Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответ по лабе.doc
Скачиваний:
51
Добавлен:
24.07.2017
Размер:
4.74 Mб
Скачать

Диплом на тему: Проектирование реактивного учебно-тренировочного (УТС) основной и повышенной подготовки, предназначенного для обучения летным навыкам будущих пилотов военной авиации.

Предварительные изыскания

Учебно-тренировочный самолет проектируется с целью обучения новичков фигурам простого и для совершенствования навыков выполнения фигур сложного и высшего пилотажа. Пилоты обучаются элементам боевого искусства

УТС имеют следующие категории: нормальные, многоцелевые, акробатические в зависимости от назначения.

Исторический очерк.

С появлением реактивных самолетов, встал вопрос о подготовке летного состава для этих машин.

Именно на этой волне и создавались во всем мире первые реактивные учебно-тренировочные самолёты СМ.170 Fouga "Magister" во Франции (1-й полет 13.01.54 г.), Cessna T-37 в США (1-й полет 12.10.54 г.), Aeromacchi M.B.326 в Италии (1-й полет 10.12.57 г.), British Aerospace Jet Provost в Англии (1-й полет 22.6.58 г.)

Исторически в нашей стране учебно-тренировочные самолеты, как класс "легких" самолетов, разрабатывались сначала в ОКБ Н. Н. Поликарпова – самолет У-2 (По-2), а затем в ОКБ А. С. Яковлева – Як-18 и все его дальнейшие модификации, а также Як-55, Як-54, Як-56.

Выбранные прототипы и их характеристики.

L-39.

УТС предполагалось использовать для всех видов летной подготовки в училищах, включая первоначальную.

С самого начала разработчики остановились на классической схеме свободнонесущего низкоплана с трехстоечным убираемым шасси, размещением инструктора и обучаемого один за другим. Для "Альбатроса" было выбрано трапециевидное крыло с профилем NACA-64. Самолет решили оснастить стойками шасси повышенной прочности, что характерно для всех УТС. Для защиты двигателя от попадания посторонних предметов воздухозаборники расположили по бокам фюзеляжа над крылом. Чтобы обеспечить освоение курсантами основ боевого применения, на машине предусмотрели установку двух подкрыльевых узлов подвески вооружения. Хорошо были продуманы вопросы наземного обслуживания самолета, в частности, размеры и расположение эксплуатационных люков выбирались так, чтобы максимально облегчить труд технического персонала.

Программа обучения на L-39 предусматривала получение курсантом налета в 100-120 часов. Кроме освоения взлета-посадки, в нее входили полеты по маршруту и по приборам под шторкой, освоение элементов боевого применения. Будущих истребителей обязательно обучали основам перехвата воздушных целей по наведению с земли до получения визуального контакта с "противником". Отрабатывались приемы воздушного боя с прицеливанием по оптическому прицелу и фотострельбой или захватом цели головками самонаведения учебных ракет Р-ЗУ. Курсантам всех училищ давали "работу по земле" с применением НАР С-5 и 50-кг учебных бомб.

L-39C – двухместный цельнометаллический низкоплан, выполненный по нормальной аэродинамической схеме (рис. 1.8 и 1.9). Самолет оснащен трехопорным шасси с носовым колесом и двухконтурным турбореактивным двигателем.

Фюзеляж самолета состоит из двух частей – передней и хвостовой, состыкованных между собой по шпангоутам.

Передняя часть включает носовой обтекатель и четыре неразъемных отсека: носовой, гермокабин, топливный и двигательный. В носовом отсеке находится ниша передней опоры шасси, располагаются агрегаты радиоэлектронного и самолетного оборудования. Для доступа к оборудованию боковые панели этого отсека выполнены откидывающимися вверх.

Рис. 1.8. L-39C

Перед крылом установлены агрегаты гидросистемы, электро- и радиоэлектронного оборудования. К топливному отсеку примыкают два боковых воздушных канала двигателя.

Входная часть воздушных каналов съемная.

Воздухозаборники – дозвуковые, нерегулируемые. Между пластиной, являющейся внутренней стенкой воздухозаборника, и бортом фюзеляжа имеется щель для слива пограничного слоя. Переднюю часть двигательного отсека до противопожарной перегородки занимает воздушный канал, далее установлен маршевый двигатель.

