Билет 23. 1. Требования к силовым установкам, реверсы тяги

Билет #23

1. Требования к силовым установкам, реверсы тяги.
К авиационным силовым установкам (в дальнейшем авиационным двига- телям) на производстве и в эксплуатации предъявляются следующие требова- ния:

1. Создание заданной тяги или мощности для получения необходимых лет-но – технических данных летательного аппарата.

2. Возможно оптимальная (наименьшая) удельная масса, то есть отношение массы двигателя к его тяге и максимально возможная экономичность, то есть минимально удельный расход топлива – отношение расхода топлива к тяге двигателя.

3. Максимально возможная лобовая тяга, то есть отношение тяги двигателя к его поперечной площади.

4. Простота конструкции, технологичность в производстве, использование

менее дефицитных доступных материалов.

5. Высокие эксплуатационные качества: максимально возможный ресурс работы, простота и удобство обслуживания, профилактики и ремонта, высокая надежность.

6. Удобство в управлении, способность быстро изменять режим работы.

7. Обладать высокой степенью живучести при воздействии на него посто-

ронних предметов (пыли, льда, птиц и др.).

8. Обеспечивать контроль и регистрацию на земле и в воздухе всех техни-

ческих параметров, характеризующих рабочее состояние двигателей.

9. Эффективно и надежно работать на всех режимах полета, в различных климатических условиях и т.д.

Реверс — устройство для направления части воздушной или реактивной струи по направлению движения самолёта и создания таким образом обратной тяги. Кроме того, реверсом называется применяемый режим работы авиационного двигателя, задействующий реверсивное устройство.

Реверс применяется в основном на пробеге, после посадки, или для аварийного торможения при прерванном взлёте. Реже — на рулении, для движения самолёта задним ходом без помощи буксировщика. Небольшое число самолетов допускают включение реверса в воздухе. Наиболее широко реверс применяется в коммерческой и транспортной авиации. Характерный шум можно часто услышать при пробеге самолёта по ВПП после посадки.

Реверс применяют совместно с основной (колёсной) тормозной системой самолёта. Его применение позволяет снизить нагрузку на основную тормозную систему самолёта и сократить тормозную дистанцию, особенно при малом коэффициенте сцепления колёс с ВПП, а также в начале пробега, когда остаточная подъёмная сила крыла уменьшает нагрузку на колёса, снижая эффективность тормозов. Вклад реверсивной тяги в общее тормозное усилие может сильно различаться для разных моделей самолётов.

У самолета много разных устройств. В этой статье поговорим об устройстве, без которого невозможно торможение самолета – о реверсе тяги.

При появлении первых летательных аппаратов возник вопрос их торможения. Раньше при посадке использовался посадочный парашют. Но вы можете себе представить, какой нужен парашют для посадки огромных грузовых или пассажирских лайнеров?

Поэтому авиаконструкторы вначале придумали тормоза, которые на шасси устанавливались. Затем начали использовать реверс тяги мотора, как способ торможения. Устройство это довольно простое. Оно создает тягу, которая направлена против движения самолета. Так проходит процесс торможения.

Создавать реверс тяги могут самолеты, обустроенные винтом ВИШ (изменяемого шага). Для этого изменятся угол наклона лопастей винта в положение, при котором винт начинает «тянуть» воздух назад.

В реактивных моторах реверс создается в виде особых створок, которые перенаправляют реактивную струю в нужное направление. Управляются эти створки гидравлической системой мотора.

В основном реверс тяги применяют для торможения при пробеге самолета. Очень редко его используют для движения назад. Тогда отпадает потребность в буксировочном транспорте. Да и на моделях самолетов малых габаритов его редко устанавливают. В основном установка этого оборудования проводится на лайнерах, которые используются для грузовых и пассажирских перевозок.

Существуют модели самолетов, в которых проходит реверс тяги прямо в полете. Он тогда используется для аварийного, экстренного снижения самолета. Но при обычных полетах делать такие снижения запрещено.

