Недостатки аэродинамической схемы "бесхвостка" и пути их устранения

Введение 3
1. Недостатки аэродинамической схемы «бесхвостка» 4
2. Пути решения поставленных проблем 6
3. Применение найденных решений проблем на проектируемом самолете 12
Заключение 15
Используемая литература 16

Весь текст будет доступен после покупки

Перед конструктором в процессе проектирования самолета всегда встает вопрос выбора его общей схемы.
В настоящее время одними из основных требований к современным истребителям, которые зависят от аэродинамической схемы, являются:
– Полёт на сверхзвуке при бесфорсажном режиме;
– Проектируемый самолет должен «прощать» ошибки пилота при управлении в большинстве полетных случаев;
– Совокупность аэродинамических характеристик и бортовых системы должны обеспечивать возможность маневрирования самолёта каких-либо ощутимых запаздываний, не требуя при этом строгого контроля управляющих органов;
– Малая радиолокационная заметность.
Эти требования наилучшим образом выполняет самолет аэродинамической схемы «бесхвостка».
«Нормальная» схема проигрывает из-за большего сопротивления и большей радиолокационной заметности в виду наличия горизонтального оперения.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Недостатки аэродинамической схемы «бесхвостка»
«Бесхвостка» характеризуется следующим списком недостатков:
Самолет данной схемы относительно других схем неустойчив при тангаже. Тангаж – это маневрирование относительно поперечной оси. Неустойчивость проявляется, если координата точки приложения подъемной силы изменяется относительно положения ЦМ;
Небольшое плечо поверхностей управления по тангажу – это еще один недостаток данной схемы. Эффективность плоскостей управления по тангажу уменьшается из-за очень малого плеча, так как они находятся очень близко к ЦТ. Но вместе с этим нужно обеспечить требуемую по величине силу отклонения рулей. Все это требует большего отклонения поверхностей управления. А это, в свою очередь, приводит к еще большему возрастанию сопротивления.
Та же самая проблема возникает и у вертикального оперения. Его эффективность снижается из-за малой величины плеча.
Потери подъемной силы при балансировке устойчивого самолета схемы «бесхвостка».
На рисунке 1 представлена схема балансировки «бесхвостка». Изучив схему нагружения, выведем уравнения равновесия:
Y=n_y•m•g=Y_кр+Y_эв
и M_z=?Y•(x?_т-x_д)=Y_кр ?•(x?_т-x_F)-Y_эв•L_эв=0
Где L_эв=x_F2-x_т – плечо от элевонов.
При изменении ? силы и моменты изменятся в соответствии с уравнениями:
?Y(??)=?n_y•m•g=?Y_кр (??)
??M?_z (??)=??Y(??)•(x?_т-x_F)=?Y_кр (??) ?•(x?_т-x_F)
Можно сделать переход к безразмерным аэродинамическим коэффициентам. Тогда мы выведем уравнение для степени продольной статической устойчивости «бесхвостки»:
m_z^(C_y )=??M?_z/(?Y•b_A )=x ?_т-x ?_F
При известной подъемной силе самолета Y=n_y•m•g можно определить балансировочную силу от элевонов:
Y_эв=Y•(?(x?_т-x_F))/(L_эв+?(x?_т-x_F))
или C_(y эв)=(C_y•m_z^(C_y ))/L ?_(эв.э)
где L ?_(эв. э)=x ?_F2-x ?_F – относительное расстояние от фокуса самолета по углу атаки до фокуса самолета по углу отклонения элевонов.
Из уравнения видно, что при m_z^(C_y )? 0 или при x_т ? x_F, C_(y эв) ? 0 и Y_эв ? 0, т.е. при балансировке устойчивого самолета подъемная сила от элевонов будет направлена вниз.


Рисунок 1.1 – Балансировочная схема «бесхвостка» с «плоским» крылом

2 Пути решения поставленных проблем
Проанализировав проблемы, которые присущи «бесхвосткам», можно приступать к решению выявленных недостатков:
Неустойчивость при тангаже.
Что бы устранить проблему неустойчивости при тангаже, необходимо создать плоскость на законцовке крыла, которая была бы всегда отклонена вверх без постоянного вмешательства в управление пилота.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бочкарев, А. Ф., Турапин, В. М. Расчет характеристик боковой устойчивости и управляемости самолета. - Куйбышев: Куйбышевский авиационный институт, 1983. - 20 с.
2. Соболев, Д. А. Столетняя история «летающего крыла». - Москва: Русское авиационное акционерное общество, 1993. - 287 с.
3. Конюхов, И. К. Анализ применения аэродинамической схемы «летающее крыло» на беспилотных летательных аппаратах класса «воздух-поверхность» // Труды МАИ. - 2018. - №Выпуск № 99.
4. Истребитель пятого поколения // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%BF%D1%8F%D1%82%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BF%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F (дата обращения: 12.01.2025).

Весь текст будет доступен после покупки