Изучение классификации самолётов. Классификация самолётов по назначению, аэродинамической схеме и конструктивным признакам

ny		№	Gсам	ny		№	Gсам
ny
	H				H				H
1	10000	4		11	15000	4		21	20000	4
2	10000	5		12	15000	5		22	20000	5
3	10000	6		13	15000	6		23	20000	6
4	10000	7		14	15000	7		24	20000	7
5	10000	8		15	15000	8		25	20000	8
6	12000	4		16	18000	4		26	22000	5
7	12000	5		17	18000	5		27	22000	6
8	12000	6		18	18000	6		28	22000	7
9	12000	7		19	18000	7
10	12000	8		20	18000	8

Задача 7
Определите перегрузку n_y самолёта, если подъёмная сила крыла Y_кр= Н, сила от горизонтального оперения Р_г.о.= Н и вес самолёта Gсам= 10000 Н. Изобразите схему сил, действующих на самолёт.

Варианты заданий:

№	Yкр	Рг.о.	Gсам		№	Yкр	Рг.о.	Gсам
	Н	Н	Н			км/ч	м	м/c^2
1	80000	-10000	10000		15	80000	-10000	15000
2	80000	-12000	10000		16	80000	-12000	15000
3	80000	-14000	10000		17	80000	-14000	15000
4	80000	-15000	10000		18	80000	-15000	15000
5	80000	-16000	10000		19	80000	-16000	15000
6	90000	-10000	10000		20	90000	-10000	15000
7	90000	-12000	10000		21	90000	-12000	15000
8	90000	-14000	10000		22	90000	-14000	15000
9	90000	-15000	10000		23	90000	-15000	15000
10	90000	-16000	10000		24	90000	-16000	15000
11	100000	-10000	10000		25	100000	-10000	15000
12	100000	-12000	10000		26	100000	-12000	15000
13	100000	-14000	10000		27	100000	-14000	15000
14	100000	-15000	10000		28	100000	-15000	15000

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3

Изучение уравнения существования самолёта. Расчёт взлётной массы самолёта.

Главная цель проектирования любого транспортного средства, в том числе и самолета, является увеличение доли полезной нагрузки в общем балансе массы. Очевидная истина состоит, в том, что машина должна делать как можно больше полезной работы, а сама быть как можно меньше. Основной тенденции в проектировании транспортных средств должно быть стремление к уменьшению собственной массы.

Рассмотрим уравнение взлетной массы самолёта:


(1)
где: - масса конструкции планера; - масса пустого самолета;
- масса полной нагрузки.
Уравнение (1) также называется уравнением баланса масс самолёта.
Если разделить в данном уравнении все члены на взлетную массу , то получим, так называемое, уравнение весового баланса самолёта в относительных величинах (где, все составляющие массы отнесены к величине взлётной массы самолёта):
(2)

Это уравнение было получено впервые в 1945 году известным авиаконструктором и учёным В.Ф.Болховитиновым. Уравнение (2) называют уравнением существования самолёта или уравнением взаимосвязи его свойств в неявном виде.

У современных магистральных самолетов в зависимости от взлетной массы и дальности полета относительные составляющие имеют следующие значения:
- относительная масса конструкции планера:
- относительная масса оборудования и управления:
- относительная масса силовой установки:
- относительная масса топлива:
- относительная масса коммерческой нагрузки: .
- называют полезной весовой отдачей самолёта.
Увеличение полезной весовой отдачи самолета, прежде всего, можно обеспечит за счет уменьшения относительной массы конструкции планера. Основные пути уменьшения массы конструкции общеизвестны: это использование новых конструкционных материалов, совершенствование конструкции планера путем поиска оптимальных силовых схем, применение новых прогрессивных технологий изготовления деталей и сборки.
Определенного увеличения весовой отдачи самолета можно достичь за счет улучшения аэродинамических характеристик, особенно аэродинамического качества в крейсерском режиме. Рост аэродинамического качества позволяет уменьшить относительную массу топлива и массу силовой установки за счет уменьшения потребной тяги двигателей.
Масса конструкции планера перспективных самолётов равна


(3)
где: соответственно - масса конструкции крыла, - масса конструкции фюзеляжа, - масса конструкции оперения, - масса конструкции шасси.

