S shaklidagi qanot profilining xususiyatlari. Samolyot qanotining profili: turlari, texnik va aerodinamik xususiyatlari, hisoblash usuli va maksimal ko'tarilishi. Umumiy aerodinamik kuch va uning proyeksiyalari

Men sizning e'tiboringizga ALSning havaskor dizaynerlariga yordam berish uchun materiallar tsiklidan maqolani keltiraman. Ilmiy maslahatchi - Moskva aviatsiya instituti samolyotsozlik kafedrasi professori, texnika fanlari doktori, Davlat mukofoti laureati A.A. Badyagin. Maqola 1987 yil uchun "Vatan qanotlari" jurnalining №2 sonida nashr etilgan.

Nima uchun bizga ultra yengil samolyotlar uchun profil haqida maqola kerak deb so'rayapsizmi? Men javob beraman - ushbu maqolada keltirilgan fikrlar samolyotlarni modellashtirishda to'g'ridan-to'g'ri qo'llaniladi - tezliklar solishtirish mumkin va shunga mos ravishda dizaynga yondashuv.

Eng yaxshi profil

Samolyot dizayni odatda qanot profilini tanlash bilan boshlanadi. Bir-ikki hafta ma’lumotnoma va atlaslar ustida o‘tirib, ularni to‘liq tushunmay, do‘stining maslahati bilan eng mosini tanlab, yaxshi uchadigan samolyot yasaydi. Tanlangan profil eng yaxshi deb topiladi. Yana bir havaskor xuddi shu tarzda butunlay boshqa profilni tanlaydi va uning samolyoti yaxshi uchadi. Uchinchidan, samolyot erdan zo'rg'a uchadi va dastlab eng foydali bo'lgan qanot profili endi mos emas deb hisoblanadi.

Shubhasiz, hamma narsa profil konfiguratsiyasiga bog'liq emas. Keling, buni tushunishga harakat qilaylik. Keling, ikkita qanotni butunlay boshqacha profilli, masalan, simmetrik Yak-55 va assimetrik Klark YH - Yak-50 bilan taqqoslaylik. Taqqoslash uchun bir nechta shartlarni belgilaymiz. Birinchisi: turli profilli qanotlar nisbati (l) bo'lishi kerak.

l = I2 / S,
bu erda I - oraliq, S - maydon.

Ikkinchidan: simmetrik havo plyonkasi uchun nol ko'tarilish burchagi 00 ga teng bo'lganligi sababli, biz uning qutbini (1-rasmga qarang) chapga siljitamiz, bu jismonan ma'lum bir ijobiy imlo burchagi bo'lgan samolyotda qanotning o'rnatilishiga mos keladi. .

Endi, grafikaga qarab, osongina muhim xulosaga kelishingiz mumkin: hujumning parvoz burchaklari oralig'ida qanotning xarakteristikalari deyarli profil shaklidan mustaqildir. Albatta, biz hujumning parvoz burchaklari oralig'ida oqimning intensiv ajralish zonalariga ega bo'lmagan soddalashtirilgan havo plyonkalari haqida bormoqda. Biroq, qanotning xususiyatlari, tomonlar nisbatini oshirish orqali sezilarli darajada ta'sir qilishi mumkin. Taqqoslash uchun, 1-grafada bir xil profilga ega, ammo tomonlar nisbati 10 ga teng qanot qutblari ko'rsatilgan. Ko'rib turganingizdek, ular ancha tik ketdi yoki ular aytganidek, CU hosilasi a ga nisbatan yuqoriroq bo'ldi (CU - qanot). ko'tarish koeffitsienti, a - hujum burchagi). Bu shuni anglatadiki, Cx deyarli bir xil tortishish koeffitsientlari bilan hujumning bir xil burchaklarida cho'zilishning oshishi bilan yuqori rulman xususiyatlarini olish mumkin.

Keling, profilning shakliga nima bog'liqligi haqida gapiraylik.

Birinchidan, profillar turli xil maksimal ko'tarish koeffitsientiga ega CU max. Shunday qilib, nosimmetrik qanotlar uchun qanotning ko'tarilish koeffitsienti 1,2 - 1,4, oddiy assimetrik bo'lganlar pastki konveks yuzasiga ega bo'lishi mumkin - 1,8 gacha, pastki yuzaning kuchli konkavligi bilan u ba'zan 2 ga etadi. Biroq, u bo'lishi kerak. juda yuqori CU max bo'lgan profillar odatda yuqori Cx va mz - uzunlamasına moment koeffitsientiga ega ekanligini esladi. Bunday profilga ega samolyotni muvozanatlash uchun quyruq birligi juda ko'p kuch ishlab chiqishi kerak. Natijada, uning aerodinamik qarshiligi oshadi va yuqori rulman profili tufayli olingan umumiy daromad sezilarli darajada kamayadi.

CU max faqat samolyotning minimal tezligiga sezilarli darajada ta'sir qiladi - to'xtash joyi. U asosan mashinani boshqarish texnikasining soddaligini aniqlaydi. Biroq, CU max ning to'xtash tezligiga ta'siri G / S qanotidagi yuqori o'ziga xos yuklarda sezilarli darajada namoyon bo'ladi (G - samolyotning og'irligi). Shu bilan birga, havaskor samolyotlar uchun xos bo'lgan yuklarda, ya'ni 30 - 40 kg / m2, katta CU max ahamiyatli emas. Shunday qilib, havaskor samolyotda uning 1,2 dan 1,6 gacha ko'tarilishi to'xtash tezligini soatiga 10 km dan oshmasligi mumkin.

Ikkinchidan, profilning shakli samolyotning hujumning yuqori burchaklarida, ya'ni qo'nish paytida past tezlikda, tasodifan "tutqichni o'ziga qarab tortib olish" holatida sezilarli darajada ta'sir qiladi. Shu bilan birga, nisbatan o'tkir barmoqli nozik profillar uchun oqimning keskin to'xtashi xarakterlidir, bu esa tez ko'tarilishning yo'qolishi va samolyotning aylanish yoki burunga keskin to'xtashi bilan birga keladi. To'mtoq barmoqli qalinroqlar, ko'tarilishning sekin pasayishi bilan "yumshoq tanaffus" bilan tavsiflanadi. Shu bilan birga, uchuvchi har doim o'zining xavfli rejimda ekanligini tushunishga va dastani undan uzoqroqqa berib, mashinani hujumning pastki burchaklariga etkazishga muvaffaq bo'ladi. O'tkir stend, ayniqsa, qanotning rejasida konusning va qanotning uchida ingichka profilga ega bo'lsa, ayniqsa xavflidir. Bunday holda, oqim to'xtashi assimetrik tarzda sodir bo'ladi, samolyot to'satdan qanotga tushadi va aylanishga o'tadi. Aynan shu belgi Yak-50 va Yak-52 samolyotlarida paydo bo'ladi, ular juda o'tkir oyoq barmog'i bilan kuchli toraygan qanotning oxirida (uchida 9% va ildizda 14,5%) juda nozik profilga ega - Klark YH. Bu erda profillarning muhim xususiyati ochiladi: ingichkalari pastroq Cy max va past tanqidiy hujum burchaklariga ega, ya'ni oqim to'xtashi sodir bo'lgan burchaklar.

Bo'ylab doimiy nisbiy profil qalinligi bo'lgan qanotlar ancha yaxshi stend xususiyatlariga ega. Masalan, o'rtacha toraygan qanotli Yak-55, to'mtoq barmoqli oraliq bo'ylab doimiy 18% profilga ega, hujumning yuqori burchaklariga etib kelganida, burunni silliq tushiradi va sho'ng'inga tushadi, chunki oqim to'xtab turgan joyda sodir bo'ladi. poshnali momentlarni yaratmaydigan qanotning ildizi. Ildiz to'xtash joyini olish uchun qanotda umuman konus bo'lmasa yaxshi bo'ladi. Aynan mana shu qanotlar dastlabki tayyorgarlikning ko'pgina samolyotlariga o'rnatiladi. Erta ildiz to'xtashi, shuningdek, rasmda ko'rsatilgan qanotga to'lib-toshgan o'rnatish natijasida ham bo'lishi mumkin. 2. bu holda, ildiz profili kichikroq nisbiy qalinlik va "kamroq yuk ko'taruvchi shakl" oladi. Eksperimental Yak-50 ga bunday oqimning o'rnatilishi bir marta samolyot to'xtash joyining tabiatini sezilarli darajada o'zgartirdi: hujumning yuqori burchaklariga etib borganida, u endi qanotga tushmadi, balki burnini pastga tushirdi va sho'ng'inga tushdi.

