CC BY
47
Irai
Транспорт
• нарушение рекомендуемых в технической доку- Предложенная методика проведения экспертизы ментации скоростных и нагрузочных режимов в про- цилиндро-поршневой группы двигателей внутреннего цессе обкатки; сгорания, подтверждённая многолетним опытом её
• отклонение теплового режима работы двигателя применения, позволяет установить истинные причины (перегрев); возникших неисправностей, что снижает вероятность
• нарушение режимов технического обслуживания, их повторения путём корректирования режимов техни-несвоевременное выполнение ремонтных работ. ческого обслуживания; технологии ремонтных работ;
правил эксплуатации подвижного состава автомобильного транспорта.
Библиографический список
1. Беднарский В.В. Организация капитального ремонта ав- 3. Положение о техническом обслуживании и ремонте под-томобилей. М.: Феникс, 2005. 592 с. вижного состава автомобильного транспорта. М.: Транспорт,
2. Шатров М.Г., Морозов К.А. Автомобильные двигатели. М.: 1986. 74 с ИЦ Академия, 2010. 464 с. .
УДК 629.7.01
ВЛИЯНИЕ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ЧАСТЕЙ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ЭКРАНОПЛАНА СХЕМЫ «УТКА» НА КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
И. О. Бобарика1, И. Н. Гусев2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Определены возможные изменения аэродинамических характеристик, габаритных размеров и весовых параметров экраноплана схемы «утка» при рациональном взаимном расположении несущих поверхностей с учётом их интерференции при сохранении устойчивости аппарата. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: экраноплан; рациональное проектирование; устойчивость.
EFFECT OF RELATIVE LOCATION OF THE BEARING SYSTEM PARTS OF «UTKA» EKRANOPLAN ON DESIGN
PARAMETERS
I.O. Bobarika, I.N. Gusev
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The authors determine possible changes of aerodynamic characteristics, dimensions and weight parameters of «UTKA» ekranoplan under rational mutual arrangement of bearing surfaces with regard to their interference, while maintaining the stability of the apparatus. 4 sources.
Key words: ekranoplan; rational design; sustainability.
При проектировании летательного аппарата (ЛА) процесс выбора конструктивных параметров происходит поэтапно с постоянным их уточнением на каждом из этапов. Однако общая концепция аппарата закладывается на этапе анализа технического задания и выбора концепции.
В рамках диссертационных работ [1, 2] выполнен поиск рациональных взаимных расположений частей несущей системы экраноплана для обеспечения максимальной подъёмной силы с учётом интерференции несущих поверхностей при обеспечении устойчивости аппарата. Результаты, полученные в ходе исследований, позволяют рассматривать возможность их ис-
пользования как на этапе эскизного проектирования, так и на более ранних этапах. При этом полученные результаты дают возможность корректировки соотношений масс и размеров различных частей проектируемого аппарата с учётом улучшений свойств несущей системы, что, в свою очередь, сказывается на общих характеристиках проектируемого аппарата.
В частности, в соответствии с проведёнными исследованиями при рациональном взаимном расположении несущих поверхностей (НП) отсутствует необходимость в фюзеляже большого удлинения (аппараты серии АДП), что, в свою очередь, уменьшает массу конструкции фюзеляжа. Кроме того, уменьшение дли-
1 Бобарика Игорь Олегович, старший преподаватель, тел.: 89148845679, e-mail: [email protected]. Bobarika Igor Olegovich, senior lecturer, tel.: 89148845679, e-mail: [email protected].
2Гусев Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой самолетостроения и эксплуатации авиационной техники, тел.: (3952) 405130, e-mail: [email protected]
Gusev Igor Nikolaevich, Candidate of technical sciences, associate professor, Head of the chair of Aircraft Construction and Maintenance, tel.: (3952) 405130, e-mail: [email protected]
ны фюзеляжа уменьшает и длину магистралей различных систем экраноплана, что ведёт к уменьшению массы коммуникаций и управления.
