Маневренные нагрузки на горизонтальное оперение

Горизонтальное оперение и другие поверхности, предназначенные для управления по тангажу, должны рассчитываться на маневренные нагрузки, возникающие при расчетной маневренной скорости V_A:

1. При максимальном отклонении рычага управления назад

2. При максимальном отклонении рычага управления вперед

Эти отклонения ограничиваются упорами или максимальными усилиями летчиков.

Горизонтальное оперение должно также рассчитываться на нагрузки при контролируемом маневре, когда рычаг управления по тангажу резко отклоняется в одном направлении, а затем резко отклоняется в другом направлении так, чтобы не превышалась максимальная или минимальная маневренная перегрузка.

При резком отклонении руля высоты перегрузка самолета начинает изменяться о закону затухающей синусоиды

и через какое-то время стабилизируется на значении, соответствующем сбалансированному полету при таком положении руля высоты.

При резком отклонении руля на величину, достаточную для сбалансированного полета с перегрузкой , сначала происходит заброс перегрузки до величины , затем она начинает уменьшаться и колеблется вокруг значения , пока не стабилизируется.

Для самолетов нормальной, многоцелевой и переходной категорий должен производиться расчет в диапазоне скоростей от V_A до V_D. Начальная перегрузка n_I=1. Конечная перегрузка:

а) n_II =

б) n_III = 1-( -1), но

Для самолетов акробатической категории рассматриваются четыре случая изменения перегрузки от исходной n_исх до конечной n:

nисх
n

Должны определяться максимальные нагрузки на оперение, возникающие при таких маневрах.

Нагрузки на горизонтальном оперении от воздушных порывов

Горизонтальное оперение должно быть рассчитано на нагрузки, возникающие во всех случаях нагружения крыла от воздушных порывов.

1. При скорости V_C от вертикального воздушного порыва со скоростью U = ± 15,2 м/с.

2. При скорости V_D от порыва U = ±7,6 м/с.

3. При скорости V_F с выпущенными закрылками от порыва U = ±7,6 м/с

4. На скорости V_B от порыва, создающего перегрузку, равную перегрузке при V_C, а для самолетов переходной категории – от порыва U = ±20,1 м/с.

При определении полной нагрузки нужно определить балансировочную нагрузку в горизонтальном полете на соответствующей скорости и прибавить к ней дополнительную нагрузку от порыва

Коэффициент учитывает скос потока за крылом.

Скос потока за крылом

Если крыло создает подъемную силу, то за ним поток воздуха отклоняется вниз. Это отклонение вызвано присоединенным вихрем, создающим подъемную силу, и свободными вихрями, сходящими с концов крыла.

По теореме Жуковского подъемная сила, действующая на участок крыла размаха

,

где Г – циркуляция по контуру, охватывающему крыло, равная циркуляции присоединенного вихря на этом участке.

Циркуляция присоединенного вихря изменяется по размаху крыла, а с задней кромки крыла сходит вихревая пелена, которая на каком-то расстоянии от крыла сворачивается в два вихря. Вихрь не может обрываться в пространстве, поэтому присоединенные вихри переходят в вихревую пелену.

Циркуляция свободных вихрей равна максимальной циркуляции присоединенного вихря.

Подъемная сила крена

,

где - максимальная циркуляция присоединенного вихря на крыле,

- расстояние между свободными вихрями.

Скорость, индуцируемая вихревым шнуром

Если заменить вихревую систему крыла одним подковообразным вихрем, то вертикальная скорость потока в районе оперения:

Если ,

Угол скоса потока

Учитывая, что , получим изменения скоса потока при изменении угла атаки

При увеличении угла атаки самолета на угол атаки оперения увеличивается на