Аэродинамика самолета (561545), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Это объясняется тем, что положение центра давления определяется законом распределенияаэродинамической нагрузки вдоль хорды крыла, а положение фокуса - законом распределения приращенияаэродинамической нагрузки при изменении угла атаки.Положение фокуса крыла определяется его формой в плане и не зависит от угла атаки (в пределахлетных углов) и скорости полета.Понятие фокус самолета аналогично понятию фокуса крыла. Положение фокуса самолетаопределяется положением фокусов его частей (крыла, оперения, фюзеляжа) и величиной приращенияподъемных сил этих частей (Рис. 125). Обычно фокус самолета расположен позади фокуса крыла на30...40% САХ (для самолетов с прямым крылом). Фокус самолета Як-55 расположен на 30,3% САХ,самолета Як-52 - на 30% САХ.БАЛАНСИРОВКА САМОЛЕТАПРОДОЛЬНАЯ БАЛАНСИРОВКА САМОЛЕТАСбалансировать самолет в установившемся прямолинейном полете - это значит уравновесить всепродольные статические моменты относительно оси Z, ΣMz = 0.Самолеты Як-52 и Як-55 в продольном отношении балансируются во всем диапазоне допустимыхскоростей полета и высот.Для объяснения балансировки допустим, что самолет Як-52 совершает установившийсягоризонтальный полет (Рис.
126). На самолет действуют: сила тяжести G, подъемная сила Y, сила лобовогосопротивления X, сила тяги силовой установки Р.Рис. 126 Условия продольного равновесия самолета в горизонтальном полетеВес приложен к центру тяжести, следовательно, момент его относительно оси Z, проходящей черезЦТ, всегда равен нулю Подъемная сила Y имеет относительно оси Z некоторое плечо а, и ее момент Y-a вданном случае стремится повернуть самолет в сторону пикирования, т. е. уменьшить угол атаки.
Считаем,что сила тяги Р и сила лобового сопротивления Х проходит через ЦТ, т. е. их момент относительно негоравен нулю. Следовательно, для того чтобы самолет Як-52 продолжал горизонтальный полет, необходимоскомпенсировать появившийся пикирующий момент. Для этого необходимо горизонтальное оперение(триммер) установить так, чтобы горизонтальное оперение создало некоторую подъемную силу YГ.О.,направленную вниз Момент этой силы в данном случае будет кабрирующим и равным по величине моментуподъемной силы крыла.
Самолет будет сбалансированным при условии, чтоY ⋅ a = YГО LГО .(9.8)Ранее было определено, что кабрирующий момент считается положительным, а пикирующий отрицательным. Момент подъемной силы крыла считается моментом крыла, а момент подъемной силыгоризонтального оперения - моментом горизонтального оперения.Условие равновесия записывается формулой− М КР = М ГОилиАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА108М КР + М ГО = 0. (9.9)Момент крыла и момент горизонтального оперения - это наиболее значительные продольныемоменты. Кроме них момент может быть от силы тяги воздушного винта, когда направление ее не проходитчерез ЦТ, когда имеется децентрация тяги.
Работающий воздушный винт также вызывает момент,возникающий от изменения подъемной силы горизонтального оперения под влиянием отбрасываемой струивоздуха от винта.Силы лобового сопротивления частей самолета могут создавать моменты, если они взаимнопараллельны и направлены против движения, причем направления их могут проходить выше или ниже ЦТ,следовательно, моменты их могут полностью или частично уравновешиваться.Итак, сбалансированным считается самолет, у которого алгебраическая сумма всех моментовотносительно оси Z равна нулю:ΣMz = 0.АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ КОМПЕНСАЦИЯ. ТРИММЕРАэродинамическая сила, возникающая на руле при его отклонении, создает относительно осивращения руля шарнирный момент, который стремится вернуть руль в нейтральное положение. Дляудержания руля высоты в отклоненном положении возникающий шарнирный момент уравновешиваетсямоментом, создаваемым усилием, приложенным к ручке управления и педалям.Величина шарнирного момента возрастает при увеличении угла отклонения руля высоты, егогеометрических размеров и скоростного напора.
При больших скоростях полета для преодоленияшарнирных моментов могут потребоваться недопустимо большие усилия, особенно у самолетов большихразмеров. На самолётах Як-52 и Як-55 уменьшение усилии на ручке управления, педалях и элеронахдостигается применением роговой и осевой аэродинамических компенсаций (Рис. 127, а, б)Рис. 127 Виды аэродинамических компенсаций: а - роговая; б - осеваяРис.