Таким образом, использование полученных результатов и алгоритмов по выбору рациональных параметров экраноплана схемы «утка» с учётом интерференции НП позволяет уменьшить:
- удлинение фюзеляжа (при постоянстве диаметра);
- массу конструкции фюзеляжа;
- массу коммуникаций и управления;
- разброс центровок.
При этом не исключается возможность комбинации нескольких решений для усиления положительного эффекта.
Взлётная масса экраноплана определяется по формуле
т0 = ткон + тс.у. + тоб.упр. + тт + тц.н. + т сл. ,(1)
- масса силовой
где ткон - масса конструкции; тс у установки; тобупр - масса оборудования и управления; тт - масса топлива; тц н - заданная целевая
нагрузка; тсл - служебная нагрузка и снаряжение.
Масса топлива, необходимого для полёта в течение времени ^ определяется по формуле:
т = с
т | р
I
| срРсИ,
(2)
где ср - удельный расход топлива; Р - тяга двигателя (двигателей).
Если время полёта разбить на характерные участки, осреднив на каждом из них ср и Р, то формула (2) может быть представлена в виде:
тт =± (ср/ =Е
(ср$тоЛ
V
К
(3)
1=1 1=1 где ¡=1...у - число участков.
Подтверждённое в ходе исследований увеличение аэродинамического качества К на 15-20% при рациональном взаимном расположении несущих поверхностей экраноплана схемы «утка» позволяет считать в первом приближении согласно (3) уменьшение массы потребного для полёта топлива на 15-20% (на данном этапе не учитывается уменьшение удельного расхода топлива силовой установкой в соответствии с уменьшением потребной мощности / тяги). Так как масса тт составляет (0,12... 0,15)т0, то уменьшение
тт на 15-20% позволяет увеличить тцн на вели-
чину Атц н « 0,04т0
В свою очередь, масса конструкции определяется по формуле
ткон = ткр + тф + топ + тш, (4)
где ткр - масса крыла; тф - масса фюзеляжа; топ - масса оперения; тш - масса шасси.
Масса конструкции фюзеляжа составляет около 40% массы всей конструкции экраноплана, а его аэродинамическое сопротивление - до 50% полного сопротивления аппарата.
Под массой фюзеляжа понимают массу конструкции с полом, перегородками, днищами, окнами, фонарём, узлами стыковки крыла, оперения и т.д., но без оборудования, силовой установки и топливной системы. Для дозвуковых экранопланов относительная масса фюзеляжа определяется по формуле: „-6
т = I 1-0,6у. 10 тг. | х ф \ 0
0,014
31 + {лф Рф У 2
фф
3/ - 1/ шззвф 2 т0 2
т02 со (х)
(5)
8РФ + 10Р, Л, ф ф ф
+-£-+ 0,018,
где Лф = Ьф!Эф - удлинение фюзеляжа; Эф -диаметр фюзеляжа; Ьф - длина фюзеляжа; х - угол
стреловидности крыла по линии % хорд.
Определённое в ходе исследования рациональное взаимное расположение несущих поверхностей позволяет уменьшить Лф за счёт меньшего расстояния между НП, что, в свою очередь, уменьшает тф. Ввиду того, что необходимости в фюзеляже большого удлинения (Лф > 7) нет, можно предположить пропорциональное уменьшение его профильного сопротивления. Кроме того, меньшее удлинение фюзеляжа (при Оф=сопБ^ позволяет разместить агрегаты и грузы ближе к центру тяжести и определяет меньший диапазон центровок в зависимости от загрузки. Стоит заметить, что речь идёт не об уменьшении пассажирской или грузовой кабины, а об уменьшении подкапотных пространств и количества вынужденных «мёртвых» отсеков фюзеляжа. Таким образом, удлинение фюзеляжа возможно снизить на 10 -15% (АЛф = 1...2)
для аппаратов с т0 < 7 х 10 кг, что уменьшит т
ф
на величину ААтф:
Атф = (1 - 0,6 х10-т0 )х
0,01
31+{АЛ4Рф]у/2{1+133Эф2т-1)
°{х)
V
(6)
2
8Рф+10РфАЛф +—Г-£ + 0,018
т
0
+
X
т
0
+
х
где ЛШф - изменение относительной массы конструкции фюзеляжа; ЛАф - изменение удлинения фюзеляжа.
