Назначения и особенности конструкции гондол и пилонов самолета

Министерство образования Украины

Государственная летная академия Украины

Контрольная работа

по дисциплине

основы конструкции авиационной техники

на тему:

«Назначения и особенности конструкции гондол и пилонов самолета»

Выполнил курсант 662 к/о

Никашин В.Н.

Проверил преподаватель:

Соболь О.Ю

Кировоград 2008

Содержание:

1. Размещение двигателей в фюзеляже;

2. Размещение двигателей на крыле;

3. Размещение двигателей на горизонтальных пилонах по бо­кам хвостовой части фюзеляжа;

4. Гондолы и пилоны;

5. Силовые схемы гондол;

6. Прочность гондол, пилонов;

7. Литература.

Компоновка двигателей на самолете весьма разнообразна. Вы­бор той или иной схемы определяется типом двигателей, их числом и габаритами, а также типом самолета, его летно-техническими данными и условиями базирования. Некоторые возможные схемы размещения двигателей на самолете показаны на рис. 1

1.Размещение двигателей в фюзеляже (рис. 1, а—д) обес­печивает самолету минимальное дополнительное сопротивление от двигательной установки и небольшое влияние на устойчивость и управляемость самолета. При этом практически отсутствует влия­ние струи выхлопных газов на хвостовое оперение. Вес конструк­ции узлов крепления двигателя получается небольшим.

Воздух к двигателю подается по каналам от воздухозаборников, которые могут быть расположены в носовой части фюзеляжа (а), по бокам фюзеляжа (б), в корневых частях крыла (в) или сверху фюзеляжа (г, д).

Наиболее высокую степень использования скоростного напора обеспечивает лобовой воздухозаборник (рис. 1, а), так как он обтекается невозмущенным потоком. При большой длине фюзеляжа могут оказаться более выгодными боковые, крыльевые или верх­ние воздухозаборники. Применение таких входных устройств спо­собствует уменьшению длины воздушных каналов. При этом также упрощается размещение агрегатов оборудования и вооружения в носовой части фюзеляжа и улучшается обзор экипажу.

Для снижения потерь на входе в воздухозаборник предусмат­ривают систему отсоса пограничного слоя.

К недостаткам крыльевых и верхних заборников следует отне­сти дополнительные потери скоростного напора на поворот струи и утяжеление конструкции, связанное с компенсацией вырезов, образованных в крыле и фюзеляже для прохода воздушных кана­лов.

2. Размещение двигателей на крыле (рис. 1, г—з, к).

Двига­тели могут располагаться в корневой части крыла или на консоли. К достоинствам расположения двигателей в корневой части крыла (е, ж) следует отнести сравнительно небольшое дополнительное сопротивление, обусловленное их установкой, и малое влияние на балансировку самолета отказа одного из двигателей. При этом двигатели могут располагаться либо позади основного силового набора крыла (е), либо внутри силового кессона (іт)- В последнем случае они лучше вписываются в обводы крыла, но вес конструкции получается большим, главным образом, из-за необходимости со­здания монтажных люков в силовых панелях, крыла.

К недостаткам расположения двигателей в корне крыла следует отнести значительные вибрационные нагрузки обшивки фюзеляжа от реактивной струи, высокий уровень шума в кабине, опасность распространения пожара от двигателей на кабину и топливные отсеки.

При расположении двигателей в средней части и на конце кры­ла (з) эти недостатки частично устраняются. Двигатели, разнесен­ные по размаху крыла, обеспечивают разгрузку крыла в полете, благодаря чему вес конструкции крыла снижается.

Широкое распространение получила схема с расположением двигателей на пилонах под крылом (к). К достоинствам такой схе­мы можно отнести следующее:

• высокое аэродинамическое качество крыла;

• малые потери на всасывании (лобовой воздухозаборник) и на выхлопе (нет удлинительной трубы);

• увеличение критической скорости флаттера за счет смеще­ния вперед центров тяжести сечений крыла, в которых размещены двигатели;

• удобные подходы к двигателю.

В то же время размещение двигателей на пилонах имеет и не­достатки:

— увеличивается сопротивление самолета;

—тяга двигателей оказывает влияние не только на путевую, но и на продольную устойчивость самолета;

• увеличивается высота шасси, особенно на самолетах со стре­ловидным крылом, имеющим отрицательное поперечное V;

• увеличивается вероятность выхода из строя двигателей из-за попадания в воздухозаборники твердых частиц с поверхности аэро­дрома.

3. Размещение двигателей на горизонтальных пилонах по бо­кам хвостовой части фюзеляжа (рис. 1 и).

