Внешние формы фюзеляжа

Внешние формы фюзеляжа определяются требованиями аэродинамики и назначением самолета. Поперечное сечение фюзеляжа может быть прямоугольным, круглым, овальным и комбинированным. Каждая из этих форм имеет свои преимущества и недостатки.

В аэродинамическом отношении лучшим является круглый фюзеляж, так как по сравнению с другими он при одинаковом объеме имеет наименьшую поверхность, а следовательно, и наименьшее сопротивление трения.

При среднем расположении крыла получается и малое сопротивление интерференции. Круглая форма целесообразна для герметизированных отсеков фюзеляжа, так как криволинейная обшивка имеет более высокие критические напряжения.

К преимуществам прямоугольного фюзеляжа следует отнести большую простоту изготовления и возможность лучшего использования внутренних объемов для размещения пассажиров, грузов, оборудования и т.п.

Основными формами поперечного сечения фюзеляжей современных самолетов являются круглая или комбинированная.

При виде сбоку форма фюзеляжа, как правило, несимметричная. В носовой части размещается кабина пилота.

У одноместных самолетов фонарь кабины выполняется в виде надстройки. Высота фонаря должна обеспечить требуемый обзор, а очертания его должны быть выбраны с учетом получения наименьшего сопротивления.

У тяжелых самолетов габаритные размеры фюзеляжа позволяют вписать кабину пилота в обводы фюзеляжа,

но для улучшения обзора передняя часть фонаря образует уступ.

Форма хвостовой части фюзеляжа (рис.1) во многом определяется необходимостью размещения тех или иных грузов, агрегатов и т.п.

Так, на рисунке1а показана форма фюзеляжа, в хвостовой части которого расположен турбореактивный двигатель, на рисунке 1б – форма фюзеляжа транспортного самолета, у которого для упрощения погрузки и разгрузки больших грузов (автомобилей, танков и т.п.) люк расположен в задней части фюзеляжа.

Очертания хвостовой части фюзеляжа при виде сбоку выбираются из условий обеспечения посадочного угла атаки _пос при наименьшей высоте шасси и обеспечения необходимого выноса горизонтального оперения ,

чтобы исключить его попадание в спутную струю крыла (рис.1в).

При виде сверху фюзеляж имеет симметричную форму. У самолетов, летающих на больших околозвуковых и сверхзвуковых скоростях, фюзеляж в зоне сопряжения с ним крыла очень часто «поджат», т.е. выполняется с соблюдением «правила площадей» с целью получения наименьшего лобового сопротивления (рис.2).

Рис.1 Рис.2

Носовая часть фюзеляжей сверхзвуковых самолетов делается заостренной, с тем, чтобы обеспечить возникновение присоединённых косых скачков, дающих меньшее сопротивление. Кроме фонаря кабины пилота фюзеляж может иметь и ряд других надстроек: стрелковые башни, прицельные станции и т.д.

Фюзеляж характеризуется следующими основными параметрами:

- длиной ;

- диаметром миделевого сечения , или высотой и шириной миделевого сечения;

- удлинением , здесь где – площадь миделевого сечения.

Площадь миделевого сечения фюзеляжа при выполнении требований размещения в нем кабин, агрегатов, грузов

и т.п. должна быть минимальной. Для одноместных самолетов миделево сечение определяется либо размерами кабины пилота, либо размерами двигателя, если последний расположен в фюзеляже; для тяжелых самолетов – размерами пассажирской или грузовой кабины или размерами отсеков для размещения тех или иных агрегатов оборудования и т.п.

Длина фюзеляжа определяется требованиями получения необходимого плеча горизонтального оперения, требованиями центровки и компоновки самолета.

Большое влияние на лобовое сопротивление фюзеляжа оказывает его удлинение. Лобовое сопротивление фюзеляжа складывается из сопротивления трения, сопротивления давления и волнового сопротивления. При докритических скоростях полета большую часть лобового сопротивления составляет сопротивление трения, величина которого пропорциональна площади поверхности фюзеляжа. Поэтому увеличение длины фюзеляжа при заданной площади миделевого сечения, т.е. увеличение _ф, приводящее к увеличению площади его поверхности, вызывает рост лобового сопротивления.

С точки зрения минимума лобового сопротивления желательно, чтобы удлинение фюзеляжей таких самолетов находилось в пределах _ф= 4...8, если при этом удовлетворяются требования компоновки и центровки.

При числах М > М_* основную часть сопротивления фюзеляжа составляет волновое сопротивление.

Увеличение удлинения фюзеляжа приводит к снижению волнового сопротивления. Поэтому для сверхзвуковых самолетов наиболее выгодным является удлинение _ф= 10...12.

К габаритным размерам фюзеляжа, его форме в поперечном сечении и при виде сбоку и в плане часто предъявляются противоречивые требования. Задача конструктора состоит в выборе оптимального варианта, наиболее полно отвечающего назначению самолета и обеспечивающего получение хороших аэродинамических характеристик.

Дата добавления: 2014-01-20