В соответствии с (5) и (6) для аппаратов с т0 < 7 х 103 кг уменьшение Аф на единицу приводит к Лтф * (0,1...0,15)тф, Так как масса тф составляет 0,1 ^ 0,12т0, то уменьшение тф на 1015% позволяет увеличить тцн на величину Лтц н * 0,015т0. Суммарное же увеличение заданной целевой нагрузки по предварительным расчётам только от изменения рассмотренных параметров возможно на величину Лтц н * 0,055т0 или, согласно статистическим данным,
(тцнн.* (0,25... 0,3)т0),
Лтцм.* (0,18...0,22)тцн,
Необходимо учесть, что чрезмерное уменьшение Аф (Аф <6), может вызвать определённые трудности
в стабилизации аппарата в связи с изменяющейся центровкой, что может повлечь за собой возникновение более колебательных процессов с большим временем затухания. В то же время, при изменившихся соотношениях геометрических размеров НП и моментов возможно вновь изменение центровки аппарата для получения удовлетворительных характеристик самостабилизации [2].
Кроме того, схема «утка» в мировой практике нередко рассматривается как составная часть гибридной схемы, что позволяет выносить проблемы устойчивости и стабилизации за пределы подобных исследований, так как расположение горизонтального оперения (ГО) позади основного крыла вне зоны влияния экрана есть одно из классических решений проблемы устойчивости ЛА как вблизи экрана, так и при отходе от него.
При проектировании НП ЛА во избежание затенения одной НП другой и, как следствие, отрицательной интерференции принято выбирать такое их взаимное расположение, при котором во всём диапазоне углов тангажа аппарата спутная струя передней НП оказывает наименьшее влияние на характер обтекания задней НП при обеспечении необходимого запаса устойчивости и управляемости. Применительно к экрано-планам схемы «утка», где обе НП не разнесены (или разнесены незначительно) по высоте и затенение неизбежно, НП в большинстве случаев выполняются сильно разнесёнными в продольной плоскости для диссипации отрицательной интерференции (а также обеспечения самостабилизации).
Результаты исследования показывают, что в качестве рационального взаимного расположения НП возможно такое расположение, при котором, наоборот, крыло располагается в ближнем следе за переднее горизонтальное оперение (ПГО), где вихревая пелена
ещё не свёрнута, таким образом, что Сх значитель-
^ кр
но уменьшается при относительном постоянстве Су ,
кр
что приводит к увеличению аэродинамического качества до 20% [3]. Зафиксированный положительный эффект достигается за счёт обеспечения межкрыльевого расстояния Ь < ЪПГО и незначительного разнесения НП по отстоянию [4] при соблюдении условия устойчивости аппарата по углу атаки.
При Lпr-О<Lкр взаимовлияние определяется с учётом только интерферирующей части задней НП (крыла) по размаху. Остальная же часть крыла считается не интерферирующей по размаху. При этом сходящая с ПГО вихревая пелена в ближнем вихревом следе считается нерасходящейся (скос потока в поперечной плоскости отсутствует).
Для обеспечения необходимых условий обтекания несущей системы к ней применяются следующие требования:
1. Основное крыло располагается в ближнем следе за ПГО;
2. Угол поперечного V одинаков для обоих НП;
3. Относительная толщина профиля ПГО спго=(3...7);
4. Относительная толщина профиля основного крыла скр=(8... 12);
5. Выполняется условие ЬПГО < ЪКР;
6. Угол стреловидности ПГО по задней кромке Хпго2 равен углу стреловидности основного крыла по линии носка Хкр1.
По результатам многочисленных исследований в аэродинамических трубах, буксировочных испытаний на открытой акватории, а также натурных испытаний реальных аппаратов установлено, что наиболее рациональные с точки зрения подъёмной силы установочные углы атаки составляют: для основного крыла а1=(2 - 5)°, и для ПГО а2=(4 - 10)°.
