот или иной агрегат или элемент его конструкции, но, главное, научиться понимать, почему именно такие конструктивные решения выбраны для самолета данного конкретного назначения и условий его использования и какими они должны быть для самолетов другого типа.

При этом, конечно, должны быть учтены современное состояние и перспективы развития авиационной техники. Таким образом, учебник должен не просто излагать содержание указанных выше вопросов, но и своим методологическим посгроением н изложением способствовать глубокому пониманию н анализу этих вопросов, прививая начальные навыки конструкторского мышления.

Отсюда чрезвычайно высокие требования к такому учебннку, и прежде всего к его информационной насыщениосги примерами современных конструктивных решений. Как известно, многие авиационные конструкторы получили начальные знания из учебника «Конструкция самолетов» М. Н. Шульженко. Однако последнее издание этого учебника, выпущенного издательством «Машиностроение», относится к 1971 г., его подготовка — к 1960-м годам, а используемые в книге материалы — к 1940 — 50-м годам. Все это привело к тому, что богатейший Отечественный и защбежиый опыт самолетосгроения, связанный с несколь- 1Я ВЫ 5-217-01519-5 © Г.

И. Житомирский, 1991 кими последними поколениями самолетов, более трех десятков лет не систематизировался и не обобщался н учебнике по конструкции самолетов. Настоящий учебник восполняет образовавшиеся пробелы и дает систематизированное изложение основ конструкции самолета в соответствии теми требованиями, О которых ~о~орило~~ выше. В~~о~а~ и иформа. тивносгь, использование дОстижении Отечественной и зарубежнОЙ а ниациониой науки и техники„большое число иллюстрациЙ конструктивных решений, подтверждающих примерами теоретические материалы, продуманная система непростых вопросов для осмысливания изложенного материала, удачное методологическое построение книги — все это создает хорошие предпосылки для успешного использования данного учебника не только в учебном процессе в авиационных вузах, но и уже работающими авиационными специалистами от АвторА Генеральный конструктор академик Г.

В. Новожилов Насгоящая книга является учебником по курсу «Конструкция самолетов». Книга написана в основном по материалам лекций, читаемых автором н Московском авиациоином институте им. Серго Орджоникидзе с 1980 г. При подготовке учебника учитыналось, что студенты в соответствии с учебным планом к началу изучения курса «Конструкция самолетов» уже получили из курса «Введение в специальность» начальные представления о конструкции самолета, ознакомились с терминологией, освоили общеинженерные дисциплины, начали изучать строительную механику, аэродинамику и дисциплины технологического цикла. Это позволило уделить большее внимание вопросам работы конструкции под нагрузкой, анализу и сравнительной оценке различных кОнструктнвных решений с учетом назначения самолет~, условий его использования и других факторов, определяющих конструкцию самолета.

Отсюда возможность содерж~~и~м учебника не ~о~~~о о~~е~~~ь на ~опрос~, ~йк усгроей тОт или иной агреГат или элемент КОиструкции самолета того или инОГО иаз" начеиия, но и аочемм именно так. В решении этой задачи автор опирался на работы, поименованные в списке использованной литературы, особенно на материалы известных учебников по конструкции летательных аппаратов профессоров К. Д. Туркина, Л.

В. Мышкина, В. А. Тихонравова и Р. И Виноградова; по конструкции и прочности самолетов — В. Н. Зайцева и В. Л. Рудакова; по конструкции самолетов— М. Н. Шульженко; по проектированию самолетов — С. Ы. Егера и др, Большое ~~има~ие было уделен~ ~ис~~~ат~~ац~~ материалов по конструкции самолетов различного назначения и подбору информативно насыщенных иллюстраций. При решении этой задачи широко использовались материалы рида книг, таких например, как «Очерки по исгории конструкций и систем самолетов ОКБ им. С. В.

Ильюшина»„выпущенных издательством «Машиностроение» в 1980-е гг., и описания конструкций современных самолетон, находящихся в эксплуатации. Чтобы повысить информативность рисунков и излишне ие загромождать их, на иекогорых иллюстрациях условно совмещены виды элементов конструкции с их сечениями. В конце каждой главы сформулированы вопросы-задания читателю для творческого освоения изложенного материала и для контроли полученных знаний.

Автор глубоко признателен И. Я. Катыреву, Ю. А. Егорову и коллективу кафедры конструкции самолетов ХАИ за полезные замечания, сделаиные ими при рецеизи рова иии рукописи. Автор благодарен преподавателям кафедры конструкции и проектирования самолетов МАИ, своими советами и помощью способствовавшим улучшению кни ги.