Это устройство имеет свои недостатки. Во-первых – агрегат тяжелый. Также они имеет большие габариты. Еще недостатком становится выгорание взлетной полосы под воздействием воздуха.

Но не только самолеты постоянно усовершенствуются. Например, компания Motorus продает моторизированные изделия, предназначены для буксировки малой механизации. В частности таким аппаратом стала мотособака, цена которой намного ниже, чем обычной упряжки ездовых собак. Также компания имеет сеть магазинов, в которых большой ассортимент мототехники (моторы для катеров, мотособаки и пр.).

2. Силовые шпангоуты, место установки и конструкции.
Шпангоут
(голл. spanthout, от spant — балка, ребро и hout — дерево) — основной поперечный элемент силового набора ЛА; обеспечивает форму и жёсткость сечения и передаёт местные сосредоточенные нагрузки на оболочку или др. силовые элементы. Обычно устанавливается перпендикулярно к оси агрегата ЛА или под углом действия сосредоточенной нагрузки, имеет, как правило, форму, соответствующую форме оболочки. Различают Ш. типовые (обеспечивают жёсткость контура) и силовые (служат для передачи сосредоточенных нагрузок).
Типовые Ш. подразделяются на подкрепляющие (обшивка крепится только к стрингеру) и распределяющие (обшивка крепится к шпангоуту и стрингеру); выполняются в виде гнутого обода, соответствующего контуру оболочки.
Силовые Ш. бывают стеночные, форменные, рамные, в виде подковообразных балок и т. д.; размещаются по краям вырезов в обшивке (под двери, люки и т. д.), в местах крепления крыла, шасси, силовой установки, оперения, по торцам грузоотсеков и т. п. Сдвоенные Ш., используемые по разъёмам агрегатов, называются стыковыми; Ш., устанавливаемые на части длины контура оболочки, называются полушпангоутами. Шаг Ш. выбирается на основе расчёта общей жёсткости оболочки. В местах пристыковки основных агрегатов силовой установки, крыла, шасси и оперения шаг Ш. может нарушаться (в этом случае он определяется расстояниями между узлами крепления стыкуемых агрегатов).
Силовая схема Ш. выбирается из условий его нагружения и общей компоновки агрегата. При действии больших сосредоточенных нагрузок в плоскости Ш. предпочтительна схема стеночного Ш. При наличии во внутреннем объёме фюзеляжа силовой установки, грузовой или пассажирской кабины высота Ш. ограничена их размерами, и Ш. может быть выполнен в виде кольца или подковы, работающих, как правило, на изгиб. В гермокабинах высокоресурсных пассажирских самолётов Ш. обеспечивает сохранение формы оболочки и воспринимает часть растягивающей нагрузки от внутреннего избыточного давления.

3. Принцип создания подъемной силы, аэродинамическое качество.
Летательные аппараты (ЛА) — это технические устройства, тяжелее или легче воздуха, предназначенные для выполнения определенных задач в воздушной среде.
На все типы ЛА в полете действует сила земного притяжения (сила тяжести). Для ее преодоления ЛА должны создавать во время полета подъемную силу. Способ создания подъемной силы определяет принцип полета ЛА и их классификацию.
По принципу полета Л А можно разделить на следующие группы:
ЛА с аэростатическим принципом полета, в которых подъемная сила создается благодаря выталкивающей (архимедовой) силе, действующей на находящееся в воздухе тело, более легкое, чем воздух в объеме этого тела;
ЛА с аэродинамическим принципом полета, где подъемная сила создается в результате силового воздействия воздуха на тело, которое в нем перемещается;

ЛА с ракетодинамическим принципом полета, где подъемная сила создается силами реакции при отбрасывании части массы летящего тела;
ЛА с баллистическим принципом полета, в которых подъемная сила определяется силой инерции, запасенной на начальном участке траектории полета.
Аэростатические ЛА (их часто называют воздухоплавательными) используют для полета подъемную силу газов, более легких, чем воздух. Воздухоплавательный принцип создания подъемной силы можно объяснить, используя закон Архимеда, одинаково справедливый как для жидкой, так и для воздушной среды: «Сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость или газ тело, равна весу жидкости или газа в объеме этого тела».

