Размеры и форма основных агрегатов гидросамолета
Ширина корпуса по редану (B) - является важнейшим линейным параметром лодки или поплавка, влияющим на гидродинамические, аэродинамические и весовые характеристики гидросамолета. Значение
B определяется по формуле
![](071/002.jpg)
где m
0 - взлетная масса гидросамолета (для двухпоплавковых гидросамолетов в эту и последующие формулы вместо m
0 подставляется 0,5m
0,
![](071/003.jpg)
- плотность воды,
![](071/004.jpg)
- коэффициент начальной нагрузки на воду. В первом приближении при отсутствии результатов буксировочных испытаний можно взять следующие значения
![](071/004.jpg)
:
Летающие лодки с удлинением корпуса лодки 4-6,5
![](071/004.jpg)
= 0,3-1,2
Однопоплавковые гидросамолеты с удлинением поплавка 5,5-7
![](071/004.jpg)
= 1,2-1,7
Двухпоплавковые гидросамолеты с удлинением поплавка 6-8,75
![](071/004.jpg)
= 1,7-1,9
Меньшие из указанных значений рекомендуются для самолетов с малой стартовой энерговооруженностью и относительно невысокими скоростями отрыва. Полученная в результате расчета ширина корпуса должна быть увязана с требованиями по размещению экипажа и пассажиров.
Следует иметь ввиду, что уменьшение
![](071/004.jpg)
(увеличение ширины корпуса) облегчает выход на глиссирование и уменьшает брызгообразование при разбеге, но одновременно возрастает сопротивление на предвзлетных скоростях и аэродинамическое сопротивление в полете, увеличиваются перегрузки при посадке, растет масса конструкции лодки или поплавка.
Длина корпуса от форштевня до второго редана
![](071/005.jpg)
где
![](071/006.jpg)
- длина носовой части (до первого редана),
![](071/007.jpg)
- длина межреданной части корпуса.
Рекомендуемые значения удлинения корпуса лодки или поплавков
![](071/008.jpg)
приведены выше. С ростом удлинения корпуса уменьшается коэффициент его лобового сопротивления и улучшается продольная остойчивость гидросамолета. Но рост удлинения ведет также к увеличению массы корпуса и к некоторому ухудшению маневренности гидросамолета на воде.
Длина носовой части ![](071/006.jpg)
влияет на продольную остойчивость и на угол начального дифферента (наклон продольной оси самолета к поверхности воды) самолета. При больших
![](071/004.jpg)
увеличение длины носовой части устраняет опасность зарывания носом и затопление палубы при разбеге. Обычно значение
![](071/006.jpg)
принимается (2,3 - 3,5)В - для лодок и (3,5 - 5)В - для поплавков.
Положение лодки (поплавка) относительно центра масс гидросамолета рекомендуется выбирать таким, чтобы расстояние по горизонтали между центром масс и первым реданом (размер "а") составляло (0,15 - 0,3)В. Увеличение размера "а" (передняя центровка гидросамолета) снижает углы дифферента во всем диапазоне скоростей разбега и облегчает выход на редан, но приводит к росту гидродинамического сопротивления на предвзлетных скоростях.
Полная длина корпуса двухреданной лодки определяется с учетом потребного, по условию устойчивости в полете, плеча горизонтального оперения
![](071/010.jpg)
Можно принимать
![](071/011.jpg)
= (2,8 - 3,2)
![](071/012.jpg)
, где
![](071/012.jpg)
- средняя аэродинамическая хорда крыла,
![](071/013.jpg)
- назначается по конструктивным соображениям. Полная длина корпуса однореданной лодки или поплавка
![](071/014.jpg)
Цилиндрическая вставка - участок длиной
![](071/015.jpg)
с постоянным поперечным сечением - перед первым реданом улучшает гидродинамические характеристики корпуса при выходе на глиссирование. Обычно принимается
![](071/015.jpg)
= (1,2 - 1,5)В.
Высота корпуса лодки или поплавка, обеспечивающая требуемый запас плавучести, определяется по формуле:
![](071/016.jpg)
где
![](071/017.jpg)
- запас плавучести (задан техническими требованиями),
![](071/018.jpg)
- коэффициент полноты обьема корпуса. В первом приближении можно принимать
![](071/018.jpg)
= 0,45 для лодок и
![](071/018.jpg)
= 0,47 для поплавков.
Ниже уровня, определяемого высотой
H, корпус не должен иметь отверстий и негерметичных лючков, через которые внутрь его может попадать вода.
Форма в плане и высота реданов. Передний (основной) редан способствует отрыву воды от зареданного участка днища, что приводит к резкому снижению гидродинамического сопротивления на участке глиссирования. Наиболее часто встречается прямой в плане передний редан ("а" см. рис ниже) с постоянной высотой ступеньки. Недостаточная высота ступеньки может вызвать появление "барсов" - рикошетирования - при посадке гидросамолета. Заостренная в плане форма переднего редана ("в") дает меньшее сопротивление в полете и меньшее брызгообразование при малых
![](071/004.jpg)
, но ухудшает путевую устойчивость в начале разбега.
