Расчет и проектирование оперения

Конструкция оперения СЛА

Горизонтальное оперение (рис. 4. 11) обычно состоит из неподвижной части - стабилизатора 1 и отклоняемой - руля высоты 4. В некоторых случаях применяют цельноповоротное горизонтальное оперение (ЦПГО). Использование ЦПГО позволяет получить достаточно легкую и простую в исполнении конструкцию, однако для обеспечения возможности полета с "брошенной ручкой" оно требует тщательной доводки по углам отклонения и загрузкам.

Вертикальное оперение (рис. 4. 11) состоит из неподвижной части - киля 3 и отклоняемой - руля направления 2.



Рис 4.11 Конструкция оперения

Взаимное расположение горизонтального и вертикального оперения может быть различным и для каждого конкретного случая выбирается исходя из условия обеспечения необходимой устойчивости и управляемости.

Конструктивно стабилизатор, как и крыло, состоит из продольного и поперечного силового набора. В состав продольного набора входят лонжерон 6 и стрингеры, поперечного - нервюры 5.

При использовании в качестве наполнителя блоков из пенопласта или трехслойной обшивки нервюры и стрингеры могут отсутствовать. В этом случае стабилизатор (рис. 4. 12) состоит из одного или двух лонжеронов 2, 4, силовых нервюр 3 и пенопластового наполнителя 1, 5, обклеенного одним или несколькими слоями стеклоткани 6.



Рис 4.12 Конструкция двухлонжеронного горизонтального оперения с трехслойной обшивкой

При проектировании горизонтального оперения используются те же конструктивно-силовые схемы, что и при проектировании крыла.

Конструктивно-силовая схема киля (рис. 4. 13) во многом напоминает схему стреловидного крыла и обычно включает в свой состав лонжерон 3 и силовые нервюры 7, 2. В отличие от горизонтального оперения лонжерон 3 по отношению к оси фюзеляжа чаще всего устанавливается не под прямым углом, а в состав силовой схемы вводится одна, а иногда и несколько подкосных балок. В киле, показанном на рис. 4. 13, роль подкосной балки выполняют элементы 5 и 4. Во многих случаях целесообразно использовать двухлонжеронную конструкцию. На схематичных СЛА киль может выполняться в виде плоской пластины с силовым набором в виде трубчатого каркаса по периметру.



Рис 4.13 Конструктивно - силовая схема киля

Конструкция руля высоты, руля направления и узлов их подвески аналогична конструкции элеронов.

Расчет и проектирование горизонтального оперения

Нагрузки, действующие на горизонтальное оперение, подразделяют на уравновешивающие, маневренные и нагрузки при полете в неспокойном воздухе. Для определения маневренных нагрузок необходимо знать коэффициент продольного момента самолета без горизонтального оперения, значение которого получают, продувая модель в аэродинамической трубе. У конструкторов-любителей такая возможность имеется далеко не всегда. Поэтому расчет целесообразно вести из условия максимально возможной аэродинамической нагрузки, действующей на горизонтальное оперение при резком отклонении руля высоты на максимальной скорости полета. Действующую в этом случае силу можно определить по формуле



где коэффициент С_у принимается равным 2.

При расчете принимать, что 75% полученной нагрузки приходится на стабилизатор и 25%-на руль высоты. При этом к стабилизатору нагрузку считать приложенной на 20% хорды оперения, и по оси подвески - к рулю высоты. Нагрузку по размаху можно считать равномерно распределенной.

При предлагаемом методе расчета запас прочности горизонтального оперения будет завышенным, однако к значительному увеличению массы оперения это не приводит.

Расчет и проектирование вертикального оперения

На вертикальное оперение могут действовать как уравновешивающие, так и маневренные нагрузки. Уравновешивающая нагрузка на вертикальном оперении появляется при скольжении самолета, взлете или посадке с боковым ветром, а также при отказе одного из двух двигателей, установленных на крыле.

Расчет вертикального оперения СЛА можно производить исходя из максимально возможной аэродинамической нагрузки, возникающей при резком отклонении руля направления. Силу, действующую в этом случае на вертикальное оперение, можно определить по формуле



где коэффициент С_у принимается равным 1. 5.

Нагрузку по высоте киля следует считать распределенной пропорционально хордам.

При использовании для изготовления носка киля пенопластовых блоков или трехслойной обшивки (рис. 4. 13) типовые нервюры, как правило, не используются.

по материалам: П.И.Чумак, В.Ф Кривокрысенко "Расчет и проектирование СЛА"