Asosan profilning shakliga bog'liq bo'lgan uchinchi parametr Cx qarshilik koeffitsienti hisoblanadi. Biroq, havaskor samolyotlarni qurish amaliyoti shuni ko'rsatadiki, uning o'ziga xos yuki 30-40 kg / m2 bo'lgan, maksimal tezligi 200-250 km / soat bo'lgan havaskor samolyotda kamayishi parvoz xususiyatlariga deyarli ta'sir qilmaydi. Ushbu tezlik oralig'ida uchib bo'lmaydigan qo'nish moslamalari, tirgaklar, qavslar va boshqalar parvozning ishlashiga deyarli ta'sir qilmaydi. Hatto planerning aerodinamik sifati birinchi navbatda qanotning uzunligiga bog'liq. Va faqat aerodinamik sifat darajasida 20-25 va l 15 dan ortiq profilni tanlash tufayli sifatni 30-40% ga oshirish mumkin. 10-12 sifatga ega havaskor samolyotda, eng muvaffaqiyatli profil tufayli sifatni 5-10% dan ko'p bo'lmagan miqdorda oshirish mumkin. Rejada qanot geometriyasini tanlash orqali, agar kerak bo'lsa, bunday o'sishga erishish ancha oson. Yana bir xususiyatga e'tibor bering: havaskor samolyotlarning tezlik diapazonida havo plyonkasining nisbiy qalinligining 18-20% gacha oshishi qanotning aerodinamik qarshilikka, shu bilan birga, ko'tarish koeffitsientiga deyarli ta'sir qilmaydi. qanoti sezilarli darajada oshadi.

Ma'lumki, qanotli rulman xususiyatlarini sezilarli darajada oshirishga qanotlardan foydalanish orqali erishish mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, qanot bilan jihozlangan qanotlarning o'ziga xos xususiyati shundaki, egilganida CU max qaysi CU max dastlabki profilga ega bo'lganiga juda bog'liq emas va amalda faqat ishlatiladigan qanot turiga qarab belgilanadi. Eng oddiy, eng keng tarqalgan xorijiy engil dvigatelli samolyotlarda qo'llaniladigan va uning xarakteristikalari rasmda ko'rsatilgan. 3.

Xuddi shu qanotlar havaskorimiz P. Almurzinning samolyotlarida qo'llaniladi. Yivli, ikki tirqishli va osilgan klapanlar samaraliroq. Shaklda. 4 ularning eng soddalarini ko'rsatadi va shuning uchun tez-tez ishlatiladi.

Bir tirqishli qopqoq bilan CU max 2,3-2,4 ga, ikkita tirqishli qopqoq bilan - 2,6 - 2,7 ga yetishi mumkin. Ko'pgina aerodinamika darsliklarida tirqish shaklini geometrik qurish usullari keltirilgan. Ammo amaliyot shuni ko'rsatadiki, nazariy jihatdan hisoblangan bo'shliq hali ham profilning o'ziga xos geometriyasiga, qanot shakliga va hokazolarga qarab shamol tunnelida nozik sozlanishi va nozik sozlanishi kerak. Bunday holda, teshik ishlaydi, qopqoqning xususiyatlarini yaxshilaydi yoki umuman ishlamaydi va nazariy jihatdan, puflamasdan, teshikning yagona mumkin bo'lgan shaklini hisoblash va tanlash ehtimoli juda kichik. . Hatto professional aerodinamika va hatto havaskorlar ham kamdan-kam hollarda muvaffaqiyat qozonishadi. Shuning uchun, ko'p hollarda havaskor samolyotlarda, flaplar va aileronlardagi teshiklar, agar ular bo'lsa ham, hech qanday ta'sir ko'rsatmaydi va murakkab tirqishli qopqoq eng oddiy kabi ishlaydi. Albatta, siz ularni havaskor qurilmalarda sinab ko'rishingiz mumkin, lekin avval siz barcha ijobiy va salbiy tomonlarini hisobga olgan holda yaxshilab o'ylab ko'rishingiz kerak.

Va yana bir nechta amaliy maslahat, bu havaskor samolyotlarni qurishda foydali bo'lishi mumkin. Qanot profilini burundan maksimal qalinlikgacha juda aniq ushlab turish maqsadga muvofiqdir. Qanotning bu qismi qattiq teriga ega bo'lsa yaxshi bo'ladi. Quyruq qismi tuvalga o'ralgan bo'lishi mumkin va texnologiyani soddalashtirish uchun 5-rasmda ko'rsatilganidek, hatto "o'lchagich ostida" ham to'g'rilanadi. Qovurg'alar orasiga cho'zilgan zig'ir qoplamali qanotning kavisli quyruq qismi mantiqiy emas. Qanotning orqa tomonini o'tkir "pichoq" ga qisqartirish shart emas. Uning qalinligi 10-15 mm bo'lishi mumkin, lekin akkordning 1,5% dan oshmasligi kerak (5-rasmga qarang). Bu qanotning aerodinamik xususiyatlariga umuman ta'sir qilmaydi, lekin aileronlarning samaradorligi biroz oshadi va texnologiya va dizaynni soddalashtiradi.

Profilning muhim elementi - aileron oyoq barmog'ining shakli. Eng keng tarqalgan variantlar 6-rasmda ko'rsatilgan.

"Parabola 100" tomonidan yaratilgan profil, masalan, Yak-55 da, burun oqimga kirganda eksenel aerodinamik kompensatsiyaga ega bo'lgan aileronlar va rullarda qo'llaniladi. Oyoq barmog'ining bunday "to'mtoq" shakli juda katta eksenel aerodinamik kompensatsiya qiymatiga ega (20% va undan ko'p) aileronlar yoki rullar egilganida boshqaruv tayoqchasidagi harakatlarning chiziqli bo'lmagan o'sishiga olib keladi. Bu jihatdan eng yaxshisi Su-26 kabi "uchli" paypoqlardir.

Empennaj uchun nosimmetrik qanot profillari ishlatiladi. Ruddlar, aileronlar kabi, to'mtoq orqa tomoni bilan to'g'ri yoylardan hosil bo'lishi mumkin. Amerikaning "Pitts", "Lazer" akrobatik samolyotlarida bo'lgani kabi, yupqa tekis profilli quyruq etarli samaradorlikka ega (7-rasmga qarang).

Plumagening qattiqligi va mustahkamligi qavslar tomonidan ta'minlanadi, u juda engil va tizimli ravishda oddiy bo'lib chiqadi. Profilning nisbiy qalinligi 5% dan kam. Bunday qalinlik bilan, patlarning xususiyatlari profilning shakliga umuman bog'liq emas.

Bu erda havaskor uchuvchi mashinalar uchun eng mos profillar bo'yicha ma'lumotlar mavjud. Albatta, boshqa variantlar ham mumkin, ammo shuni yodda tutingki, havaskor samolyotlarning tezlik diapazonidagi eng yaxshi xususiyatlar to'mtoq barmoq bilan 15-18 foizni va akkordning 25 foizida joylashgan maksimal nisbiy qalinligi bilan.

Tavsiya etilgan profillar quyidagi xususiyatlarga ega: P-II va P-III TsAGIda ishlab chiqilgan. Ular yuqori yuk ko'taruvchi xususiyatlarga ega va yaxshi xususiyatlar hujumning yuqori burchaklarida. Ular 30-40-yillarda keng qo'llanilgan va hozir ham qo'llanilmoqda.

NACA-23015 - oxirgi ikki raqam nisbiy qalinlikni foizda ko'rsatadi, birinchisi - partiya raqami. Profil past Cx da juda yuqori Cy max, past bo'ylama moment koeffitsienti Mz, kichik muvozanat yo'qotishlarini aniqlaydi. Ushbu havo plyonkasi bo'lgan samolyotlar uchun to'xtash joyi "yumshoq". Nisbiy qalinligi 12-18% bo'lgan NACA - 230 ko'pgina engil dvigatellarda, shu jumladan havaskor, AQSh samolyotlarida qo'llaniladi.

NACA - 2418 - 200 dan kam tezlikda - 250 km / soat NACA dan ko'ra foydaliroq hisoblanadi - 230. U ko'plab samolyotlarda, shu jumladan Chexoslovakiya Zlinlarida qo'llaniladi.

GAW - amerikalik aerodinamist Uitkomb tomonidan engil samolyotlar uchun ishlab chiqilgan o'ta kritik havo plyonkasi. 300 km/soatdan yuqori tezlikda foydali. "O'tkir" oyoq barmog'i hujumning yuqori burchaklarida keskin tanaffusni oldindan belgilab beradi, pastga qarab "egilgan" orqa tomon Cy maxning oshishiga yordam beradi.