Наличие более тонкого профиля ПГО позволяет реализовывать большее качество на экране (в том числе и за счёт меньшего лобового сопротивления). В то же время, при увеличении угла тангажа аппарата при отходе ПГО от экрана прирост подъёмной силы от угла атаки ПГО меньше вследствие более тонкого профиля (вне экрана подъёмная сила, в основном, создаётся не на нижней поверхности за счёт поджатия потока, а на верхней - за счёт разряжения). Кроме того, уменьшение подъёмной силы от выхода ПГО из экранной зоны также позволяет рассчитывать на уменьшение кабрирующего момента и, как следствие, возврат аппарата к исходному состоянию.
Библиографический список
1. Бобарика И.О. Выбор рациональных параметров экраноплана схемы «утка» с учётом интерференции несущих поверхностей: дис. ... канд. техн. наук. Иркутск, 2010. 160 с.
2. Гусев И.Н. Выбор рациональных конструктивных параметров экранопланов, движущихся на малых отстояниях от опорной поверхности: дис. . канд. техни. наук. Иркутск, 1983. 230 с.
3.Бобарика И. О., Гусев И.Н. Выбор рационального взаимного расположения несущих поверхностей экраноплана схемы
«утка» // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. акад. М.Ф Решетнёва. Вып. 1 (22) в 2 ч. Ч. 1. Красноярск, 2009. С. 73-77. 4. Бобарика И.О. Экспериментальные исследования интерференции несущих поверхностей экраноплана схемы «утка»: тезисы V Всерос. науч.-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики АНТЭ - 09». Казань: Изд-во КГТУ, 2009. С. 27-30.
УДК 629.113.001
ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДВЕСКИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ А. Н. Доморозов1, Нгуен Ван Ньань2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены существующие методы оценки работоспособности системы подвески автотранспортных средств (АТС) и сделан вывод о необходимости создания нового метода контроля их технического состояния, позволяющего контролировать изменение боковых реакций на колесах АТС в процессе его диагностирования. Ил. 3. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: подвеска; техническое состояние; диагностика; коэффициент сцепления; боковые реакции.
ASSESSMENT OF TECHNICAL CONDITION OF A MOTOR VEHICLE SUSPENSION A. N. Domorozov, Nguyen Van Nyan
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The authors examine the existing methods for evaluating the efficiency of motor vehicle suspension systems. They conclude on the necessity to create a new control method for their technical condition, which allows to monitor the change of side reactions on the wheels of a motor vehicle during its diagnosing. 3 figures. 3 sources.
Key words: suspension; technical condition; diagnostics; coefficient of adhesion; side reactions.
В последние годы больше внимания стало уделяться проблемам комфорта и активной безопасности автотранспортных средств, поэтому более высокие требования предъявляются к эффективности работы систем автомобильных подвесок. Система подвески должна обеспечивать высокую активную безопасность автотранспортных средств в условиях эксплуатации (наряду с плавностью хода, устойчивостью и управляемостью), на что в большей степени влияет величина коэффициента сцепления его колес с дорогой.
Неисправности системы подвески автотранспортных средств в условиях эксплуатации приводят: к ухудшению сцепления колес с поверхностью дороги; отклонению от заданной траектории движения; увеличению тормозного пути; нарушению оптимального
действия систем ABS, ESP и др.; снижению скорости безопасного прохождения поворотов и порога начала аквапланирования; ухудшению ходовых качеств автомобиля при боковом ветре и на серпантине; появлению непроизвольного саморазворачивания (недостаточной маневренности), повышению интенсивного износа шин и узлов ходовой части и т. д.
На сегодняшний день существует несколько способов и методов оценки работоспособности системы подвески автотранспортных средств. Они различны по сложности и по точности результатов. Общие методы оценки технического состояния элементов системы подвески автотранспортных средств представлены на рис.1.
1Доморозов Алексей Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильного транспорта, тел.: (3952) 600048, e-mail: [email protected]
Domorozov Alexey Nikolaevich, Candidate of technical sciences, associate professor of the chair of Automobile Transport, tel.: (3952) 600048, e-mail: [email protected]
2Нгуен Ван Ньань, аспирант, тел.: 89246083368. Nguyen Van Nyan, postgraduate student, tel.: 89246083368.
