Долгов О.С. Моментно-инерционный фактор в формировании облика самолета (1015809), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Таким образом, в допустимыхдиапазонах моменты инерции относительно разных осей имеют диаметральнопротивоположное влияние на облик самолета.- 34 -Рис. 14. Анализ влияния параметров моментно-инерционной компоновкиотносительно оси OX на облик самолета- 35 -Рис. 15.
Комплексный анализ влияния параметров моментно-инерционной компоновкиотносительно оси OY на облик самолетаВ пятой части девятой главы проанализировано влияние изменениямоментно-инерционных характеристик в течение полета на выбор структурысистемы управления.Задача определения структурно-потокового облика канала управления покрену решалась как задача проектирования системы управления при известных схемныхрешениях и фиксированных требованиях к управляемости самолета. В свою очередь,как было рассмотрено в пятой главе диссертации, альтернативные стратегии позволяютсформировать облик систем управления обладающих (рис.
17)различнымихарактеристиками, проявляющимися в изменении уровня управляемости при переходена резервные и аварийные режимы. Использование разработанных характеристическихматриц описывающих состав, параметры и эффективность функционированияальтернативных вариантов системы управления на основных режимах работы всовокупности с полученными данными об изменении моментно-инерционного обликасамолета в течение полета позволило сформировать параметрический ряд областейсуществования самолета по критерию управляемости в зависимости от параметровмоментно-инерционной компоновки и степени уменьшения эффективности работысистемы управления по режимам работы.На рисунке 18 приведены области реализуемых значений критерия γ взависимости от режима работы системы управления, выработки топлива по дальностиполета, и параметров компоновки двигателей.- 36 -Рис.
16. Тенденции в эволюционном изменениесоотношений относительных радиусов инерции самолетовРис. 17. Анализ основных режимов работы системы управленияс замещением отказавшего контура- 37 -Рис. 18. Анализвлияния изменениямоментно-инерционныххарактеристик в течение полетана основные режимы работысистемы управления:1.0-0.75-0.5 от штатной эффективностиАнализ зависимостей показывает, что изменение уровня моментов инерциипри выработке топлива оказывает негативное влияние на управляемость при работечерез аварийные и резервные контуры, в которых не предусмотрена компенсация иизменение передаточного коэффициента в каналах системы управления.В свою очередь завышенные моменты инерции ограничивают областиприменения систем управления построенных с использованием стратегийдопускающих значительное 0,5-0,75 уменьшение располагаемых моментов науправление, или требуют дополнительных мероприятий направленных наувеличение располагаемых моментов.Таким образом, с последовательным уменьшением располагаемых моментовпроисходит уменьшение области реализации критерия γ , при этом градиентзависимости γ (L) также уменьшается.
Вырождение области существования, врассматриваемом случае, наступает при снижении уровня эффективности системыуправления менее 0.55 от штатного режима, для рассматриваемого варианта.Минимально допустимое значение критерия γ = 1 , в точке вырождениясоответствует, минимально допустимому располагаемому моменту на управлениедля данной моментно-инерционной компоновки при текущем уровнефункциональности системы управления. Эта зависимость ограничивает областиприменения систем построенных с использованием стратегий использующиходновременную работу резервных систем на разных поверхностях управления.В шестой части девятой главы сформированы особенности моментноинерционной компоновки перспективных типов пожарных гидросамолетов.- 38 Как было рассмотрено, во втором разделе диссертации, при выборе зонкомпоновки топливных и водных баков необходимо учитывать, что привращательных эволюциях самолета жидкость не участвует в них полностью, так какне увлекается стенками баков, а скользит относительно них.
Рассмотренныеособенности моментно-инерционной компоновки топливных и водяных баков,позволяют сделать вывод, что доминирующее значение на моменты инерцииотносительно оси ОХ оказывают топливные баки, расположенные в крыле.Изменение компоновки баков кроме снижения моментов инерцииотносительно оси ОХ позволяет значительно стабилизировать показателиуправляемости самолетом по дальности полета.
