PROJEKTOWANIE I BUDOWA

Transkrypt

1 ObciąŜenia usterzenia PROJEKTOWANIE I BUDOWA OBIEKTÓW LATAJĄCYCH I ObciąŜenia usterzenia W. BłaŜewicz Budowa samolotów, obciąŝenia St. Danilecki Konstruowanie samolotów, wyznaczanie ociąŝeń R. Cymerkiewicz Budowa Samolotów T. C. Corke Design of Aircraft ObciąŜenia usterzenia Usterzenie mały płat, ale... mocno załamany Skąd się bierze obciąŝenie? Jak je policzyć? Jak przypadki trzeba wziąć pod uwagę?

2 Jak to policzyć? Jak to policzyć? Przy przyjęciu jednostkowej długości cięciwy otrzymujemy następujące zaleŝności na p i h p= q(c z 60C m 8 h = q(5c z + 300C m 8 gdzie: q ciśnienie dynamiczne (0.5 ρ V Zlinearyzowany rozkład ciśnienia dla profilu niezałamanego (konfiguracja gładka Jak to policzyć? Jak to policzyć? JeŜeli stosunek cięciwy steru do cięciwy całego usterzenia oznaczymy jako ϕ=c S /C a a przyrosty siły nośnej i momentu pochylającego od wychylenia steru odpowiednio C z i C m otrzymamy zaleŝności: q p= [(4ϕ C z C m ] ϕ q h= ( C z + C m ϕ ( ϕ Zlinearyzowany rozkład ciśnienia dla profilu jednokrotnie załamanego

3 Jak to policzyć? Jak to policzyć? Wartości p, p, p 3 wynikają wprost z sumowania rozkładów z Rys.8. i 8.: p = ( p+ p + ( h+ h 0.8 ϕ p = 0.8( p+ p + h ϕ p3 =ϕ ( p+ p Wypadkowe obciąŝenia q, q oraz współrzędne ich punktów przyłoŝenia x, x moŝna wyznaczyć z następujących zaleŝności: q = [ p+ 5p( ϕ + p3(4 5ϕ ] 0 q = ϕ p3 x = [ p+ p+ 5(0.8 ϕ ( p+ p3 + 5(0.8 ϕ ( p+ p3 ] 50q x = ϕ 3 Uwagi: Rozkład obciąŝenia Uwaga: Metoda zlinearyzowanego rozkładu ciśnienia nie nadaje się do obliczeń momentów zawiasowych. W rzeczywistości wypadkowa siła na sterze leŝy bliŝej jego osi obrotu niŝ wynika to z wartości współrzędnej x jednak wyznaczony w ten sposób moment skręcający ster jest niewiele większy i spowoduje tylko nieznaczne przewymiarowanie konstrukcji.

4 Skąd to obciąŝenie? Zagadnienie równowagi Przy wyznaczaniu przypadków wymiarujących usterzenie poziome zwykle uwzględnia się następujące źródła obciąŝeń: obciąŝenia od równowagi, obciąŝenia od sterowania (od manewrów, obciąŝenia od podmuchów, obciąŝenia niesymetryczne (ślizg, strumień zaśmigłowy, itp. Sposób wyznaczenia tych przypadków zaleŝy od przepisów budowy samolotów a tym samym od kategorii statków powietrznych. Dlatego nie moŝna podać w niniejszym przewodniku jednoznacznego kryterium pozwalającego określić, który przypadek jest wymiarujący. NaleŜy podkreślić, Ŝe przypadek wymiarujący dla całego usterzenia (części stałej i okuć głównych nie musi być wymiarującym dla steru wysokości. Określenie przypadku wymiarującego polega na wyznaczeniu współczynnika siły nośnej na usterzeniu (kąta natarcia, przyrostu współczynnika siły nośnej od wychylenia steru wysokości i momentu zawiasowego dla podanych przypadków oraz odpowiadającej tym przypadkom prędkości lotu M SC = M Y + P Z x SC P ZH ( x x = H SC 0 ObciąŜenia od równowagi ObciąŜeniem od równowagi jest obciąŝenie usterzenia poziomego wymagane do utrzymania lotu w stanie równowagi, bez przyspieszeń pochylających. ObciąŜenie to (kąt natarcia, kąt wychylenie steru i odpowiadające temu współczynniki wyznaczamy dla wszystkich charakterystycznych punktów obwiedni obciąŝeń, w szczególności dla prędkości V A, V F, V C, i V D. NaleŜy podkreślić, Ŝe obciąŝenia od równowagi są traktowane jako obciąŝenia początkowe do wyznaczenia pozostałych rodzajów obciąŝeń. Wynikiem tych obliczeń powinny być wartości: kąta natarcia na usterzeniu (α H kąt wychylenia steru wysokości (δ H, siła nośna i jej współczynnik (a α H na usterzeniu od kąta natarcia, przyrost siły nośnej i jej współczynnika (a δ H od wychylenia steru wysokości, ObciąŜenia od sterowania ObciąŜenia od sterowania (manewrowe wyznaczamy zgodnie z podanymi w przepisach kryteriami: maksymalnych sił na organach sterowania: drąŝek, wolant (np. JAR 5.397, maksymalnych przyspieszeń kątowych (np. JAR Wynikiem tej części powinny być wartości największych moŝliwych przyrostów sił i momentów zawiasowych (oraz ich bezwymiarowych współczynników na usterzeniu poziomym od sterowania, wyznaczone dla charakterystycznych punktów obwiedni (tak, jak w poprzednim punkcie. Przyrosty obciąŝeń usterzenia od sterowania naleŝy wyznaczyć dla wychyleń steru w obie strony (góra - dół dla kaŝdej wartości prędkości i współczynnika obciąŝenia.

5 Zerknijmy do przepisów JAR-5 Co więcej w przepisach JAR-5 Zerknijmy do przepisów np. JAR-3 Zerknijmy do przepisów np. JAR-3

6 ObciąŜenia od podmuchu ObciąŜenia niesymetryczne... i co dalej wyznaczamy sumaryczny: kąt natarcia na usterzeniu (α H kąt wychylenia steru wysokości (δ H, siłę nośna i jej współczynnik (a α H na usterzeniu od kąta natarcia, przyrost siły nośnej i jej współczynnika (a δ H od wychylenia steru wysokości, rozkład wzdłuŝ cięciwy rozkład wzdłuŝ rozpiętości i dalej jak dla płata...