"Kri-Kri" - G'arbiy nemis aerodinamisti Vortman tomonidan ishlab chiqilgan va "Kri-Kri" dizayneri frantsuz Kolomban tomonidan biroz o'zgartirilgan laminatlangan planer profili. Profilning nisbiy qalinligi 21,7% ni tashkil qiladi, buning natijasida yuqori rulman xususiyatlariga erishiladi. GAW-1 singari, bu profil juda yuqori nazariy kontur aniqligini va talab qiladi Yuqori sifatli qanot yuzasini tugatish. Dizayner tomonidan Kri-Kri samolyoti qanotining akkordiga 480 mm ga teng bo'lgan profil koordinatalarini mm bilan beramiz.

P-52 - TsAGIda engil dvigatelli samolyotlar uchun ishlab chiqilgan zamonaviy profil. Oyoq barmog'i to'mtoq va dumi tekis.

Yak-55 - akrobatik sport samolyotlari uchun simmetrik profil. Qanotda nisbiy qalinligi 12-18%, patlarda - 15%. Samolyotning stend naqshlari juda "yumshoq" va silliqdir.

V-16 - frantsuz simmetrik profili, yuqori Su maxga ega, KAP-21, "Extra-230" va boshqalar sport samolyotlarida qo'llaniladi.

Su-26 - 18%, Su-26 - 12% - sport va akrobatika samolyotlari uchun maxsus profillar. Su-26-18% Su-26 qanotining ildizida, Su-26 - 12% - qanot uchida va dumida ishlatiladi. Profilning "o'tkir" oyoq barmog'i bor, bu rulman xususiyatlarini biroz pasaytiradi, lekin rullarning egilishiga mashinaning juda sezgir javobiga erishishga imkon beradi. Yangi boshlanuvchilar uchun bunday samolyotda uchish qiyin bo'lsa-da, tajribali sportchilar profilning to'mtoq barmog'i tufayli tutqichning harakatiga "yumshoq" kechiktirilgan reaktsiya bilan samolyotga etib bo'lmaydigan raqamlarni bajarish qobiliyatiga ega bo'ladilar. Su-26 tipidagi profilga ega samolyotning buzilishi tez va to'satdan sodir bo'ladi, bu zamonaviy tirgak figuralarini bajarishda zarurdir. Ikkinchi xususiyat - quyruq qismida "siqilish" bo'lib, bu aileronlarning samaradorligini oshiradi.

Su-26 qanotida deyarli butun orqa tomonni egallagan katta aileronlar mavjud. Agar biz aileronlarning neytralini (ikkalasini birdaniga) 10 ° ga "ursak", Su max yaxshi assimetrik profilning Su maxiga yaqinlashib, taxminan 0,2 ga oshadi. Shu bilan birga, Cx amalda oshmaydi va aerodinamik sifat pasaymaydi, xuddi shu narsa boshqa nosimmetrik havo plyonkalarida ham kuzatiladi. Bu lift bilan kinematik ravishda bog'langan, bir vaqtning o'zida bir vaqtning o'zida ikkala aileron va flap funktsiyalarini bajaradigan, chiziqli modeldagi flaplar kabi aileronlardan foydalanishning asosidir.

Samolyot modelini qurishning muhim bosqichlaridan biri qanotlarni hisoblash va loyihalashdir. Qanotni to'g'ri loyihalash uchun bir nechta fikrlarni e'tiborga olish kerak: to'g'ri ildiz va oxirgi profillarni tanlang, ular beradigan yuklarga qarab ularni to'g'ri tanlang, shuningdek, oraliq havo plyonkalarini to'g'ri loyihalashtiring.

Qanot dizayni qaerdan boshlanadi?

Qurilish boshida samolyotning dastlabki to'liq o'lchamli eskizi iz qog'ozida qilingan. Ushbu bosqichda men modelning miqyosi va qanotlari haqida qaror qabul qildim.

Qamrovni aniqlash

Dastlabki qanotlarning kengligi tasdiqlangandan so'ng, vaznni aniqlash vaqti keldi. Hisoblashning bu qismi alohida ahamiyatga ega edi. Dastlabki rejada qanotlari kengligi 115 sm bo'lgan, ammo dastlabki hisob-kitoblar qanotlardagi yuk juda yuqori bo'lishini ko'rsatdi. Shunday qilib, men qanot uchlarini hisobga olmaganda, modelni 147 sm gacha qisqartirdim. Ushbu dizayn texnik nuqtai nazardan ko'proq mos bo'lib chiqdi. Hisoblashdan so'ng, men uchun og'irliklar qiymatlari bilan vazn jadvalini tuzish qoladi. Men shuningdek, teri vaznining o'rtacha qiymatlarini stolimga qo'shdim, masalan, samolyotning balsa terisining og'irligi men tomonidan qanot maydonining mahsuloti sifatida ikkiga (qanotning pastki va yuqori qismi uchun) aniqlangan. ) kvadrat metr balzaning og'irligi bilan. Xuddi shu narsa quyruq va liftlar uchun qilingan. Fyuzelajning og'irligi fyuzelajning yon tomoni va yuqori qismini ikkiga va balzaning kvadrat metriga zichlikka ko'paytirish orqali olingan.

Natijada men quyidagi ma'lumotlarni oldim:

• Linden, kub dyuym uchun 24 oz
• Balsa 1/32 '', kvadrat dyuym uchun 42 oz
• Balsa 1/16 '' 85 oz kvadrat dyuym uchun

Barqarorlik

Og'irligi aniqlangandan so'ng, samolyot barqaror bo'lishini va barcha qismlarning etarli darajada bo'lishini ta'minlash uchun barqarorlik parametrlari hisoblab chiqildi.

Barqaror parvoz uchun bir nechta shartlarni ta'minlash kerak edi:

1. Birinchi mezon - o'rtacha aerodinamik akkord (MAX) qiymati. Uni ikki tarafdagi ildiz akkordga so‘nggi akkordni, ikki tarafdagi so‘nggi akkordga esa ildiz akkordni qo‘shish orqali geometrik tarzda topish mumkin va keyin ulanadi. ekstremal nuqtalar birga. Kesishish nuqtasida MARning markazi joylashgan bo'ladi.
2. Qanotning aerodinamik fokusi MAC qiymatining 0,25 ga teng.
3. Bu markaz ham qanotlar, ham liftlar uchun topilishi kerak.
4. Keyinchalik, samolyotning neytral nuqtasi aniqlanadi: u samolyotning og'irlik markazini ko'rsatadi, shuningdek, bosim markazi (ko'tarilish markazi) bilan birga hisoblanadi.
5. Keyinchalik, statik chegara aniqlanadi. Ushbu mezon samolyotning barqarorligini baholaydi: u qanchalik baland bo'lsa, barqarorlik shunchalik yuqori bo'ladi. Biroq, samolyot qanchalik barqaror bo'lsa, u shunchalik manevr va kamroq boshqariladi. Boshqa tomondan, siz juda beqaror bo'lgan samolyotda ucha olmaysiz. Ushbu parametrning o'rtacha qiymati 5 dan 15% gacha
6. Plumning nisbatlari ham hisoblab chiqiladi. Ushbu koeffitsientlar liftning aerodinamik samaradorligini tomonlar nisbati va qanotgacha bo'lgan masofa bo'yicha solishtirish uchun ishlatiladi.
7. Vertikal quyruq nisbati odatda 0,35 dan 0,8 gacha
8. Gorizontal quyruq nisbati odatda 0,02 dan 0,05 gacha

To'g'ri havo plyonkasini tanlash

To'g'ri profilni tanlash samolyotning havodagi to'g'ri harakatini aniqlaydi. Quyida havo plyonkalarini tekshirish uchun oddiy va arzon vositaga havola mavjud. Havo pardasini tanlash uchun asos sifatida men qanot uchidagi akkord ildizdagi yarim akkord degan tushunchani tanladim. Qanotni to'xtatib qo'ymaslik uchun men topgan eng yaxshi yechim bu samolyotni etarli tezlikka erishgunga qadar nazorat qila olmasdan, qanotni uchida keskin ravishda toraytirish edi. Men bunga qanotni uchida pastga burish va ildiz va oxirgi profillarni ehtiyotkorlik bilan tanlash orqali erishdim.