Значение (уравнение) взлётной массы проектируемого самолёта в первом приближении можно определить из выражений (1) и (2):

(4)
Изменение любой составляющих при прочих равных условиях будет приводить к изменению взлетной массы .
Таблица №1
Среднестатистические значения

Назначение самолёта
Средние грузовые	0,26…0,28	0,12…0,14	0,10…0,12	0,25…0,30
Средние магистральные пассажирские дозвуковые	0,28…0,30	0,10…0,12	0,10…0,12	0,26…0,30
Маневренные	0,28…0,32	0,12…0,14	0,18…0,22	0,25…0,30

Выводы: Значения параметров и характеристик самолёта, не могут быть какими угодно; изменение значений одних параметров и характеристик должно происходить обязательно за счёт изменения других или за счёт изменения взлётной массы.


Задача. Определение взлетного веса (массы) самолёта в первом приближении.


Определить взлётный вес (массу) пассажирского самолёта в первом приближении.
Исходные данные:
число (количество) пассажиров – N_пасс.= …… [чел.];
расчётная дальность полёта – L_расч. = …… [км];
тип двигателя – ТРД (турбореактивный двигатель) или ТВД (турбовинтовой двигатель).
Найти: взлётный вес (массу) =…….. [кг].


Алгоритм расчёта:

Взлётная масса самолёта представляет собой сумму:

m₀ = m_кон.пл. + m_об.упр. + m_с.у. + m_т + m_кн + m_сл.н.;

где, соответственно массы: m_кон.пл. – масса конструкции планера, m_об.упр. – масса оборудования и управления, m_с.у. – масса силовой установки, m_т – масса топлива, m_кн – масса коммерческой (целевой, полезной) нагрузки и m_сл.н. – масса служебной нагрузки.
(примечание: m_сл.н = m_эк. + m_сн. - служебная нагрузка равна сумме масс экипажа и снаряжения (в массу снаряжения для рассматриваемого самолёта входит масса съёмного оборудования буфетов, гардеробов, туалетов, посуды, продуктов питания, напитков, расходуемые в полете технических жидкостей и воды, спасательного оборудования, контейнеров для багажа и почты и т.д.).
Разделив обе части уравнения на взлётную массу, получим уравнение баланса масс в виде:

Если принять относительные массы в пределах
( = 0,26…0,32; = 0,09…0,12; = 0,08…0,11) = const
по статистике (среднестатистическим значениям), то получим уравнение взлётной массы проектируемого самолёта в первом приближении:

где, значения, которые надо рассчитать:

1) коммерческую нагрузку пассажирского самолета в первом приближении можно определить следующей зависимостью:

m_кн = 1,25∙(75+20)∙N_nасс. =…….. [кг]

где: 75 – среднестатистическая масса одного перевозимого пассажира [кг], 20 – средняя масса багажа одного пассажира [кг], 1,25 – коэффициент, учитывающий массу дополнительно перевозимых грузов самолётом (почта, дополнительно оплачиваемый багаж пассажиров, малогабаритные грузы, которые размешаются в нижней грузовой палубе (отсеке) самолёта), N_nасс. - число (количество) перевозимых пассажиров.

2) масса служебной нагрузки (масса экипажа и снаряжения) равна:

m_сл.н. = =…….. [кг]
где:
N_эк. – количество членов экипажа (где, 80 – средняя масса одного члена экипажа, [кг]);
N_пасс. – число пассажиров (где, 1,6 – средняя масса снаряжения для одного пассажира, [кг]);
N_эк = N_лпс + N_бп + 1 = …….. [чел.]
N_лпс =(2…3) [чел.] – летно-подъемный состав самолёта;
N_бп – количество бортпроводниц (бортпроводников), в среднем 1 (один) бортпроводник обслуживает 35…40 пассажиров;
N_бп = N_пасс. / (35…40) = …….. [чел.].

3) относительная масса топлива равна (определяется в зависимости от расчетной дальности и крейсерской скорости полёта):

- для самолётов с ТРД;
где: С_е – удельный расход топлива;
удельный расход топлива – отношение часового расхода топлива к тяге двигателей:

где: С_h – часовой расход топлива – количество топлива, которое расходуется двигателями за 1 час полёта.
Примечание: Удельный расход топлива показывает, сколько килограммов топлива затрачивается для создания 1 кГ тяги в течение 1 часа и тоже характеризует собой экономичность двигателя. Чем меньше удельный расход топлива - С_е , тем экономичнее двигатель и больше дальность и продолжительность полёта самолёта.
для ТРД (турбореактивный двигатель): С_е =0,54…0,56*;
для ТВД (турбовинтовой двигатель): С_е =0,30…0,35.

k_кр=17…19* – аэродинамическое качество самолёта в крейсерском режиме;

L_p (L_pасч. ) =…… км – расчётная дальность (задан в исходных данных);
V_р = 850…950* км/ч – среднерейсовая скорость самолёта.

* - выбираем значения в указанных диапазонах.