Второй редан улучшает продольную устойчивость при разбеге и уменьшает заливание водой кормовой части лодки. Для уменьшения аэродинамического сопротивления корпуса второму редану часто придается заостренная форма в плане ("б", "в"). При малом заднем редане его ширина составляет приблизительно 80% от ширины переднего редана.
Продольная килеватость межреданной и кормовой частей корпуса характеризуется углами
![](071/020.jpg)
и
![](071/021.jpg)
.
Угол поперечной килеватости межреданной части
![](071/020.jpg)
выбирается в пределах 5 - 9 градусов. ПРи меньших знчениях угла
![](071/020.jpg)
возрастает скорость, потребная для выхода на редан, увеличивается гидродинамическое сопротивление при глиссировании и может быть затруднен перевод гидросамолета на взлетный угол атаки.
Кроме того, малые значения угла
![](071/020.jpg)
приводят к увеличению посадочной скорости, так как препятствуют приводнению на больших углах атаки крыла.
Чрезмерное увеличение угла
![](071/020.jpg)
сопровождается увеличением дифферента при разбеге, что ведет к снижению гидродинамического качества.
Во избежание подсасывания воды и заливания кормовой части лодки угол продольной килеватости
![](071/021.jpg)
принимается достаточно большим 20 - 30 градусов. Желательно, чтобы верхняя линия контура кормовой части лодки не имела подьема, приводящего к росту сопротивления в полете.
Поперечная килеватость днища нужна для уменьшения перегрузок при посадке и при движении по взволнованной поверхности воды. Поперечная килеватость улучшает также путевую устойчивость гидросамолета при разбеге, рулении и буксировке. Наиболее целесообразной формой днища считается плоско-килеватая со скуловыми накладками, уменьшающими брызгообразование. Углы поперечной килеватости днища на переднем редане имеют слеующие значения:
![](071/022.jpg)
= 10 - 30 градусов,
![](071/023.jpg)
=
![](071/022.jpg)
- (4 - 6 градусов). Уменьшение угла
![](071/022.jpg)
повышает гидродинамическое качество на глиссировании и уменьшает осадку гидросамолета, что является существенным фактором при эксплуатации на мелководных реках и озерах. Увеличение угла
![](071/022.jpg)
улучшает аммортизирующие свойства днища - уменьшает величину действующих перегрузок. Для повышения мореходности требуется большая килеватость, но принимать угол
![](071/022.jpg)
более 30 градусов нецелесообразно, а при увеличении угла больше 60 градусов глиссирование становится невозможным.
За передним реданом, по направлению к корме, килеватость днища изменяется незначительно, перед цилиндрической вставкой корпуса (к носу) возрастает до 48 - 65 градусов.
Носовая часть корпуса должна разваливать встречную волну и не создавать бурунов и брызг. Этому требованию отвечают плоско-килеватые носовые образования с небольшим отгибом у скул. Придание носовой части закругленно-обтекаемой формы без резко выраженной скулы приводит к забрызгиванию на разбеге и заливанию палубы.
Скула препятствует прилипанию воды к бортам. Рекомендуется, чтобы при плавании гидросамолета скула выходила из воды примерно на половине длины носовой части корпуса и образовывала с поверхностью воды угол
![](071/024.jpg)
= 11 градусов.
Борт выше ватерлинии и палуба не влияют на гидродинамические характеристики корпуса. Ниже ватерлинии желателен вертикальный подьем бортов. НА участке заостренного в плане второго редана допускается развал бортов наружу.
Поддерживающие поплавки поперечной остойчивости устанавливаются по возможности ближе к концам крыла. Размер стойки поплавка подбирается таким, чтобы на стоянке гидросамолет принимал остойчивое положение при крене, не превышающим 2 - 3 градуса. Расчетным случаем для определения потребного обьема поплавка является положение гидросамолета на скате волны с одновременным воздействием бокового ветра.
![](071/025.jpg)
Для прикидочных расчетов можно применить формулу
![](071/026.jpg)
где
![](071/017.jpg)
= 2,5 - 3,5 - запас поперечной остойчивости,
![](071/027.jpg)
- метацентрическая высота корпуса лодки - разность вертикальных координат центра масс гидросамолета и метацентра корпуса (берется абсолютное значение).
![](071/028.jpg)
= 3 градуса - начальный крен,
![](071/029.jpg)
- увеличение угла крена из за волнения и воздействия ветра. Угол
![](071/029.jpg)
принимается не менее 4 градусов.
![](071/003.jpg)
- плотность воды,
![](071/030.jpg)
- разнос поплавков по размаху.
После определения потребного обьема поплавка его основные размеры определяются в такой последовательности:
Ширина поплавка
![](071/031.jpg)
Длина поплавка
![](071/032.jpg)
Высота поплавка
![](071/033.jpg)
Угол поперечной килеватости в миделевом сечении
![](071/022.jpg)
= 16 - 18 градусов.
Во избежание зарывания поплавка в воду угол
![](071/034.jpg)
между поверхностью воды и линией киля у заднего обреза поплавка или у редана (если применяют поплавки с реданами) принимается не менее 1 - 4 градуса.
источник: А.А.Бадягин Ф.А.Мухамедов "Проектирование легких самолетов" Москва "Машиностроение" 1978 г.