Хвостовая часть фюзеляжа и киль представляют собой единую конструкцию, которая при необходимости снятия двигателя демонтируется. Внутри хвостовой части размещаются удлинительная труба двигателя и реактивное сопло.

Р ис. 1.9. Компоновочная схема L-39C

Крыло самолета трапециевидной формы в плане, трехлонжеронное, неразъемное по размаху. Крыло не имеет аэродинамической и геометрической крутки. Его передняя кромка не механизирована, а задняя оснащена двухщелевым выдвижным закрылком и элеронами. Закрылок оснащен механизмом кинематической синхронизация отклонения левой и правой его половин. Закрылок автоматически убирается при увеличении скорости полета (по прибору) до 310 км/ч. Элероны имеют весовую балансировку и оснащены триммерами с электрическим управлением. В подфюзеляжной зоне крыла между передним и средним лонжеронами находятся два тормозных щитка площадью по 0,25 м2. Щитки управляются летчиками, но при разгоне самолета до М=0,78 выпускаются автоматически. К среднему лонжерону крепятся стойки основных опор шасси. На концах крыла расположены несъемные топливные баки, каждый из которых разделен на три отсека: средний заполняется топливом, а передний и хвостовой занимают антенны и блоки радиотехнического оборудования. В носках концевых баков установлены фары. Нижняя поверхность крыла оснащена узлами для подвески универсальных балочных держателей.

Хвостовое оперение палубное. Вертикальное оперение трапециевидной формы площадью 3,51 м2. Киль двухлонжеронный. Площадь руля направления (РН) 0,72 м2. РН имеет осевую аэродинамическую компенсацию и весовую балансировку, оснащен триммером. Горизонтальное оперение трапециевидной формы площадью 5,07 м2. Кессон стабилизатора сквозной, двухлонжеронный. Площадь руля высоты 1,4 м2. РВ состоит из двух жестко соединенных частей, каждая из которых имеет весовую балансировку и оснащена электроуправляемым триммером. Правый триммер управляется летчиками, левый отклоняется автоматически в зависимости от положения закрылка.

Шасси самолета трехопорное, убираемое в полете: основные опоры убираются по направлению к оси фюзеляжа в отсек между средним и задним лонжеронами крыла, передняя – против направления полета в носовой отсек фюзеляжа. Стойки шасси полурычажного типа, оснащены жидкостно-газовыми амортизаторами. Давление зарядки азота в амортизаторе передней стойки 23 кгс/см2, основной – 33 кгс/см2. Передняя стойка шасси – самоориентирующаяся. На ней установлено колесо К25-500 размером 430x150 мм с давлением в пневматике 4,3 кгс/см2. Стойка снабжена демпфером "шимми" и центрирующим механизмом, устанавливающим разгруженное колесо в плоскость симметрии самолета. На основных стойках шасси установлено по одному тормозному колесу К24 размером 610x180 мм с давлением в пневматике 5,5 кгс/см2. Управление самолетом при движении по земле производится педалями путем подтормаживания основных колес, а торможение на пробеге – рычагом на ручке управления. Торможение колес возможно только при обжатой носовой стойке шасси.

На самолете установлен двухконтурный двухвальный турбореактивный двигатель АИ-25ТЛ. Тяга двигателя в стандартных условиях: на взлетном режиме – 1720 кгс, на номинальном – 1500 кгс. Удельный расход топлива – 0,60 и 0,585 кг/кгсч, соответственно. Степень двухконтурности – 1,983. Двигатель состоит из осевого двенадцатиступенчатого компрессора, разделительного корпуса, кольцевой камеры сгорания, трехступенчатой осевой турбины, камеры смешения, удлинительной трубы и реактивного сопла. Компрессор двигателя выполнен дозвуковым, двухкаскадным: первый каскад – трехступенчатый компрессор низкого давления, второй каскад – девятиступенчатый компрессор высокого давления. Между компрессорами низкого и высокого давлений находится разделительный корпус, который служит для распределения потока воздуха между контурами двигателя, а также размещения опор компрессоров. В нижнем приливе этого корпуса расположены приводы самолетных агрегатов, передающие вращение от ротора высокого давления. Турбина – двухвальная, реактивная, состоит из одноступенчатой турбины высокого давления и двухступенчатой турбины низкого давления.

Aermacchi mb.339

Самолет выполнен по нормальной аэродинамической схеме с низкорасположенным крылом, имеющим небольшой угол стреловидности (рис. 1.10 и 1.11). Расчетный ресурс планера тренировочного варианта 10 000 летных часов (20 000 посадок).