Ildizda men qanot qalinligi akkord uzunligining 16% bo'lgan S8036 havo plyonkasini tanladim. Ushbu qalinlik etarli kuchga ega bo'lgan shpatni, shuningdek, qanot ichidagi tortib olinadigan qo'nish moslamasini yotqizishga imkon berdi. Oxirgi qism uchun profil tanlangan - S8037, u ham akkord qalinligining 16% qalinligiga ega. Bunday qanot yuqori ko'tarish koeffitsientida, shuningdek, bir xil Reynolds raqamiga ega S8036 ga qaraganda yuqori hujum burchagida to'xtaydi (bu atama turli o'lchamdagi profillarni solishtirish uchun ishlatiladi: Reynolds soni qanchalik katta bo'lsa, akkord shunchalik katta bo'ladi. ). Bu shuni anglatadiki, qanotning ildizida bir xil Reynolds raqami bilan to'xtash uchiga qaraganda tezroq sodir bo'ladi, ammo nazorat ustidan nazorat saqlanib qoladi. Biroq, ildizning akkord uzunligi tugaydigan akkord uzunligidan ikki barobar bo'lsa ham, u ikki marta Reynolds raqamiga ega bo'lib, sonni oshirish stallni kechiktiradi. Shuning uchun men qanot uchini pastga aylantirdim, shunda u faqat ildiz qismidan keyin to'xtab qoladi.

Airfoil manbasi: airfoiltools.com

Qanot dizayni asoslari bo'yicha nazariya

Qanot tuzilishi samolyotning og'irligi va manevr bilan bog'liq qo'shimcha stresslar uchun etarli darajada ko'tarishni ta'minlashi kerak. Bunga asosan ikkita kamar, yuqori va pastki, ramka va nozik teriga ega bo'lgan markaziy shpatdan foydalanish orqali erishiladi. Qanotning ramkasi yupqa bo'lishiga qaramay, u qanotlarni etarli darajada egilish kuchi bilan ta'minlaydi. Bundan tashqari, dizayn ko'pincha orqa tomonning old qismidagi tortishishlarni kamaytirish uchun qo'shimcha yon elementlarni o'z ichiga oladi. Ular ham egilish yuklarini, ham burilish qattiqligini oshirishga qodir. Nihoyat, oldingi qirrasi D-shaklidagi ramka deb ataladigan yopiq ko'ndalang ramka hosil qilish uchun shpal orqasiga orqaga surilishi mumkin va buralish yuklarini qabul qilish uchun xizmat qiladi. Rasmda eng keng tarqalgan profillar ko'rsatilgan.

1. Yuqori qanot markazida ramkaga ega bo'lgan I-nurga va D-naycha deb ataladigan teriga ega oldingi chetiga ega. D-trubkasi buralishning qattiqligini oshirishga imkon beradi va boshqa har qanday yon element konstruksiyalariga qo'shilishi mumkin, shuningdek, to'liq devorli qanot yaratish uchun orqa chetiga uzaytirilishi mumkin. Ushbu qanot uchun orqa shpal oddiygina vertikal tayanchdir. Bundan tashqari, oddiy boshqaruv tekisligi, boshqacha aytganda, tepada menteşeli qopqoq mavjud. Ushbu dizaynni takrorlash oson.
2. Ikkinchi qanotda C-shpaz bor, u frontal yuklarni joylashtirish uchun yaxshiroq moslashtirilgan mustahkamlangan asosiy shpazga ega. Qanot markaziy burilish bilan jihozlangan bo'lib, bu bo'shliqni kamaytiradi, shuningdek, yuqori burilish bilan solishtirganda tortishni kamaytiradi.
3. Uchinchi profilda quvur shaklidagi shpat bor, ular odatda plastik quvurlardan tayyorlanadi, ularni qilish qulay, ammo quvurlar bilvosita yoki burama bo'lsa, qanotni burish muammoga aylanishi mumkin. Muammoning bir qismini qo'shimcha D shaklidagi naycha yordamida hal qilish mumkin. Bundan tashqari, shpat C shaklidagi profildan yasalgan bo'lib, bu qanotning qattiqligini sezilarli darajada oshiradi. Menteşa yumaloq profil bo'lib, tugma teshigi bo'shlig'ini kamaytirish va tekis qirralar uchun yumaloq oldingi chetining markazida aylanish nuqtasiga ega.
4. To'rtinchi profil old va orqa tomonda ramkali to'liq qutiga ega. Bo'shliq oldingi profil va bir xil boshqaruv tekisligi bilan bir xil xususiyatga ega. Ammo bo'shliqni yashirish uchun uning yuqori va pastki qismida yarmarkalar mavjud.

Ushbu qanot dizaynlarining barchasi yon qismlar uchun va RC samolyotlari uchun langar halqalarini yaratish uchun odatiy hisoblanadi. Ushbu dizaynlar, istisnosiz, flaplar va aileronlarni texnik jihatdan amalga oshirishning yagona yo'li va boshqa turli xil echimlar ularga moslashtirilishi mumkin.

C - shpat yoki quti shpati?

Samolyotim uchun men kuchli oldingi qirrali va oddiy vertikal shpatli yog'och C-shpani tanladim. Butun qanot burilish qattiqligi va estetika uchun balza bilan qoplangan.

Samolyot 2 graduslik ichki burchakka ega bo'lganligi sababli plastik trubani almashtirish uchun yog'och tanlangan va qanot markazidagi plastik trubka aloqasi uzoq vaqt davomida egilish yuklariga qarshilik ko'rsata olmaydi. Sparning C-profili ham I-nuriga qaraganda qulayroqdir, chunki panjara ichiga sig'ishi uchun shpalning to'liq uzunligi shpalda amalga oshirilishi kerak. Bu qo'shimcha murakkablik kuch va shp og'irlik nisbati sezilarli o'sishi hisobiga emas. Qutili shpat ham rad etildi, chunki u juda ko'p og'irlik qiladi, ammo uni qurish unchalik qiyin emas va kuch jihatidan eng yaxshilaridan biridir. Qanotning qolgan qismi g'ilof bilan qoplangan va hech qanday qo'shimcha tayanchsiz etarlicha mustahkam bo'lganida, oddiy vertikal shpat ilmoqli parda bilan birlashtirilgan qanot dizaynini tanlash edi.

• Spar. Qanot shpiti qanotning ko'tarilishidan egilish yukini o'zlashtirish uchun mo'ljallangan. U qanotning aerodinamik kuchlari tomonidan yaratilgan burilish kuchini o'zlashtirish uchun mo'ljallanmagan, ammo yuk qanot terisiga joylashtirilgan. Ushbu yuk taqsimoti engil va juda samarali yuklash uchun javob beradi, chunki har bir qism o'z o'rnini egallaydi.
• Qanotli tokchalar o'lchamlari ¼ x ½ x 24 '' bo'lgan quyma jo'kadan qilingan. Linden material sifatida tanlangan, chunki u yaxshi ishlov beradi va og'irligi uchun yaxshi quvvatga ega. Bundan tashqari, ixtisoslashtirilgan do'konlarda to'g'ri o'lchamdagi bloklarni sotib olishning qulayligi hayratlanarli, chunki menda taxtalarni arralash uchun yog'ochni qayta ishlash mashinasi yo'q edi.
• Qanot ramkasi 1/32 dyuymli qalin jo'ka choyshabdan yasalgan bo'lib, u yuqori va pastdagi yon elementlarning troyniklariga biriktiriladi. Bunday ramka zaruratdir, chunki u juda kam og'irlikda ham qanotlarning qattiqligi va mustahkamligini keskin yaxshilaydi.
• Orqa qirrasi / orqa nayzasi 1/16 ”balsa varaqdan yasalgan bo'lib, buralishning qattiqligini oshirishga yordam beradi, shuningdek, qanot qovurg'alarini birlashtiradi va boshqaruv tekisliklarini qovurg'alarning orqa tomoniga biriktiradi.

AutoCAD yordamida qovurg'a dizayni

Ma'lum bo'lishicha, trapezoidal qanot uchun qovurg'a yasash ilhomlantiruvchi tajriba bo'lishi mumkin. Bir nechta usullar mavjud: birinchi usul qanot profilini stencil yordamida kesishga asoslangan, birinchi navbatda ildiz qismi uchun, keyin esa qanot uchi uchun. Bu ikkala profilni murvat yordamida bir-biriga ulashdan va qolganlarini ular bo'ylab chizishdan iborat. Bu usul, ayniqsa, tekis qanotlarni yasash uchun yaxshi. Usulning asosiy cheklovi shundaki, u faqat engil konusli qanotlarga mos keladi. Muammolar uchi akkord va qanot ildiz akkordi o'rtasidagi sezilarli farq bilan havo plyonkalari orasidagi burchakning keskin o'sishidan kelib chiqadi. Bunday holda, yig'ish paytida, yog'ochning katta chiqindilari, o'tkir burchaklar va qovurg'alarning qirralari tufayli qiyinchiliklar paydo bo'lishi mumkin, ularni olib tashlash kerak bo'ladi. Shuning uchun men o'z usulimdan foydalandim: har bir qovurg'a uchun o'zimning shablonlarimni qildim, so'ngra mukammal qanot shaklini olish uchun ularni qayta ishladim. Vazifa men kutganimdan ham qiyinroq bo'lib chiqdi, chunki ildiz qismining naqshlari uchidan tubdan farq qilar edi va ularning orasidagi barcha profillar burish va cho'zish bilan birga oldingi ikkitasining kombinatsiyasi edi. Men Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition dasturini loyihalash dasturi sifatida ishlatganman, chunki ilgari RC samolyotlarini modellashtirishda itni yeganman. Qovurg'alarning dizayni bir necha bosqichda amalga oshiriladi.

