Часть вторая. 2.СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Часть вторая. 2.СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ



 

СОСТАВ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Силовая установка предназначена для создания тяги на самолете и обеспечения безопасного и эффективного его полета. В силовую установку входят: авиадвигатель, создающий тягу или развивающий эквивалентную ей мощность; системы, устройства и некоторые элементы конструкции самолета, обеспечивающие заданный режим эксплуатации.

Система - это комплекс отдельных элементов и связей между ними, которые выполняют определенные функции. В системе обязательно перемещается рабочее тело, энергия или механические части агрегатов. Названия систем определяются их назначением.

Устройство - отдельный агрегат, который выполняет строго определенные функции (насос, кран, гидроусилитель и т.д.).

В силовую установку самолета входят следующие составные элементы:

1. Двигатель со своими топливной и масляной системами; системами автоматики и запуска.

2. Топливная система самолета, предназначенная для размещения определенного количества топлива на борту и его бесперебойной подачи к двигателю на всех допускаемых режимах эксплуатации ЛА.

3. Масляная система самолета является внешней частью общей системы маслопитания двигателя и предназначена, в основном, для поддержания температурного режима двигателя; масло также служит рабочим телом в некоторых агрегатах рабочей системы.

4. Входные и выходные устройства. Входные устройства предназначены для преобразования кинетической энергии набегающего потока в потенциальную энергию (давление). Выходные устройства преобразуют оставшуюся часть энергии после турбины в кинетическую энергию вытекающих из сопла газов. При наличии дополнительных устройств они могут создавать отрицательную тягу, изменять угол вектора тяги, служить форсажными устройствами, а также исполнять роль глушителей шума.

5. Система подвески (крепления) двигателей предназначена для восприятия всех массовых сил, сил тяги и передачи этих усилий на конструкцию ЛА с максимально большей возможностью уменьшения вибрации от двигателя на ЛА и исключения термических напряжения в узлах навески.

6. Винты изменяемого шага (ВИШ) самолета с турбовинтовым двигателем (ТВД) являются движителями - окончательным звеном, преобразующим энергию ТВД в работу, совершаемую самолетом во время полета.

7. Система управления и контроля работой силовой установки. Под управлением понимается изменение режима работы силовой установки самолета (по желанию оператора или по принятой программе).

8. Система контроля включает в себя комплекс приборов и сигнальных устройств, позволяющих оценить как текущие параметры силовой установки, так и пороговые нарушения функционирования ее систем.

Бортовые приборы дают текущее значение замеряемого параметра.

Сигнальные устройства (в виде табло разного цвета) предупреждают о выходе контролируемого параметра за допустимые пределы (недостаточное количество масла в маслобаке, окончание топлива в том или ином баке и т.д.).

Применение бортовых вычислительных комплексов позволяет автоматизировать систему контроля, выводя необходимые (по условиям эксплуатации или запросу оператора) параметры на экран монитора. Это в значительной степени снижает психологическую нагрузку на пилота в процессе полета.

9. Система запуска предназначена для предварительной раскрутки ротора ГТД автоматического вывода двигателя на устойчивый режим малого газа и включает в себя:

а) источники энергии - электроэнергия, сжатый воздух или газ, жидкость под давлением;

б) пусковые устройства - двигатели с различными видами энергии: электро, пневмо, гидростартеры;

в) систему автоматики - совокупность устройств, обеспечивающих выполнение отдельных этапов запуска в определенной последовательности без вмешательства летчика. Время запуска зависит от типа двигателя, его мощности или тяги и составляет от десятка до сотен секунд.

Силовая установка должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- в процессе эксплуатации обеспечить сохранение основных технических характеристик;

- минимальное сопротивление при внутреннем и внешнем обдуве;

- минимальная масса;

- надежность, безопасность (пожаробезопасность) и живучесть.

2.2. ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ

Потребное количество двигателей, необходимое для пассажирского самолета, определяется: его назначением, летными характеристиками, экономичностью и безопасностью. При этом необходимо выполнить следующие требования:

1.Самолет должен обладать необходимой тяговооруженностью (обеспечить взлет с взлетно-посадочной полосы заданной длины).

2.Обеспечить продолжение безопасного взлета и набора высоты при отказе одного двигателя.

3.Обладать достаточной надежностью и экономичностью.

Взлетная тяга Рвзл определяется средним значением тяги Рср

Рвзл. = Рср./0,95.

Рср принимается от момента старта до достижения скорости отрыва и оценивается по формуле:

Рср=100m0g ,

где m0 –стартовая масса самолета;

Kвзл. – аэродинамическое качество самолета при разбеге (Kразб=5…6 для сверхзвуковых, Kразб.= 8…10 для дозвуковых самолетов);

fтр.- коэффициент трения колес шасси при разбеге ();

Lразб.- длина разбега, м.