Рис. 1.10. МВ.339

Крыло – трапециевидное, двухлонжеронной конструкции (передний лонжерон основной) с работающей обшивкой. Носок крыла выполнен из титановых сплавов. Профиль – NACA 64A. Консоли крыла крепятся к фюзеляжу на болтах. На каждой консоли установлено по одному аэродинамическому гребню на 2/3 полуразмаха.

Элероны с аэродинамической компенсацией имеют сервоприводы (при их отказе возможен переход на ручное управление с использованием триммеров, имеющих электрическое управление). Имеются однощелевые закрылки.

Фюзеляж – типа полумонокок. Под его центральной частью расположен воздушный тормоз с гидравлическим приводом. Под хвостовой частью фюзеляжа установлено два аэродинамических гребня.

Р ис. 1.11. Конструктивная схема МВ.339

Кабина экипажа – двухместная герметизированная, с тандемным расположением кресел (заднее кресло установлено с превышением над передним). На самолете применены катапультные кресла фирмы "Мартин-Бейкер", обеспечивающие возможность аварийного покидания самолета на стоянке.

Шасси – трехопорное с носовым колесом. Управляемая передняя стойка убирается в фюзеляж поворотом вперед, основные стойки убираются в крыло. Колеса основных стоек имеют десятислойные пневматики низкого давления. Переднее колесо – с шестислойным пневматиком. Амортизаторы – масляно-пневматические, имеется система аварийного выпуска

Hawk Mk.1

Самолет Хок представляет собой двухместный моноплан с низкорасположенным крылом небольшой стреловидности (26º по передней кромке), однокилевым хвостовым оперением с управляемым стабилизатором и трехстоечным шасси с передней стойкой (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Hawk Mk.1

Кабина находится в передней части фюзеляжа. Здесь установлены катапультируемые кресла Мк.10В класса "0-0", позволяющие катапультироваться с высоты полета 0 м и выше и при скорости 0 км/час и выше.

На предусмотренных для поставки ВВС Великобритании 175 самолетах Hawk Мк.1 устанавливались турбореактивные двигатели Adour модификации Мк.151 с тягой на максимальном взлетном режиме 2360 кгс. Топливо размещается в двух внутренних баках: фюзеляжном и крыльевом интегральном. Общий запас топлива составляет 1700 л. Кроме того, предусмотрена возможность подвески двух дополнительных топливных баков емкостью по 445 л под каждой консолью крыла.

Як-130 и МиГ-АТ

были определены основные составляющие концепции перспективного УТС:

  • обеспечение высокого уровня безопасности полета, в том числе при грубых посадках с повышенными скоростями;

  • возможность использования УТС на всех этапах подготовки летчиков: либо по полной программе обучения с первого вылета до конца курса повышенной подготовки, либо по курсам основной и повышенной подготовки (без первоначального обучения);

  • комплексирование подготовки летчиков, которая должна сочетать полеты на УТС с подготовкой на наземных тренажерах, в классах подготовки и контроля, а также реализация тренажерных режимов на борту – создание учебно-тренировочного комплекса (УТК) на базе УТС;

  • возможность использования УТС для подготовки пилотов различных типов самолетов за счет репрограммирования характеристик комплексной системы управления самолетом и двигателем, позволяющего имитировать полет на самолетах с различной степенью продольной статической устойчивости, разной тяговооруженностью и приемистостью силовой установки, а также применения современной системы отображения информации, унифицированной с системами индикации существующих и перспективных боевых самолетов;

  • низкая стоимость часа полета, простота эксплуатации и наземного обслуживания;

  • возможность адаптации по составу вооружения, типу двигателя и оборудования требованиям зарубежных заказчиков;

  • возможность создания на базе УТС учебно-боевых и боевых модификаций, унифицированных по номенклатуре вооружения и прицельным системам с истребителями, истребителями-бомбардировщиками и штурмовиками ВВС.

