Загальні відомості щодо базової геометрії несучих поверхонь літака

ВСТУП

Методичні вказівки

РОЗРОБКА КОМП’ЮТЕРНИХ МОДЕЛЕЙ базової геометрії несучих поверхонь ЛІТака

Методичні вказівки

РОЗРОБКА КОМП’ЮТЕРНИХ МОДЕЛЕЙ базової геометрії несучих поверхонь ЛІТАКА

до виконання комп’ютерного практикуму

з дисципліни

«Новітні технології в авіації і космонавтиці»

для студентів спеціальності

8.05110101 «Літаки і вертольоти»

Затверджено методичною комісією

факультету авіаційних та космічних систем

Київ

НТУУ «КПІ»

Розробка комп’ютерних моделей базової геометрії несучих поверхонь літака: Метод. вказівки до виконання комп’ютерного практикуму з дисципліни «Новітні технології в авіації і космонавтиці» для студ. спец. 8.05110101 «Літаки і вертольоти»/ Уклад.: Г.А. Вірченко, Р.В. Карнаушенко, В.В. Борисов, Ю.І. Бондар – К.: НТУУ «КПІ», 2012. – 43 с.

Гриф надано Методичною комісією факультету авіаційних та космічних систем

НТУУ “КПІ”

(Протокол № від..2012 р.)

Навчально-методичне видання

до виконання комп’ютерного практикуму

з дисципліни

«Новітні технології в авіації і космонавтиці»

для студентів спеціальності

8.05110101 «Літаки і вертольоти»

Укладачі: Вірченко Геннадій Анатолійович, канд. техн. наук, доц.

Карнаушенко Роман Володимирович

Борисов Віктор Васильович

Бондар Юрій Іванович

Відповідальний

редактор О. В. Збруцький,д-р техн. наук, проф.

Рецензент В. М. Федоров, канд. техн. наук, доцент

За редакцією укладачів

Надруковано з оригінал-макета замовника

Темплан 2012 р.,

................

Метою предмета “Новітні технології в авіації і космонавтиці”, який входить до складу дисциплін із підготовки магістрів за спеціальністю 8.05110101 “Літаки і вертольоти”, є формування у студентів базових теоретичних знань та практичних навичок використання сучасних технологій проектування й виробництва літальних апаратів.

Вивчення даного курсу спирається на відомості, що отримані студентами з інженерної та комп’ютерної графіки, аеродинаміки, конструкції й технології виробництва літальних апаратів та інших дисциплін.

Головне завдання комп’ютерного практикуму полягає в закріпленні теоретичних знань з інформаційних технологій щодо комп’ютерного моделювання аерокосмічних об’єктів.

У методичних вказівках наведено загальні матеріали про базову геометрію несучих поверхонь літака, викладено стислу інформацію стосовно відповідних можливостей системи автоматизованого проектування Pro/Engineer, безпосередньо подано опис п’яти комп’ютерних практикумів.

Отримані студентами навички будуть корисними для курсового та дипломного проектування.

Основою інтегрованого комп’ютерного моделювання планера літака на стадіях попереднього, ескізного й технічного проектування є базова геометрія, що визначає ключові параметри форми, розмірів та положення як усього літального апарата в цілому, так й окремих його агрегатів та їх складових.

Провідна роль геометричних моделей в аспекті забезпечення узгодженого інтегрованого автоматизованого проектування літака обумовлена тим, що практично всі задіяні у процесі його розробки провідні технічні дисципліни (аеродинаміка, міцність, конструкція, технологія і т. д.) прямо або опосередковано мають справу з геометричними параметрами опрацьовуваних об’єктів.

Оскільки моделями аеродинаміки, міцності, конструкції, технології та ін. під час комплексної оптимізації літака досить часто висуваються суперечливі вимоги (наприклад, стосовно певних значень товщини аеродинамічного профілю, кута стрілоподібності несучої поверхні, її видовження, звуження, лінійчастості тощо), то звідси для створюваного виробу виникає актуальна потреба в єдиному проектному геометричному еталоні, який здатний ефективно відслідковувати й узгоджувати чисельні ітераційні зміни з боку різних технічних дисциплін. Окреслену роль виконують комп’ютерні моделі базової геометрії (майстер-геометрії).