ГЛАВА $ ФАКТОРЫ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КОИСП~УКЦ34~ ~~~~~~~~ Щ,'???ф? ~ю?«??79~~пйФ ила???ы у 1.1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА САМОЛЕТА Самодети —. это летательные аппараты (ЛА) тяжелее воздуха с аэродинамическим принципом полета При полете используются несущие поверхности самолета (крыло и оперение) для создания с помощью воздушной среды подъемной и управляющих сил и силовая установка — для создания движущей силы за счет энергии находящегося на борту самолета топлива. Для передвижения по земле — разбега„пробега и руления, а также для стоянкя самолеты снабжены системой опор — шасси. В соответствии с назначением самолеты имеют определенную целевую нагрузку, оборудование и снаряжение, систему управления.

Таким образом, самолеты представляют собой сяожиие технические устройства, состоящие из взаимосвязанних по назначению, месту и функционированию агрееатов, частей и элементов (на рис, 1.1 представлена упрощенная функционально-структурная схема самолета и некоторых его основных агрегатов и частей).

Рассматривая самолет как сложную систему с развитой иерархической структурой, в нем можнО выделить подсистемы создания подъемноЙ силы создания движущей силы„обеспечения устойчивости и управляемости, жизнеобеспечения, обеспечения выполнения целевой функции и др. Все они в совокупности через значения своих параметров и характеристик Х определяют полезные ~войс~~а самолета — его эффективность 3, а также и ~~о~мост~ С; 3= =Р~(Х); С=Еж(Х). Здесь 7(г1, г~, гз, ..., г„..., г„~ — вектор, компонентами которою являются параметры и характеристики самолета (например, парамегры, Определяющие форму н размеры его основных частей и агрегатов, свойства материалов, характеристики силовой установки, массу топлива и перевозимых грузов, летно-тактические и технические характеристики„характеристики оборудования я вооружения и т.

д.). Если К вЂ” показатель, учитывающий как эффективность 3, так и те материальные затраты С, ценой которых эта эффективность достигается, и К=Ф(Х), то, конечно, значения параметров вектора Х, определяющие конструкцию самолета, следует вибирать путем оптимизации показателя К по параметрам г. В математической форме такая задача, которую можно считать одной из основных задач проектирования самолета, может быть представлена в виде ~ — ~ф (Я) ор1 Л6У' где 0 — ограничения на значения параметров вектора У (например, ограничения по уровню развития науки и техники, матернальным затратам н т.

д.)*. ' Вопроси аффективности н проектирования самолетов являются прелметом спениальиь?х дисциплин. сгап??4~ ФЬЮ 3РГгмФ???Ф| ?ЯЖН'6,'РРМ/ Ф Рис. 1 1. Структурная схема самолета $1.2. ПОНЯТИЕ Об АВИАЦИОННОМ КОМПЛЕКСЕ Несмотря на большую автономность современных самолетов, они не могут использоваться изолированно и для своего нормального функционирования нуждаются в технических средствах систем управления и обеспечения, в информации об условиях полета и т. д.

3то заставляет рассматривать самолет как один из элементов более сложной системы (системы более высокого уровня) — авиационного комплекса. А в и а ц и о н н ы й к о м и л е к с (АК) представляет собой функционально взаимосвязанную совокупнрсть самолетов и технических устройств систем управления и обеспечения, управляемых людьми, предназначенную для выполнения задач, определяемых назначением самолетов, находящихся в основе АК. На рис. 1 2 представлена функциональная схема АК, в которой самолеты являются осно~н~~ исполнительным ~лемен~ом АК вЂ” его «исполнительным звеном ъ~. Функциональная взаимосвязь самолета и технических устройств систем управления (связь, навигация, наведение, посадка) и обеспечения (инженерио-авиационное, аэродромно-техническое и другие виды обеспечения) должна быть очень тесной — необходимо соответствие параметров и характеристик самолета и технических устройств наземных систем АК.

Так, например: длина взлетно-посадочной полосы (ВПП) Определяет т~бования к значениям взлетно-посадочных характеристик самолета, влияет на выбор угла стреловидносги и относительной толщины крыла, взлетно-посадочной механизации, удельной нагрузки на крыло и тяговооруженносги самолета Короткая ВПП дешевле. Прн э.том упрощается и удешевляется и аэродромный мэ невр, ~ Сам самолет представляет собой АК более низкого уровня с функциональной схемой.