Использование МиГ-АТ (рис. 1.15 и 1.16) позволит получить эксплуатанту существенный экономический эффект от использования единого самолета, начиная с этапа боевой подготовки, что в конечном итоге снизит общие затраты на подготовку летного состава. Сравнительно низкая стоимость МиГ-АТ (в зависимости от комплектации составляет 10-12 млн. долл.) обеспечивается на этапе производства относительно малой массой пустого самолета и постройкой его в России, простотой и технологичностью машины, использованием серийного двигателя, оборудования и освоенных производством материалов. В эксплуатации этому будут способствовать топливная экономичность, высокая надежность, малая стоимость запчастей, автоматизация процессов контроля и послеполетного анализа, технологичность, техническая поддержка эксплуатации разработчиками и производителями. Ресурс УТС – 15000 летных часов, срок службы – 30 лет.

Безопасность экипажа обеспечивается выбором двухдвигательной силовой установки, катапультными креслами К-93, позволяющими экипажу аварийно покинуть машину за 0,9 с во всем диапазоне высот и скоростей полета, а перевернутый самолет – на высотах от 50 м.

Р ис. 1.16. Компоновочная схема МиГ-АТ

Птицестойкий фонарь гарантирует безопасность выполнения полетов на малых высотах. Низкопланное размещение крыла при вынужденной посадке на неподготовленную площадку с невыпущенным шасси защитит экипаж от травм, а при приводнении – поддержит машину на плаву. Шасси же имеет минимальную массу.

Для первоначального обучения используется режим работы двигателей с уменьшенной на 30-40% тягой. Пониженной зависимости от метеоусловий способствует высокоточная бортовая навигационная система, включающая инерциальную навигационную систему ТОТЕМ 200 и приемник спутниковой навигации NSS100S-1.

Эргономика кабины МиГ-АТ соответствует истребителям поколений 4 и 4+. Система отображения информации построена на основе цветных жидкокристаллических индикаторов (трехэкранная в передней кабине и двухэкранная в задней).

МиГ-АТ – цельнометаллический двухдвигательный низкоплан нормальной аэродинамической схемы с трехопорным шасси с носовой стойкой. Его крыло оснащено автоматически отклоняемыми трехсекционными предкрылками, односекционными двухщелевыми трех позиционными закрылками и односекционными элеронами.

Фюзеляж – типа полумонокок, овального сечения. В носовой части расположены отсек РЭО, кабина экипажа, ниша передней опоры шасси. Катапультные кресла К-93 (К-36ЛТ) класса "0-0" расположены в тандем с превышением заднего кресла на 400 мм. За кабиной находятся отсеки самолетного оборудования и фюзеляжные топливные баки. По бокам фюзеляжа – гондолы двигателей. В хвостовой части фюзеляжа имеются два тормозных щитка.

Основной объем центральной секции фюзеляжа занят топливным баком, над ним расположены электронные блоки системы управления оружием, комплексной системы управления, инерциальной навигационной системы ТОТЕМ 200, радиосвязное оборудование и антенна спутниковой системы навигации.

Хвостовая секция выполнена вместе с килем. Ее основу составляет силовая конструкций с узлами крепления двигателей. Оканчивается секция двумя тормозными щитками под рулем направления. Внутри секции располагаются элементы самолетной гидросистемы. В приборном отсеке над хвостовой секцией расположен аналоговый ленточный самописец.

В основном, планер выполнен из алюминиевых сплавов. Центральная секция киля, стабилизатор, рули направления и высоты, элероны, закрылки, створки шасси, каналы воздухозаборников – трехслойные с сотовым заполнителем с углепластиковой обшивкой. Аналогично, но со стеклопластиковой обшивкой, выполнены съемные панели мотогондол, крышки люков на крыле, створки носовой стойки, панели отсеков радиоэлектронного оборудования на верху центральной и хвостовой секций фюзеляжа. Титановые сплавы использованы в силовой конструкции крепления двигателей и тормозных щитков.

Хвостовое оперение – однокилевое, со среднерасположенным горизонтальным оперением. Киль и стабилизатор трапециевидной формы в плане. Рули высоты и направления односекционные, снабжены триммерами.

Шасси – трехопорное, с передней стойкой. Основные стойки телескопические, с одинарными тормозными колесами размером 660 х 200 мм, убираются в корневую часть крыла по направлению к оси самолета. Передняя стойка полурычажного типа, с одинарным колесом размером 500 х 150 мм. Амортизация стоек масляно-воздушная.

Силовая установка включает два ТРДД SNECMA "Ларзак" 04-R20 взлетной тягой 1450 кгс каждый. Запас топлива в количестве 1680 кг размещается в фюзеляжных баках и крыльевых баках-отсеках. Предусмотрена возможность использования подвесных баков.