Hammasi ma'lumotlarni import qilish bilan boshlanadi. Men topgan AutoCAD-ga havo plyonkasini (profillarni UIUC havo plyonkalari ma'lumotlar bazalarida topish mumkin) import qilishning eng tezkor usuli bu x va y profil nuqtalari koordinatalari ustunlari bilan jadval sifatida Excel elektron jadval faylini yaratishdir. Ikki marta tekshirish kerak bo'lgan yagona narsa - birinchi va oxirgi nuqtalar bir-biriga mos keladimi: siz yopiq pastadir olasizmi. Keyin olingan ma'lumotni txt fayliga nusxalang va saqlang. Bu bajarilgandan so'ng, agar siz tasodifan sarlavhalarni kiritgan bo'lsangiz, orqaga qaytib, mavzu bo'yicha barcha ma'lumotlarni ajratib ko'rsatishingiz kerak. Keyin AutoCAD eskizdagi birinchi nuqtani belgilash uchun splayn va joylashtirishni amalga oshiradi. Jarayon oxirigacha "enter" tugmasini bosamiz. Havo plyonkasi asosan har bir akkord alohida elementga aylanadigan tarzda qayta ishlanadi, bu masshtabni va geometriyani o'zgartirish uchun juda qulaydir.

Chizma va rejaga muvofiq profillarning o'zaro joylashishi. Etakchi qirrasi va yon qismlari ehtiyotkorlik bilan terining qalinligini eslab, kerakli o'lchamga keltirilishi kerak. Shuning uchun chizmada yon a'zolar haqiqiydan ko'ra torroq chizilgan bo'lishi kerak. Chizma silliqroq bo'lishi uchun yon elementlarni va oldingi chetini avvalgisidan balandroq qilish tavsiya etiladi. Shuningdek, yon qismlardagi oluklar yon elementning qolgan qismi qovurg'alarga to'g'ri keladigan, lekin kvadrat bo'lib qoladigan tarzda joylashtirilishi kerak.

Rasmda oraliq qismlarga bo'linishdan oldin asosiy havo plyonkalari ko'rsatilgan.

Shpat va u bilan oldingi qirrali bo'g'in bir-biriga bog'langan, shunda keyinchalik ular qurilishdan chiqarib tashlanishi mumkin.

Havo pardasi qanot shaklini hosil qilish uchun bir-biriga bog'langan bo'lib, shpal va oldingi qirrasi ko'rinadi.

"Ajratish" operatsiyasi yordamida shpal va oldingi qirrasi olib tashlandi, qanotning qolgan qismi ko'rsatilgan.

Qanot "solidedit" va "qobiq" funktsiyalari yordamida kengaytiriladi. Bundan tashqari, qanotning ildiz qismi va uchi tekisliklari navbatma-navbat tanlanadi, olib tashlanadi va qanot terisi olinadi. Shuning uchun qanot terisining ichki qismi qovurg'alar uchun asosdir.

Section Plane funksiyasi har bir profilning eskizlarini yaratadi.

Shundan so'ng, "bo'lim tekisligi" buyrug'i ostida bo'lim yaratish tanlanadi. Ushbu buyruq yordamida profilning barcha nuqtalarida yaratilgan profillar ko'rsatilishi mumkin. Qanot qovurg'alarini tekislashda yordam berish uchun men qanotning orqa chetidan oldingi chetiga qadar har bir qismda gorizontal chiziq yaratishni qat'iy tavsiya qilaman. Bu qanotni burilish bilan qurilgan bo'lsa, uni to'g'ri tekislash va uni tekis qilish imkonini beradi.

Ushbu andozalar aslida qanot terilarini hisobga olgan holda yaratilganligi sababli, ichki profil chizig'i qovurg'alar uchun to'g'ri chiziqdir.

Endi barcha qovurg'alar "matn" buyrug'i bilan belgilangan, ular chop etishga tayyor. Qovurg'ali har bir sahifada men printerda chop etish uchun mavjud platformaga ega sxematik qutini joylashtirdim. Kichik qovurg'alar qalin qog'ozga chop etilishi mumkin, katta havo plyonkalari uchun esa oddiy qog'oz ishlaydi, keyinchalik kesishdan oldin mustahkamlanadi.

To'liq qismlar to'plami

Qanotni loyihalash, samolyot modelini yaratish uchun zarur bo'lgan barcha qismlarni tahlil qilish va tanlashdan so'ng, qurilish uchun zarur bo'lgan barcha narsalar ro'yxati tuzildi.

Ishning maqsadi

Qanot profilining atrofidagi oqimni uning oralig'ini hisobga olmagan holda o'rganing, ya'ni. cheksiz kenglikdagi qanotlar. Hujum burchagi o'zgarganda havo plyonkasi oqimining sxemasi qanday o'zgarishini bilib oling. Tadqiqot uchta rejimda o'tkazilishi kerak - subsonik uchish va qo'nish, subsonik kruiz va tovushdan tez parvozlar. Qanotga ta'sir qiluvchi ko'tarish va tortish kuchini aniqlang. Qanot qutbini yarating.

QISQA NAZARIYA

Qanot profili- qanotning samolyot simmetriya tekisligiga parallel bo'lgan tekisligi (A-A bo'limi). Ba'zan profil qanotning oldingi yoki orqa chetiga perpendikulyar bo'lgan qism sifatida tushuniladi (BB bo'limi).

Profil akkordi b - profilning eng uzoq nuqtalarini bog'laydigan segment.

Qanot kengayishi l - simmetriya tekisligiga parallel va qanotning uchlariga tegib turgan tekisliklar orasidagi masofa.

Markaziy (ildiz) akkordb 0 - simmetriya tekisligidagi akkord.

Akkordni tugatishb K - oxirgi qismdagi akkord.

Old chetida supurish burchagiχ Kompyuter - oldingi qirra chizig'iga teginish va markaziy chordga perpendikulyar tekislik orasidagi burchak.

Oldingi ishda aytib o'tilganidek, umumiy aerodinamik kuch R ko'taruvchi kuchga parchalanadi Y va qarshilik kuchi X:

Yuk ko'tarish kuchi va tortish kuchi shunga o'xshash formulalar yordamida aniqlanadi:

qayerda C Y va BILAN NS- mos ravishda ko'tarish va qarshilik koeffitsientlari;

ρ - havo zichligi;

V- tananing havoga nisbatan tezligi;

S- samarali tana maydoni.

Tadqiqot odatda kuchlarning o'zlari tomonidan hal etilmaydi. Y va NS, va ularning koeffitsientlari bilan C Y va C X .

Yupqa plastinka atrofidagi havo oqimini ko'rib chiqing:

Agar plastinka oqim bo'ylab o'rnatilsa (hujum burchagi nolga teng), u holda oqim nosimmetrik bo'ladi. Bunday holda, havo oqimi plastinka va ko'tarish kuchi bilan burilmaydi Y nolga teng. Qarshilik X minimal, lekin nol emas. U plastinka yuzasida havo molekulalarining ishqalanish kuchlari tomonidan yaratiladi. To'liq aerodinamik kuch R minimal va qarshilik kuchiga to'g'ri keladi X.

Keling, bir vaqtning o'zida plastinkani bir oz chalg'itishni boshlaylik. Oqimning kesishi tufayli ko'tarish kuchi darhol paydo bo'ladi. Y... Qarshilik X oqimga nisbatan plastinkaning kesishishi ortishi tufayli biroz ortadi.

Hujum burchagi asta-sekin o'sib boradi va oqim nishabi ortib boradi, lift kuchayadi. Shubhasiz, qarshilik ham kuchaymoqda. Bu erda shuni ta'kidlash kerak hujumning past burchaklarida, ko'tarish tortishdan ko'ra sezilarli darajada tezroq ortadi.

Hujum burchagi oshgani sayin, havo oqimining plastinka atrofida oqishi qiyinlashadi. Ko'tarish kuchi, garchi u o'sishda davom etsa ham, avvalgidan sekinroq. Ammo qarshilik tezroq va tezroq o'sib bormoqda, asta-sekin liftning o'sishidan o'tib ketadi. Natijada, umumiy aerodinamik kuch R orqaga suyanishni boshlaydi.