Значения fтр.от состояния посадочной полосы
Сухая цементная ВПП 0,7…0,8
Влажная ВПП (без скопления воды) 0,5…0,6
Скользкая ВПП (снег с водой) 0,3…0,35
Гладкий лед или укатанный снег 0,05
Без тормозов(колеса вращаются) 0,01…0,015

Для винтовых двигателей (ПД и ТВД) Рвзл. оценивается

Рвзл= (17,6…20,4)Nвзл., н,

где Nвзл. – взлетная мощность на винте в кВт.

Значение V2отр в первом приближении принимается:

для самолетов с ТРД:

V2отр =175 p0 /Cy α max;

для самолетов с ПД и ТВД:

V2отр =130 p0 /C max,

где p0 - удельная нагрузка на крыло при разбеге, Па;

C max- максимальное значение коэффициента подъемной силы при приведении механизации крыла во взлетное положение.

Одним из основных требований, предъявляемых к пассажирскому самолету, является способность продолжать взлет и набор высоты при отказе одного из двигателей. При этом для обеспечения безопасности при продолжении взлета и при наборе высоты с одним отказавшим двигателем вертикальная скорость набора высоты Vy должна составлять не менее 2 м/с, а соответствующий угол наклона траектории взлета θ должен быть больше минимально допустимого угла, который равен 10 30'.

Рис. 2.1 Схема сил, действующих на самолет при наборе высоты

Уравнения движения самолета при наборе высоты (см. рис. 2.1)записывается в виде,

Pнаб. = X+ mg Sinθ; Y = mg Cosθ,

где Р - сила тяги, Х - сила лобового сопротивления, mg - сила тяжести, θ - угол подъема в град., Y- подъемная сила, Так как

Хвзл.= ,

то потребная тяга двигателей для набора высоты будет равна:

Рнаб.= .

Если учесть, что θ <1,50,, то Cosθ ≈ 1 и

Рвзл.= mg(Cosθ/Квзл.+Sinθ).

Здесь θ - минимальный угол наклона траектории к горизонту на различных этапах взлета. Полный градиент набора ηпн = tgθ 100%.(См. рис 2.2)

 


При отказе одного из двигателей полный градиент набора ηпн в соответствии с Нормами летной годности самолетов (НЛГС) представлены в таблице.

При всех работающих двигателях на 3 этапе ηпн 5 % (θ=40 ; tgθ = 0,0524); на 4 этапе ηпн 3 % (θ=1,660 ; tgθ = 0,03).

Наиболее ответственным при взлете является третий этап №3. при котором угол θ=1,5°, то можно принять Cosθ ≈ 1. Поэтому потребная тяга двигателей для продолжения взлета самолета при условии отказа одного из двигателей определяется по формуле:

Рвзл.= mg( + Sinθ).

Располагаемая тяга всех двигателей, выбранная из условия отказа одного из них при взлете, составит:

Рпотр.= ( ) mg( + Sinθ)kv ,

и соответствующая ей тяговооруженность:

= ( ) (1/Квзл +SinΘ)

где n – число двигателей, kv= 1.5 - коэффициент запаса.

В случае заданной тяговооруженности , можно оценить потребное количество двигателей n на самолете:

n= .

Принимая различное количество двигателей (от двух до четырех) можно оценить потребную тяговооруженность.

При n=2:

=1,5( ) ( + 0,025)=3 (1/ К взл. + 0,025,) (θ=1,430).

При n=3:

=2,25 (1/Квзл+0,027), (θ=1,550).

При n=4:

=2,0 (1/Квзл+0,03), (θ=1,70).

Из рассмотренного следует:

1. В случае неизменности Квзл самолеты с меньшим количеством двигателей должны обладать наибольшей тяговооруженностью.

2. При одинаковой тяговооруженности самолетов с разным количеством двигателей самолеты с большим числом могут иметь меньшее качество Квзл на взлете. Например, при стартовой тяговооруженности =0,3 самолет с двумя двигателями должен иметь Кнаб ≥13, с тремя двигателями - Кнаб ≥9.8 и с четырьмя двигателями - Кнаб ≥9.5.

В первом приближении число двигателей также можно связать с массой самолета. На легких самолетах военного и гражданского назначения устанавливаются 1-2 двигателя, что объясняется соображениями надежности и особенностями компоновки самолета.

На гражданских самолетах количество двигателей увязывается с дальностью полета:

- малая дальность (1000-2500 км) – 2 двигателя;

- средняя дальность (2500-6000км) – 3 двигателя:

- большая дальность (более 6000 км) – 4 двигателя.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-06-28; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.204.31 (0.01 с.)