Стабилизация моментноинерционных показателей в течение полета является одной из основных задачкомпоновки самолетов. Это связано с тем, что значительное изменение степениуправляемости относительно оси ОХ приводит к изменению законов управлениясамолетом, а в случае перехода системы управления на аварийные режимы и квозможной потере управляемости самолетом, что особенно актуально на взлетнопосадочных режимах.В наибольшей степени, управляемое влияние на моментно-инерционныехарактеристики относительно оси OZ для гидросамолетов классической схемыоказывает масса водных баков и их размещения, а также схема компоновки силовойустановки. Влияние топливных баков находится в непосредственной зависимости отпараметров крыла. Это позволяет, выделить этапы компоновки зон расположенияцелевой нагрузки (водных баков), силовой установки и топливных баков приформировании схемных решений.Зависимость от расположения силовой установки и водных баковпроявляется на уровне выбора схемы расположения и в дальнейшем слабо зависитот геометрических параметров компоновки, поэтому их приращение ∂ i ∂ m прианализе малых приращений можно принять равным нулю.Проведенный анализ (рис.
19) показал, что, в благоприятном варианте,величина момента инерции водных баков может составлять от 8% до 15% отсуммарного значения момента инерции по оси OZ всего самолета. Так жезначительное влияние на моментно-инерционную компоновку по оси OZ оказываетфюзеляж (35-60% от Iz всего ЛА), в меньшей степени – горизонтальное ивертикальное оперение.Для уменьшения значений момента инерции относительно OZ необходимо:- оптимизировать моментно-инерционную компоновку водных баков;- снизить массу конструкции фюзеляжа и оперения (новые конструкционныерешения, новые материалы и т.д.);- увеличивать диаметр фюзеляжа, т.е. приводить облик самолета к«летающему крылу».Это позволит уменьшить радиус инерции фюзеляжа и целевой нагрузки (присохранении массы) относительно оси OZ, снизить нагрузки на систему управления впродольном канале, что, в свою очередь, благоприятно повлияет на массовыехарактеристики оперения, тем самым, еще больше уменьшая момент инерцииотносительно OZ.
Но, в тоже время, возможно, некоторое (≈5%) увеличениезначений момента инерции относительно оси OX, при этом возрастают нагрузки насистему управления в поперечном канале, что дает прирост массы крыла (из-заувеличения потребных мощностей системы управления и нагрузок), и,соответственно, некоторое увеличения значений моментов инерции относительнооси OZ за счет стреловидности крыла.2jo- 39 -Рис. 19. Анализ влияния параметров моментно-инерционной компоновкиотносительно оси OX на облик пожарного гидросамолета- 40 В седьмой части девятой главы рассмотрены особенности моментноинерционной компоновки перспективных типов маневренных самолетов с учетом обликасистемы управления.В перспективе, особенностью маневренных самолетов шестого поколения (рис.
20)станет использование схемы «летающее крыло», что приведет к отсутствию вертикальногооперения, его роль, в этом случае будут выполнять расщепляющиеся элевоны,расположенные в концевой части крыла, отсутствию горизонтального оперения, ипереднего горизонтального оперения. Это открывает принципиально новые направления взадачах синтеза моментно-инерционного облика (рис. 20) и формирования системыуправления. Далее в автореферате будет показано, что форма летающего крыла являетсянаиболее предпочтительным вариантом моментно-инерционной компоновки самолета.Рис. 20. Синтез моментно-инерционного обликадля маневренного ударного комплекса поколения 6В восьмом разделе девятой главы приведены материалы по результатамиспользования демонстратора для подтверждения влияния изменения параметровмоментно-инерционной компоновки на облик самолета.В результате анализа результатов предыдущих исследований, стала очевиднойнеобходимость создания комплексного демонстрационного обеспечения, котороепозволит формировать моментно-инерционный облик различных типов самолетов навсех этапах проектирования - от зарождения идеи до летных испытаний.
Котороетакже необходимо для проверки и принятия новых технических решений в процессеформирования моментно-инерционного облика, выявления еще неизвестныхособенностей влияния моментов инерции на облик и эффективность системыуправления рулями самолета, что, в свою очередь, позволит отказаться отнеобходимости создания дорогостоящей летающей лаборатории, ограничившисьмасштабным демонстратором. Проектные исследования проводились сиспользованием разработанного научно-методического обеспечения с цельювыявления влияния моментно-инерционной компоновки самолетов на облик системы- 41 управления и эксплуатационные характеристики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