На шести подкрыльевых и одном подфюзеляжном узле подвески самолета МиГ-АС может размещаться до 2000 кг вооружения, включающего УР класса "воздух-воздух" типа Р-73 и (в случае оснащения самолета БРЛС) РВВ АЕ.

Учебно-тренировочный самолет Як-130 (рис. 1.17 и 1.18) представляет собой двухместный двухдвигательный среднеплан с трехстоечным шасси. Его аэродинамическая компоновка, высокомеханизированное крыло с развитыми наплывами, цельноповоротный стабилизатор и расположение воздухозаборников позволяют выполнять маневры на больших углах атаки. Это очень важно для овладения полным потенциалом маневренных возможностей современных боевых самолетов. Развитые средства механизации крыла, высокая тяговооруженность (0,7-0,8) и трехстоечное шасси позволяют эксплуатировать самолет как на грунтовых, так и на бетонных взлетно-посадочных полосах длиной не более 1000 м. При этом длина разбега составляет 380 м, а длина пробега – 670 м. Самолет нормальной аэродинамической схемы с крыльевыми наплывами и размещенными под ними воздухозаборниками. Кабина с тандемным расположением сидений и единым фонарем. Гарантированно безопасный ресурс планера 10 000 ч. Ресурс может быть увеличен до 15 000 ч, что примерно соответствует выполнению 20 000 посадок и календарному сроку службы 30 лет.

На самолет Як-130 устанавливаются ТРДД РД-35 (2·2200 кгс), представлящие собой выпускаемую Словацким заводом "Поважске Строяне" модификацию ТРДД ДВ-2С Запорожского моторостроительного КБ "Прогресс", которые создавались для УТС L-59 и были переданы в Словакию для дальнейшего производства. Двигатель оснащен новой электронно-цифровой системой регулирования с полной ответственностью, его ресурс увеличен до 6 000 часов наработки. Применение на самолете такой мощной силовой установки позволяет получить лучшие характеристики базирования среди самолетов этого класса в сочетании с хорошими показателями экономичности. Кроме того, высокая тяговооруженность дает возможность выполнять маневры на больших углах атаки без потери скорости полета ниже допустимой. По желанию экспортных заказчиков могут быть установлены двигатели зарубежного производства (фирмы SNЕСМА или Гаррет). В настоящее время прорабатывается возможность установки двигателя АИ-222, разрабатываемый за собственный счет Запорожским моторостроительным заводом (Украина) с последующей постановкой его на серийное производство на московском заводе "Салют". Максимальная масса топлива во внутренних баках составляет 1 750 кг, нормальная – 850 кг.

Рис. 1.17. Як-130


Р ис. 1.18. Компоновочная схема Як-130

Система управления полетом электродистанционная с возможностью репрограммирования характеристик устойчивости и управляемости для имитации поведения тяжелого самолета и маневренного истребителя. Установлены ИЛС, радионавигационная система, радиовысотомер, приемник спутниковой навигационной системы. Система управления двигателями цифровая. Основной отличительной особенностью оборудования является развитая система объективного контроля как бортовых систем, так и действий летчиков. Предусмотрен контроль видеокамерой положения рук летчиков, их глаз, внутри- и внекабинного пространства. На видеомагнитофон также постоянно идет запись информации об индикации на ИЛС. Установлены катапультные кресла К-36-3,5. Приборные доски инструктора и курсанта должны быть оснащены тремя многофункциональными экранными индикаторами (размер экрана 6 х 8 дюймов). В кабине курсанта установлен ИЛС. Возможно использование нашлемной системы визуализации и индикации.

На боевых модификациях на семи внешних узлах подвешиваются пушечные установки, УР, корректируемые и обычные бомбы. Управляемые ракеты класса "воздух-воздух" ближнего маневренного боя Р-73, Р-60 – 2-4 шт; блоки Б8М-1 с неуправляемыми ракетами С-8 – 2-4 шт; бомбы и РБК калибра до 500 кг – 2-4 шт; пушечные контейнеры УПК-23-250 с пушками калибра 23мм и боекомплектом 250 снарядов в каждом – 2-4 шт; подфюзеляжный пушечный контейнер НСПУ-130 с пушкой ГШ-23Л калибра 23мм и боекомплектом 110 снарядов – 1 шт.

Соседние файлы в предмете Конструкция и Проектирование Летательных Аппаратов