Va keyin birdan rasm keskin o'zgaradi. Havo oqimlari plastinkaning ustki yuzasi atrofida silliq oqishi mumkin emas. Plastinaning orqasida kuchli girdob hosil bo'ladi. Lift keskin pasayadi va tortish kuchayadi. Bu hodisa aerodinamikada STOP deb ataladi. "Yirilgan" qanot qanot bo'lishni to'xtatadi. U uchishni to'xtatadi va tusha boshlaydi

Keling, ko'tarish koeffitsientlarining bog'liqligini ko'rsatamiz BILAN Y va qarshilik kuchlari BILAN NS hujum burchagidan α grafiklarda.

Olingan ikkita grafikni bittaga birlashtiramiz. Abscissa bo'ylab biz qarshilik koeffitsientining qiymatlarini kechiktiramiz BILAN NS, va ordinata - ko'tarish koeffitsienti BILAN Y .

Olingan egri chiziq WING POLARA deb ataladi - qanotning parvoz xususiyatlarini tavsiflovchi asosiy grafik. Koordinata o'qlari bo'yicha ko'tarish koeffitsientlarining qiymatlarini chizish C Y va qarshilik C X, bu grafik umumiy aerodinamik kuchning kattaligi va ta'sir yo'nalishini ko'rsatadi R.

Agar havo oqimi eksa bo'ylab harakat qiladi deb hisoblasak C X chapdan o'ngga va bosim markazi (umumiy aerodinamik kuchni qo'llash nuqtasi) koordinatalar markazida joylashgan bo'lsa, avval tahlil qilingan hujum burchaklarining har biri uchun umumiy aerodinamik kuch vektori kelib chiqishi berilgan hujum burchagiga mos keladigan qutb nuqtasiga. Uchta xarakterli nuqta va tegishli hujum burchaklari qutbda osongina belgilanishi mumkin: muhim, iqtisodiy va eng foydali.

Kritik hujum burchagi- bu hujum burchagi, oshib ketganda, oqim to'xtashi sodir bo'ladi. Qayerda BILAN Y maksimal va samolyot havoda mumkin bo'lgan eng past tezlikda saqlanishi mumkin. Bu yondashuvni yaratishda foydalidir. Rasmlardagi (3) bandga qarang.

Hujumning iqtisodiy burchagi Bu qanotning aerodinamik qarshiligi minimal bo'lgan hujum burchagi. Agar siz qanotni iqtisodiy hujum burchagiga o'rnatsangiz, u maksimal tezlikda harakatlana oladi.

Eng yaxshi hujum burchagi Bu ko'tarish va tortish koeffitsientlarining nisbati bo'lgan hujum burchagi C Y /C X maksimal. Bunday holda, aerodinamik kuchning havo oqimining harakat yo'nalishidan burilish burchagi maksimal bo'ladi. Qanot hujumning eng qulay burchagiga o'rnatilganda, u eng uzoqqa uchadi.

Qanot aerodinamik sifati Koeffitsientlar nisbati C Y /C X qanotni hujumning eng foydali burchagiga o'rnatishda.

Ish tartibi

Qanot profilini tanlash:

Aviatsiya profillarining keng kutubxonasini Illinoys universiteti veb-saytida topish mumkin: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

Bu erda taxminan 1600 xil qanot profilining asosi mavjud. Har bir profil o'z rasmiga (* .gif formatida) va profilning yuqori va pastki qismlarining koordinatalari jadvaliga (* .dat formatida) ega. Ma'lumotlar bazasi bepul mavjud va doimiy ravishda yangilanadi. Bundan tashqari, ushbu saytda boshqa profil kutubxonalariga havolalar mavjud.

Har qanday profilni tanlang va * .dat faylini kompyuteringizga yuklab oling.

Profil koordinatalari bilan * .dat faylini tahrirlash:

Profil koordinatalari bo'lgan faylni SW ga import qilishdan oldin uni to'g'rilash kerak Microsoft Excel... Ammo agar siz ushbu faylni to'g'ridan-to'g'ri Excelda ochsangiz, barcha koordinatalar bitta ustunda bo'ladi.

Bizga koordinatalar kerak X va Y profillar turli ustunlarda edi.

Shuning uchun biz avval Excelni ishga tushiramiz, so'ngra undan * .dat faylimizni ochamiz. Ochiladigan ro'yxatda "Barcha fayllar" ni ko'rsating. Matn ustasida biz ma'lumotlar formatini belgilaymiz - "Bo'sh joy" ajratuvchi belgisi bilan.

Hozir X va Y har birini o'z ustunida muvofiqlashtiradi:

Endi biz matnli 1-qatorni, begona maʼlumotlar bilan 2-qatorni va 3-boʻsh qatorni oʻchirib tashlaymiz. Keyin barcha koordinatalarni koʻrib chiqamiz, agar mavjud boʻlsa, boʻsh satrlarni ham oʻchirib tashlaymiz.

Koordinata uchun uchinchi ustunni ham qo'shamiz Z... Ushbu ustunda barcha katakchalarni nol bilan to'ldiring.

Va biz butun stolni chapga siljitamiz.

Tahrirlangan * .dat fayli quyidagicha ko'rinishi kerak:

Ushbu faylni matn fayli sifatida saqlang (yorliq ajratilgan).

SWda profil yaratish:

SWda yangi qism yarating.

"Elementlar" yorlig'ida "XYZ nuqtalari orqali egri" buyrug'ini bajaring.

Oyna ochiladi:

OK ni bosing va hujjatga qanot profilining egri chizig'ini kiriting.

Agar siz egri chiziqning o'z-o'zidan kesishishi haqida ogohlantirish olsangiz (bu ba'zi profillar uchun mumkin), u holda o'z-o'zidan kesishishni bartaraf qilish uchun faylni Excelda qo'lda tahrirlashingiz kerak.

Endi bu egri chiziqni eskizga aylantirish kerak. Buning uchun old tekislikda eskiz yarating:

"Eskiz" yorlig'ida "Ob'ektlarni o'zgartirish" buyrug'ini bajaring va o'zgartirish elementi sifatida bizning profil egri chizig'imizni belgilang.

Dastlabki egri chiziq juda kichik bo'lganligi sababli (profil akkordi atigi 1 mm!), "Ob'ektlarni masshtablash" buyrug'i yordamida biz aerodinamik kuchlarning qiymatlari haqiqiyga ko'proq yoki kamroq mos kelishi uchun profilni ming marta oshiramiz. birlar.

Eskizni yoping va eskizni 1000 mm uzunlikdagi qattiq shaklga chiqarish uchun Extruded Boss / Base buyrug'idan foydalaning. Siz aslida har qanday uzunlikka ekstrude qilishingiz mumkin, baribir biz ikki o'lchovli oqim muammosini hal qilamiz.

Oqim simulyatsiyasi modulida portlash profili:

Olingan profilni uchta tezlik rejimida puflash kerak: subsonik uchish va qo'nish (50 m / s), subsonik kruiz (250 m / s) va tovushdan (500 m / s) turli hujum burchaklarida: -5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.

Bunday holda, har bir holat uchun kesmada rasmlarni qurish va profilga ta'sir qiluvchi ko'taruvchi kuch va qarshilik kuchini aniqlash kerak.

Shunday qilib, Flow Simulation-da hisobni 18 marta bajarish va quyidagi jadvalni to'ldirish kerak:

SWda qanotning aylanishi Move / Copy Bodies buyrug'i yordamida amalga oshiriladi.

Umumiy parametrlar Loyihaning quyidagilardan iborat: muammoning turi (yopiq bo'shliqlarni hisobga olmagan holda tashqi), suyuqlik muhitining turi (havo, laminar va turbulent oqim, tovushdan tez rejim uchun katta Mach raqamlari), o'q yo'nalishidagi tezlik NS V NS= 50, 250 va 500 m / s. Qolgan parametrlarni sukut bo'yicha qoldiring.

Hisoblash sohasining xususiyatlarida muammoning turini belgilang - 2D modellashtirish.

bildiramiz hisoblash maqsadi- yuzaki, biz o'rtacha tezlik uchun belgilar qo'yamiz X va Y, shuningdek, kuchlar uchun X va Y.

Xulosa qilib aytganda, 6 ta grafik qurilgan - liftning bog'liqligi Y va qarshilik kuchlari X hujum burchagidan α shuningdek, 3 qanotli qutblar.

Nazorat savollari

Qanot profili nima?

Hujum burchagi qanday?

Wingspan nima?