Эта схема имеет сле­дующие достоинства:

• отсутствие на крыле гондол способствует повышению его аэро­динамического качества и более эффективному использованию ме­ханизации;

• близость двигателей к плоскости симметрии самолета облег­чает, полет при отказе одного из них;

• объем крыла освобождается для размещения топлива;

• снижается уровень шума и вибраций в кабине;

• снижается возможность попадания в двигатель частиц грун­та во время пробега и разбега самолета.

Вместе с тем, эта схема приводит к некоторому увеличению веса конструкции фюзеляжа и веса крыла, которое в этом случае не име­ет разгрузки от массовых сил двигателей.

Рис.1 Схемы размещения двигателей на самолете.

4. Гондолы и пилоны.

Для уменьшения лобового сопротивления двигатели и присоединенные к ним агрегаты заключаются в обтекаемые гон­долы. Гондолы предохраняют двигатель и его агрегаты от коррозии, загрязнения и механических повреждений. Воздухозаборник гон­долы обеспечивает использование кинетической энергии набегаю­щего потока и подвод к двигателю воздуха с выравниванием поля скоростей для нормальной работы компрессора ВРД или охлаждения поршневого двигателя.

Рис. 2. Схема нагружения стержневого крепления ТВД:

P_x, P_y, P_z — нагрузки, действующие на ДУ; Р_1x, P_1y, P_1z — силы, воспринимаемые передними узлами фермы; Р_г— сила, воспринимаемая задними узлами фермы; M_yг М_zг— гироскопи­ческие моменты; М_xд — реактивный момент

Рис. 3. Конструкция несимметричного крепления двигательных установок к фюзеляжу (Ту-154):

2 — силовые шпангоуты гондолы; 3— продольная балка; 4, 5, б — подкосы передней плоскости крепления двигателя; 7— продольный подкос; 8, 9—подкосы задней плоскости крепления двигателя; 10 — шаровой шарнир заднего крепления; Il — шаровой шарнир креп­ления подкоса к цапфе двигателя; 12, 13 — узлы крепления силовых шпангоутов гондолы к фюзеляжу. Конструкция, непосредственно закрывающая двигатель, назы­вается капотом. Гондолы должны обеспечивать удобный доступ к двигателю и агрегатам, расположенным на нем, для осмотра, замены и тех­нического обслуживания. Для этого они имеют системы легко-съемных или откидных крышек. Гондолы двигателей представляют собой тонкостенные конструк­ции, аналогичные конструкции фюзеляжа.

5. Силовые схемы гондол могут быть двух типов.

Гондола полумонококовой конструкции состоит из жестких па­нелей, образующих замкнутую силовую оболочку. Такая конструк­ция воспринимает воздушные нагрузки и массовые силы и крепится к планеру или подвеске двигателя. Нагрузки же от дви­гателя передаются на планер (непосредственно на крыло, фюзеляж или пилон).

Каркасная конструкция отличается тем, что имеет силовой кар­кас. Гондола такой конструкции воспринимает также нагрузки от двигателя и передает их на планер.

На рис. 4 показана гондола ТРД на вертикальном пилоне под крылом. На рисунке видно сходство конструкций гондолы и фюзеляжа, пилона и крыла.

Особенностью конструкции и компоновки гондол ТВД является специфическая конфигурация передней части, обусловленная нали­чием обтекателя втулки винта и редуктора.

6. Прочность гондол, пилонов и креплений оборудования силовых установок.

Гондолы двигателей, воздухозаборники, которые нагружаются в основном аэродинамическими силами, особенно значительными при действии скоростного напора q_{max max} в случаях нагружения А' и D'. Поэтому их конструкция сходна с конструкцией фюзеляжа. Для глушения шума от двигателя используется трехслойная об­шивка с сотовым заполнителем.

Конструкции пилонов имеют те же внутренние силовые эле­менты, что и конструкция крыла, достаточно сильные для вос­приятия больших нагрузок от двигательной установки и гондолы и передачи их на крыло или фюзеляж.

Прочность конструкции и креплений оборудования силовых ус­тановок (баки, трубопроводы, агрегаты) проверяется в соответ­ствии со случаями нагружения по НЛГС частей планера ЛА, где они установлены.

Поскольку гондолы, пилоны и части оборудования силовых уста­новок непосредственно соединяются с двигателем, они испытывают

значительные вибрационные воз­действия, что может сказаться на состоянии конструкции (ослабле­ние затяжки болтов и заклепок, образование люфтов и трещин) и ресурсе. Поэтому необходимо при­нимать меры защиты от вибраций.

Рис. 4. Гондола ТРД на вертикаль­ном пилоне под крылом

Литература:

1. Конструкция и прочность самолетов, В.Н.Зайцев , Г.Н. Ночевкин – Киев 1974 г.

2. Конструкция и прочность летательных аппаратов гражданской авиации , К.Д. Миртова, Ж.С. Черненко – Москва 1991г.

3. Конструкция самолетов, Г.И.Житомирский – Москва «Машиностроение» 1991 г.