Відомо, що літак – це апарат з аеродинамічним принципом польоту, підіймальна й керуючі сили якого створюються несучими поверхнями (крилом та оперенням). Останні, як правило, являють собою тонкостінні підкріплені оболонки.

Надалі несучі поверхні розглядатимемо на прикладі крила літака [1-3].

Під час проходження стадій проектування базова геометрія крила доповнюється й деталізується. Так на початку вона, як правило, містить лише приблизну теоретичну поверхню даного агрегату та орієнтовне спрощене визначення (у вигляді базових площин, ліній тощо) найважливіших конструктивно-силових елементів, які подаються в певних системах координат.

У подальшому теоретична поверхня уточнюється шляхом розробки, наприклад, елементів керування (елеронів) та механізації (передкрилків, закрилків, щитків і т. д.), більш докладного подання конструктивно-силового набору.

На завершальній стадії технічного проекту комп’ютерні моделі майстер-геометрії містять усі необхідні теоретичні бази (системи координат, поверхні та лінії), які потрібні для робочого конструкторсько-технологічного проектування, тобто повного електронного визначення крила. При цьому слід зауважити, що параметри базових елементів майстер-геометрії вже погоджені з вимогами таких дисциплін як аеродинаміка, міцність, експлуатація і т. д.

Теоретична поверхня крила визначається своїми поперечними перерізами (аеродинамічними профілями), виглядом у плані та спереду.

На сучасних літаках застосовуються (рис. 1.1): плоскоопуклі (а), двоопуклі симетричні (б) і несиметричні (в), S-подібні (г), ромбоподібні (д) та інші профілі.

Основні геометричні параметри (рис. 1.1, е) цих обводів: хорда b, максимальна товщина c_max, угнутість (вигин середньої лінії) f_max, відносні величини c = c_max / b, f = f_max / b, x_c = xc_max / b, x_f = xf_max / b, де xc_max і xf_max відповідно положення вздовж хорди максимальної товщини й угнутості.

Згідно з формою у плані крила поділяються на прямокутні, трапецієподібні, стрілоподібні, трикутні і т. д.

Рис. 1.1. Форми аеродинамічних профілів

Нині для пасажирських і вантажних літаків найбільш розповсюдженими є стрілоподібні несучі поверхні. У цьому випадку головними параметрами (рис. 1.2) є розмах L, коренева b₀ й кінцева b_k хорди, кут стрілоподібності c, площа S, а також видовження l= L² / S та звуження h= b ₀/ b _k.

Рис. 1.2. Геометричні параметри у плані стрілоподібного крила

На рис. 1.2 теоретичну поверхню подано в локальній правій прямокутній декартовій системі координат Oxyz.

Відповідно до вигляду спереду розрізняють прямі несучі поверхні, з додатним та від’ємним кутом поперечного V, типу «чайка» і т. д.

Переваги та недоліки певних аеродинамічних профілів, варіантів форми крила у плані і спереду, льотні, вагові, конструктивні, технологічні та інші залежні від цього характеристики докладно проаналізовано в літературних джерелах [1-3].

Теоретичні математичні основи геометричного моделювання кривих і поверхонь у сучасних системах автоматизованого проектування розглянуто в [4-5].

Як уже зазначалось вище, наступним етапом розробки майстер-геометрії крила, після побудови його теоретичної поверхні, є формування базових систем координат, ліній та поверхонь елементів конструктивно-силового набору.

Лонжерони, стрингери, нервюри і т. д., як правило, подаються лініями перетину площин, що їх визначають, із теоретичною поверхнею крила, тобто слідами на цій поверхні.

Завершальною дією в ітераційному циклі розробки базової геометрії крила, як агрегату літака, є розрахунок певних отриманих його геометричних характеристик та їх узгодження з потребами інших технічних дисциплін (аеродинаміки, міцності, конструкції, технології і т. д.). За необхідності виконується оперативне корегування майстер-геометрії з метою досягнення комплексних оптимальних результатів та реалізується наступна фаза її проектування, що полягає у здійсненні подібних до проаналізованих вище операцій, але вже для таких складових несучої поверхні як передкрилки, закрилки, елерони тощо.

Проміжні та остаточно затверджені у встановленому порядку варіанти базової геометрії крила літака оформлюються відповідною конструкторською документацією.

Дата добавления: 2015-05-06