Cheklangan kenglikdagi qanot atrofidagi oqim cheksiz kenglikli qanot atrofidagi oqimdan qanday farq qiladi?

Qanot akkordi nima?

Qanot akkordlari qanday?

Ko'tarish va tortish kuchini qanday aniqlash mumkin (formulalar)?

Bog'liqlik grafiklari qanday ko'rinishga ega C Y va C X hujum burchagidan α ?

Qanot qutbi nima?

Qutbda qanday xarakterli nuqtalar bor?

Qanotning aerodinamik sifati qanday?

Umumiy aerodinamik kuch va uning proyeksiyalari

Samolyotning asosiy parvoz ko'rsatkichlarini, shuningdek uning barqarorligi va boshqarilishini hisoblashda samolyotga ta'sir qiluvchi kuchlar va momentlarni bilish kerak.

Samolyot yuzasiga ta'sir qiluvchi aerodinamik kuchlar (bosim va ishqalanish) bosim markazida qo'llaniladigan aerodinamik kuchlarning asosiy vektoriga (1-rasm) va momenti teng bo'lgan bir juft kuchga kamaytirilishi mumkin. samolyotning massa markaziga nisbatan aerodinamik kuchlarning asosiy momenti.

Guruch. 1. Ikki o'lchovli (tekislik) holatda umumiy aerodinamik kuch va uning proyeksiyalari

Aerodinamik kuch odatda tezlik koordinata tizimining o'qlari bo'yicha proektsiyalar bilan o'rnatiladi (GOST 20058-80). Bunday holda, eksa ustidagi proektsiya , qarama-qarshi belgi bilan olingani deyiladi tortish kuchi , eksa bo'yicha proyeksiya - aerodinamik ko'tarilish , eksa bo'yicha proyeksiya - aerodinamik lateral kuch . Bu kuchlarni o'lchamsiz tortish koeffitsientlari bilan ifodalash mumkin , ko'tarish va lateral kuch , mos ravishda:

; ; ,

yuqori tezlikda ishlaydigan bosh qayerda, N / m 2; - havo tezligi, m / s; r - havoning massa zichligi, kg / m 3; S - samolyot qanotining maydoni, m 2. Asosiy aerodinamik xususiyatlar aerodinamik sifatni ham o'z ichiga oladi.

.

Qanotning aerodinamik xarakteristikalari, qanot va qanotning geometrik parametrlariga, oqimdagi qanotning yo'nalishi (a va sirpanish burchagi), o'xshashlik parametrlariga (Reynolds raqamlari Re va Mach), parvoz balandligiga bog'liq. H, shuningdek, boshqa parametrlardan . Mach va Reynolds raqamlari o'lchamsiz va ifodalar bilan aniqlanadi

qayerda a Tovush tezligi, n - havo yopishqoqligining kinematik koeffitsienti m 2 / s, xarakterli o'lcham (qoida tariqasida, qanotning o'rtacha aerodinamik akkordi qaerda ekanligi taxmin qilinadi). samolyot, ba'zan oddiyroq, taxminiy usullar qo'llaniladi. Samolyot alohida qismlarning to'plami sifatida qaraladi: qanot, fyuzelyaj, empennaj, dvigatel nayzalari va boshqalar. Har bir alohida qismlarga ta'sir qiluvchi kuchlar va momentlar aniqlanadi. Bunda analitik, sonli va eksperimental tadqiqotlarning ma'lum natijalaridan foydalaniladi. Tekislikka ta'sir etuvchi kuchlar va momentlar, ularning o'zaro ta'sirini hisobga olgan holda, uning har bir qismiga ta'sir qiluvchi tegishli kuchlar va momentlarning yig'indisi sifatida topiladi.

Taklif etilgan usulga ko'ra, qanotning aerodinamik xususiyatlarini hisoblash, agar qanot profilining ba'zi geometrik va aerodinamik xususiyatlari ko'rsatilgan bo'lsa, amalga oshiriladi.

Qanot profilini tanlash

Profilning asosiy geometrik xarakteristikalari quyidagi parametrlar bilan o'rnatiladi. Profil akkordi - bu profilning ikkita eng uzoq nuqtasiga bog'langan to'g'ri chiziq segmenti. Akkord profilni ikki qismga ajratadi: yuqori va pastki. Profilning yuqori va pastki konturlari orasiga o'ralgan akkordga perpendikulyar bo'lgan eng katta segment deyiladi. profil qalinligi c (2-rasm). Akkordga perpendikulyar bo'lgan segmentlarning o'rta nuqtalarini bog'laydigan va profilning yuqori va pastki konturlari orasiga o'ralgan chiziq deyiladi. o'rta chiziq ... Akkord va profilning o'rta chizig'i o'rtasida joylashgan akkordga perpendikulyar bo'lgan eng katta segment deyiladi. profilning egriligi f ... Agar, u holda profil chaqiriladi simmetrik .

Guruch. 2. Qanot profili

b- profil akkordi; c- profil qalinligi; f- profilning egriligi; - maksimal qalinlik koordinatasi; - maksimal egrilik koordinatasi

Qalinligi c va profilning egriligi f, shuningdek, koordinatalar va, qoida tariqasida, nisbiy birliklarda,, yoki foizlarda o'lchanadi , , , .

Qanot profilini tanlash samolyotga qo'yiladigan turli talablarni qondirish bilan bog'liq (kerakli parvoz masofasini ta'minlash, yuqori yoqilg'i samaradorligi, kruiz tezligi, xavfsiz uchish va qo'nish sharoitlarini ta'minlash va boshqalar). Shunday qilib, soddalashtirilgan qanotli mexanizatsiyalashgan engil samolyotlar uchun, ayniqsa, uchish va qo'nish paytida ko'tarish koeffitsientining maksimal qiymatini ta'minlashga alohida e'tibor berilishi kerak. Qoida tariqasida, bunday samolyotlar nisbiy parda qalinligi% = 12 ¸ 15% katta qiymatga ega qanotga ega.

Qanotlarni mexanizatsiyalash hisobiga uchish va qo'nish rejimlarini oshirishga erishiladigan yuqori tovushdan past tezlikka ega uzoq masofali samolyotlar uchun asosiy e'tibor kruiz rejimida yaxshiroq ishlashga, xususan, rejimlarni ta'minlashga qaratilgan.

Past tezlikdagi samolyotlar uchun profillarni tanlash bir qator standart (an'anaviy) NACA yoki TsAGI profillaridan amalga oshiriladi, agar kerak bo'lsa, samolyot konturini loyihalash bosqichida o'zgartirilishi mumkin.

Masalan, to'rt xonali belgilarga ega NACA profillari engil o'quv samolyotlarida, xususan, qanot va quyruq uchlari uchun ishlatilishi mumkin. Masalan, NACA2412 profillari (nisbiy qalinlik% = 12%, maksimal qalinlik koordinatasi% = 30%, nisbiy egrilik% = 2%, maksimal egrilik koordinatasi% = 40%) va NACA4412 (% = 12%,% = 30%) ,% = 4%,% = 40%) juda yuqori qiymatga ega va hujumning tanqidiy burchagi sohasida silliq to'xtash xususiyatlariga ega.

NACA 5-raqamli profillari (230 seriyali) barcha standart seriyalarning eng yuqori ko'rsatkichiga ega, ammo ularning uzilish ko'rsatkichlari unchalik qulay emas.

Olti raqamli belgi ("laminar") bo'lgan NACA profillari koeffitsient qiymatlarining tor diapazonida past profilli qarshilikka ega. Ushbu profillar sirt pürüzlülüğü, axloqsizlik, to'planishga juda sezgir.

Past subsonik tezlikka ega samolyotlarda ishlatiladigan klassik (an'anaviy) profillar yuqori sirtdagi ancha katta mahalliy buzilishlar (razryadlar) va shunga mos ravishda kritik Mach sonining kichik qiymatlari bilan ajralib turadi. Kritik Mach soni samolyotning tortishish kuchini aniqlaydigan muhim parametrdir (uchun>, mahalliy tovushdan tez oqimlar mintaqalari va samolyot yuzasida qo'shimcha to'lqin qarshiligi paydo bo'ladi).