128 Принцип действия роговой аэродинамической компенсацииАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА109Рис. 129 Принцип действия осевой аэродинамической компенсацииПринцип действия роговой и осевой аэродинамической компенсации сводится к приближениюцентра давления руля к оси его вращения.Роговой компенсацией руля называется часть его площади в виде “рога”, расположенного впередиоси вращения. Принцип действия роговой компенсации заключается в том, что аэродинамическая сила YK,действующая на ”рог”, создает относительно оси вращения момент, направленный в сторону,противоположную шарнирному моменту (Рис. 128):УкВ ≤ Ур.в.а.Момент, создаваемый роговой компенсацией YК В, уменьшает шарнирный момент, аследовательно, и усилие, действующее на ручку управления (педали).
При больших углах отклонения руляроговая компенсация ухудшает характер обтекания оперения, увеличивает его лобовое сопротивление.Кроме того, выступающий “рог” служит источником вихреобразования, что способствует вибрациихвостового оперения.Осевой аэродинамической компенсацией руля называется часть его площади, расположеннойвпереди оси вращения (Рис. 129).Принцип действия осевой аэродинамической компенсации подобен принципу действия роговойкомпенсации.
Аэродинамическая сила, действующая на площадь компенсации, создает относительно осивращения момент, направленный в сторону, противоположную шарнирному моменту, уменьшая тем самымусилие на ручке управления.Этот вид компенсации имеет наибольшее распространение на самолетах всех видов, ввиду егопростоты при достаточной эффективности.Осевая аэродинамическая компенсация рулевых поверхностейна самолете Як-52 составляет:на руле направления 4,4 %;на руле высоты. 18,4 %; на элеронах 13 %.;на самолете Як-55:на руле высоты 2,5 %; на руле направления 19,5 %; на элеронах 10 %.Роговая аэродинамическая компенсация на самолете Як-52 на руле направления составляет 4%, насамолете Як-55: на руле направления-9,4 %; на руле высоты 4,7 %; на элеронах 1,3 %.При правильно подобранной величине аэродинамической компенсации рулей шарнирный моментрулей не становится равным нулю, а только уменьшается.
Однако в длительном полете на каком-либорежиме даже сравнительно небольшое усилие, прикладываемое к ручке управления, весьма утомляетлетчика. Поэтому дополнительно на самолете Як-52 установлен аэродинамический триммер, которыйпозволяет регулировать желаемое усилие на ручке управления или полностью снять его.АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА110Рис. 130 Принцип действия аэродинамического триммераРис. 131 Зависимость эффективности триммера руля высоты самолета Як-52 от скорости полетаТриммер самолета Як-52 представляет собой небольшую по площади часть руля, шарнирноукрепленную около задней кромки (Рис.
130). Триммер имеет независимое управление. При отклонении еговозникает аэродинамический момент, противоположный шарнирному моменту руля.Летчик по своему желанию может уменьшить или полностью снять усилие на ручке управления.Большая эффективность триммера на самолете Як-52 при сравнительно небольших размерахобъясняется тем, что при отклонении триммера происходит перераспределение давления по всейповерхности руля подобно тому, как отклонение руля изменяет распределение давления на стабилизаторе.На самолете Як-52 триммер установлен только на руле высоты.
Его углы отклонения составляют вверх ивниз 12°.На самолете Як-55 триммер не установлен, ввиду того, что симметричный профиль крыла истабилизатора, а также применение роговой и осевой аэродинамических компенсаций позволяетзначительно уменьшить нагрузку на ручке управления и элеронах при выполнении пилотажа как прямого,так и обратного, а также горизонтального полета в диапазоне рабочих скоростей.Зависимость эффективности триммера самолета Як-52 (т. е. изменение усилий на ручке управленияпри отклонении его на 1°) от скорости полета показана на (Рис. 131).Управление триммером механическое (тросовое).
Колесо управления триммером установлено налевом борту передней и задней кабин. В отклоненном положении триммер фиксируется с помощьюмеханизма перестановки триммера в системе управления, который установлен в фюзеляже самолета.ВЛИЯНИЕ МОМЕНТА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОПЕРЕНИЯ НА ПРОДОЛЬНУЮ БАЛАНСИРОВКУГоризонтальное оперение состоит из стабилизатора и руля высоты, которые представляют собой вцелом небольшое крыло, обычно симметричного профиля (Рис. 132).Рассмотрим горизонтальное оперение самолета Як-52. Под действием встречного потока воздухаоперение развивает подъемную силу Yг.o., которая, действуя на плечо Lг.o., создает момент относительнопоперечной оси, равныйМго = -Yгo.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