К летательным аппаратам, основанным на аэростатическом принципе
летательные аппараты легче возду-пе, принадлежат воздушные шары предназначенные для полетов в стратосферу, называются стратостатами. Они отличаются от обычных аэростатов наличием герметической кабины. Управляемые аэростаты, оборудованные двигателями, называются дирижаблями. Оболочка дирижабля обычно бывает удлиненной формы. Кроме гондолы, он имеет силовую установку, создающую силу тяги, необходимую для перемещения его в воздухе; органы устойчивости (вертикальное и горизонтальное оперение) для обеспечения устойчивости полета; рули, с помощью которых можно по желанию летчика изменять направление движения.
Основные достоинства аппаратов легче воздуха заключаются в том, что они могут подниматься и спускаться вертикально и даже неподвижно «висеть» в воздухе (без дополнительных затрат энергии), достаточно грузоподъемны и экономичны. Недостатки этих аппаратов — плохая маневренность, малая скорость полета, необходимость надежных средств для швартовки на стоянке.
Летательные аппараты тяжелее воздуха, у которых подъемная сила создается по аэродинамическому принципу, составляют наиболее многочисленную группу.
Прежде всего к ним относятся самолеты различного типа и назначения. Подъемная сила создается несущими поверхностями, в основном крылом, при перемещении самолета относительно воздуха в результате работы силовой установки. При этом сила тяги, создаваемая силовой установкой, позволяет самолету преодолевать сопротивление воздуха. Планеры, в отличие от самолета, не имеют двигательной установки, но подъемная сила, так же как и у самолета, создается крылом при перемещении планера в воздухе.

К этой же группе относятся вертолеты и автожиры. У вертолетов подъемная сила создается несущим винтом, приводимым во вращение силовой установкой. У автожиров подъемную силу создает специальный винт, который вращается от набегающего потока воздуха, а поступательное движение осуществляется благодаря силовой установке.
К группе ЛА, использующих ра-кетодинамический принцип полета, относятся ракеты различного назначения, к баллистическим ЛА — в основном спутники Земли и межпланетные корабли.
Авиационные модели — это тоже летательные аппараты. В уменьшенном виде они или копируют, прототип, или схематически воспроизводят его.
Летающие модели по характеру полета делятся на свободнолетающие, кордовые и радиоуправляемые.
Свободным называется полет, во время которого между летающей моделью и моделистом отсутствует всякая связь, кроме визуальной. Свободнолетающими являются модели планеров, самолетов с резиновыми и с поршневыми двигателями (таймерные), вертолетов (рис. 2.3).
Полетом кордовой модели моделист, находящийся на земле, управляет посредством нерастягиваю-щихся нитей — тонкой стальной проволоки или тросиков. Кордовыми моделями могут быть скоростные, гоночные, пилотажные модели «воздушного боя» и копии реальных самолетов (рис. 2.4).
Во время радиоуправляемого полета моделист, находящийся на земле, управляет моделью, подавая радиокоманды.
Управляемыми по радио могут быть летающие модели планеров, самолетов и вертолетов, а также модели-копии реальных летательных аппаратов.

Аэродинами́ческое ка́чество летательного аппарата — отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению (или отношение их коэффициентов) в поточной системе координат при данном угле.
Аэродинамическое качество определяется следующим соотношением:

К(а)=Суа(а)/Сха(а)
,где
а — угол атаки;
Сха — коэффициент лобового сопротивления;
Суа — коэффициент подъёмной силы.