Kruiz parvozi tezligini (samolyotning qarshiligini oshirmasdan) oshirish yo'llarini faol izlash klassik tezlik profillari bilan solishtirganda yanada oshirish yo'llarini topish zarurligiga olib keldi. O'sishning bu usuli yuqori yuzaning egriligini kamaytirishdir, bu esa yuqori yuzaning muhim qismida buzilishlarning pasayishiga olib keladi. Superkritik havo plyonkasi ustki yuzasining kichik egriligi bilan u tomonidan yaratilgan liftning ulushi kamayadi. Ushbu hodisaning o'rnini qoplash uchun profilning quyruq qismi pastga qarab silliq egilib ("qopqoq" effekti) kesiladi. Shu nuqtai nazardan, superkritik profillarning o'rta chizig'i o'ziga xos xususiyatga ega S - majoziy ko'rinish, quyruq qismini pastga bukish bilan. Superkritik havo plyonkalari odatda havo pardasi burunidagi salbiy egrilik bilan tavsiflanadi. Xususan, MAKS 2007 aviasalonida Tupolev OAJ ekspozitsiyasida qanoti kesilgan TU-204-100SM samolyotining modeli taqdim etildi, bu havo plyonkasining geometrik xususiyatlari haqida tasavvurga ega bo'lish imkonini beradi. qanot ildizida. Quyidagi fotosuratda (3-rasm) o'ta kritik profillarga xos bo'lgan "qorin" profili va ancha tekis yuqori qism mavjudligi ko'rsatilgan. Superkritik profillar an'anaviy tezlik profillari bilan taqqoslaganda, taxminan = 0,05 ¸ 0,12 ga oshishi yoki qalinligini% = 2,5 ¸ 5% ga oshirishi mumkin. Qalinlashtirilgan profillardan foydalanish qanotlarning nisbatlarini = 2,5 ¸ 3 ga oshirish yoki qanotdan supurish burchagini taxminan kamaytirish imkonini beradi. = Qiymatni saqlashda 5 ¸ 10 ° .

Guruch. 3. Tu-204-100SM samolyotining qanot profili

Supurilgan qanotlarni joylashtirishda o'ta kritik havo plyonkalaridan foydalanish zamonaviy transport va transport vositalarining aerodinamikasini yaxshilashning asosiy yo'nalishlaridan biridir. yo'lovchi samolyoti.

Shuni ta'kidlash kerakki, o'ta kritik havo plyonkalarining shubhasiz afzalligi bilan, odatdagilarga nisbatan, ularning ba'zi kamchiliklari sho'ng'in moment koeffitsienti qiymatining oshishi va havo plyonkasining ingichka quyruq qismidir.

Cheklangan kenglikdagi qanotning asosiy geometrik va aerodinamik xarakteristikalari

Oxirgi 30 ¸ 40 yil ichida uzoq masofaga uchadigan subsonik samolyotlar uchun asosiy qanot turi torayadigan h bilan yasalgan tomonlar nisbati bo'lgan supurilgan (c = 30 ¸ 35 °) qanot edi. = 3 ¸ 4. MAKS - 20072 aviasalonida taqdim etilgan istiqbolli yo'lovchi samolyoti (Tu - 334, Sukhoy Superjet 100) tomonlar nisbatiga ega edi. Qanotlar nisbatini oshirishda muvaffaqiyatga asosan qanot tuzilishida kompozit materiallardan foydalanish orqali erishildi.

Guruch. 4. Bir panelli qanot

Simmetriya tekisligidagi qanot kesimi deyiladi ildiz profili , va uning akkordi ildiz ; mos ravishda qanotning uchlarida, oxirgi profil va terminal akkord ... Bir so'nggi profildan boshqasiga masofa deyiladi qanotlari yoyilishi ... Qanot profilining akkordi uning oralig'ida o'zgarishi mumkin. Ildiz akkordning orqa akkordga nisbati deyiladi qanotning torayishi h. O'zaro munosabatlar deyiladi qanotlarni uzaytirish ... Bu yerda S- qanot simmetriya tekisligiga perpendikulyar bo'lgan va ildiz akkordni o'z ichiga olgan tekislikka qanotning proyeksiya maydoni. Agar parvoz paytida uchlari ildiz qismiga nisbatan burilib ketgan bo'lsa, ular haqida gapirishadi qanot supurish ... Shaklda. 4 simmetriya tekisligiga perpendikulyar va qanotning oldingi qirrasi orasidagi burchakni ko'rsatadi, bu yetakchi chekka supurish ... Ular ko'mir haqida ham gapirishadi orqa tomonni supurib tashlang , lekin eng muhimi - burchak (yoki shunchaki c) fokus chizig'i , ya'ni. uning oralig'i bo'ylab qanot profillarining o'choqlarini bog'laydigan chiziq bo'ylab. Nolga teng bo'lmagan toraygan qanot uchun fokus chizig'i bo'ylab nol supurish bilan qanot qirralari qanot simmetriya tekisligiga perpendikulyar emas. Biroq, u odatda supurilgan qanot emas, balki tekis qanot deb hisoblanadi. Agar qanotning uchlari ildiz qismiga nisbatan orqaga burilsa, deyishadi ijobiy supurish haqida oldinga bo'lsa - haqida salbiy ... Agar qanotning oldingi va orqa tomonlarida burmalar bo'lmasa, u holda supurish oraliq bo'ylab o'zgarmaydi. Aks holda, supurish uning ma'nosini va hatto belgisini o'zgartirishi mumkin.

Supurish burchagi c = 35 ° bo'lgan zamonaviy supurilgan qanotlar, mos keladigan kruiz tezligi uchun mo'ljallangan subsonik magistral samolyotlar. = 0,83 ¸ 0,85, o'rtacha nisbiy qanot qalinligi% = 10 ¸ 11% va supurish burchagi c = 28 ¸ 30 ° (istiqbolli samolyotlar uchun) taxminan% = 11 ¸ 12% bo'lgan o'ta kritik qanotlarga ega. Qalinlikning qanot kengligi bo'ylab taqsimlanishi ma'lum foydali hajmni va minimal to'lqin qarshiligini amalga oshirish shartlaridan kelib chiqadi. Supurilgan qanotlarning yon qismlarida sirpanish effektini amalga oshirish uchun qanotning qolgan qismiga nisbatan maksimal qalinlik nuqtasining "oldinga" joylashgan profillari qo'llaniladi.

Xuddi shu tekislikda joylashgan emas, keyin qanot j burchagini tavsiflovchi geometrik burilishga ega (6-rasm).

Guruch. 6. Geometrik burilish mavjudligida so'nggi va ildiz qanoti profillari

Samolyotlarning aerodinamik modellarini o'rganish shuni ko'rsatdiki, o'ta kritik havo plyonkalarini geometrik burilish bilan birgalikda ishlatish ta'minlashga imkon beradi. Ushbu ishda biz eksperimental ma'lumotlardan foydalanishga asoslangan qanotning aerodinamik xususiyatlarini aniqlashning taxminiy usulidan foydalanamiz. Aerodinamik koeffitsientlarni va qanotni hisoblash bir necha bosqichda amalga oshiriladi. Hisoblash uchun dastlabki ma'lumotlar havo plyonkasining ba'zi geometrik va aerodinamik xususiyatlari hisoblanadi. Ushbu ma'lumotlar, xususan, profillar atlasidan olinishi mumkin.

Aerodinamik koeffitsientlarni hisoblash natijalariga ko'ra, bog'liqlik va qutbli bog'liqlik tuziladi. . Past subsonik tezliklarga bog'liqliklarning odatiy shakli mos ravishda 1-rasmda ko'rsatilgan. 7 va rasm. sakkiz.

Klassik qanot profili quyidagicha

Eng katta qalinlik akkordning taxminan 40% da joylashgan.

Bunday holda, o'rta chiziq taxminan bir xil tarzda o'zgaradi.

Bunday profillar o'ta kritik (superkritik) deb nomlangan. Ular tezda 2-avlod o'ta kritik profillarga aylandi - oldingi uchi nosimmetriklikka yaqinlashdi va pastki kesish ko'paydi.

Profilning o'rta qismini pastga siljitish qo'shimcha tezlikni oshiradi.

lekin yanada rivojlantirish bu yo'nalishda to'xtadi - hatto kuchliroq pastki kesma orqa tomonni kuch jihatidan juda nozik qildi. 2-avlod o'ta kritik qanotning yana bir kamchiligi sho'ng'in momenti bo'lib, uni gorizontal quyruqdagi yuk bilan bartaraf etish kerak edi.

Biz qaror qildik: orqa tomondan kesish mumkin emasligi sababli, siz old tomondan kesishingiz kerak.

Ular natija haqida yozadilar:

"Tasavvur qilganingizdek, bu vazifa ajoyib tarzda hal qilindi. Yechim esa oddiy bo'lganidek aqlli edi - biz qanotning oldingi pastki qismida kesishni qo'lladik va uni orqa tomondan qisqartirdik. Superkritik profilning afzalliklari.

Endi muhandislar dvigatel quvvatini oshirmasdan parvoz tezligini 10% dan ortiq oshirish yoki qanotning massasini oshirmasdan kuchini oshirish uchun bevosita imkoniyatga ega.