2.3. Выбор удельной нагрузки на крыло

Величина удельной нагрузки на крыло существенно влияет на лётные характеристики самолёта, особенно на взлётно-посадочные и крейсерского полёта.

- скорость взлёта для самолетов с двумя двигателями;

- минимальная скорость при взлёте.

где V_взл – скорость в конце взлётной дистанции, м/с.

где V_пос – скорость посадки.

Количественные значения удельной нагрузки на крыло определяются для нескольких режимов полёта самолёта:

1. Допустимое значение удельной нагрузки на крыло из условия взлёта (Н=0)

где V_взл – скорость в конце взлётной дистанции, м/с;

С_{у взл} – коэффициент подъёмной силы при взлётном положении механизации крыла.

- для самолётов с двумя двигателями,

где – максимальный коэффициент аэродинамической подъёмной силы самолёта при посадочном положении механизации крыла [1, табл.3.4].

,

2. Допустимое значение удельной нагрузки на крыло из условия посадки в расчетных условиях

,

где m_топ = 0,28 – относительная масса топлива;

V_пос = 55 м/с – посадочная скорость.

3.Допустимое значение удельной нагрузки на крыло из условия заданной

скорости захода на посадку

где – скорость захода на посадку при автоматизированном заходе, м/с.

4.Допустимое значение удельной нагрузки на крыло из условия обеспечения

заданной крейсерской скорости на расчётной крейсерской высоте полёта Н_кр

где – плотность воздуха на расчётной высоте ( );

– скорость звука на расчётной высоте ( );

– расчётное число М крейсерского полёта;

– коэффициент подъёмной силы крыла в крейсерском полёте.

где – коэффициент подъёмной силы крыла на максимальном качестве;

– эффективное удлинение крыла;

– коэффициент лобового сопротивления при нулевой подъёмной силе.

где - удлинение крыла.

За расчётное значение нагрузки на крыло принимаем меньшее значение:

2.4. Выбор типа силовой установки и её размещение

Наиболее перспективными для силовых установок дозвуковых самолетов являются ТРДД и ТВД большой тяги.

Современные ТРДД развивают на 1кг массы двигателя в 3-5 раз большую мощность чем ПД.

Также ТРДД имеют ряд преимуществ перед ТРД:

1. Меньший удельный расход топлива.

2. Меньший вес при той же тяге.

3. Меньший уровень тяги, из-за меньшей скорости потока в реактивной струе.

Преимущества ТВД перед ТРДД

1. Меньший удельный расход топлива.

2. Меньшее время приемистости.

Недостатки ТВД:

1. Высокий уровень шума от винтов.

2. Большой диаметр винтов, что затрудняет компоновку.

3. У скоростных ТВД (М>0,75) низкая тяга на малых скоростях.

На основании выше изложенного и анализа статистических данных выбираем ТВД (m = 4,3).

Проанализировав статистику, и исходя из того, что дальность полета составляет до 3600 км, установим 2 ТВД.

Возможные варианты размещения двигателей:

1) Размещение двигателей в корне крыла. Такая схема расположения двигателей обладает определенными положительными качествами:

• отказ двигателя с одной стороны не вызывает значительного разворачивающего момента;

• относительно высокое расположение воздухозаборников;

• низкое аэродинамическое сопротивление двигательной установки.

К недостаткам этой схемы можно отнести:

• близость реактивной струи и обшивки, сильный шум в пассажирской кабине;

• длинные воздухозаборники;

• пожар, возникший в двигателе, может перекинуться в пассажирский салон;

• затруднено создание устройство реверса тяги;

• сложность к подходу двигателя для обслуживания;

• в случае разрушения лопаток компрессора или турбины возможно поражение пассажирской кабины и топливных баков.

2) Размещение двигателей на пилонах под крылом. Преимущества данной схемы:

• двигатели разгружают конструкцию крыла от внешних нагрузок, снижая его массу;

• двигатели демпфируют колебания крыла при полете в турбулентной атмосфере;

• обеспечивается удобство замены двигателя другим, большего диаметра;

• создаются хорошие условия по обслуживанию двигателей;

• возможна надежная изоляция двигателя от крыла противопожарными перегородками, расположенными в пилоне;

• малый уровень шума в пассажирской кабине;

• обеспечивается удобство установки реверса и устройств шумоглушения.

К недостаткам относятся:

• при посадке с креном (до 4º) двигатели не должны касаться земли, поэтому необходимо создание значительного угла поперечного V крыла;

• возможность попадания в воздухозаборник посторонних предметов.

3) Размещение двигателей на хвостовой части фюзеляжа имеет следующие преимущества:

• обеспечивается аэродинамически чистое крыло;

• максимально используется размах крыла для размещения механизации;

• угол поперечного V крыла определяется из условия обеспечения оптимальных аэродинамических характеристик;

• обеспечивается малый разворачивающий момент при отказе одного двигателя;

• ГО выносится из зоны торможения потока;

• уменьшается шум в пассажирской кабине;

• исключено попадание посторонних предметов в двигатель;

• создаются лучшие условия для аварийной посадки.

Недостатки:

• увеличивается масса конструкции фюзеляжа, вследствие усиления хвостовой части;

• центр масс пустого самолета сдвигается назад, а загруженного вперед;

• необходимо прокладывать топливопроводы через кабину;

• затруднено обслуживание двигателей, расположенных высоко над поверхностью аэродрома .

В результате анализа преимуществ и недостатков всех схем выбрана схема с размещением двигателей на пилонах под крылом.