Схема и методика испытания конструкции

В ходе опытной отработки Л А выполняется значитель­ное количество испытаний, отличающихся задачами, объектами исследования и условиями (режимами) проведения. Различают два основных вида испытаний — наземные (стендовые) и летные.

На этапе наземной отработки конструкцию Л А испытывают в специальных лабораториях на действие статических и динамиче­ских нагрузок. Основными видами наземных испытаний являются; статические испытания натурных отсеков и ЛА в целом; теплопрочностные испытания ЛА; аэротермоупругие испытания; динамические испытания отдельных агрегатов. С татические испытания. Этот вид испытаний самый распростаненный. Стагические испытаниям подвергаются отдельные особо нагруженные агрегаты и ЛА в целом. Испытываются как опытные кострукции, так и серийные, последние лишь в выборочном порядке. Задачами статических испытаний является:

1) определение соответствия между коэффициентами безопасности, принятом при расчете, и фактическим знаением этого коэффициента, или, иначе, соответстви между расчетнй и фактиеской разрушающей нагрузкой. Необходимо, чтобы P^p _факт> P^p. Если фактическая разрушающая нагрузка превосходит расчетную более чем на 5…10%, то это свидетельствует о перетяжелении конструкции. В этом случае конструкция обычно дорабатывается;

2) оценка жесткости конструкции на основе измерения дефор­маций линейных и угловых перемещений при различных значе­ниях и распределениях действующей нагрузки. Необходимо, чтобы при эксплуатационной нагрузке Р - Р^р// отсутствовали заметные остаточные деформации;

3) определение напряженно-деформированного состояния си­ловых элементов конструкции при действии внешних нагрузок и температуры и сравнение его с теоретическим расчетом для про­верки допущений, принятых в расчетах на прочность. Эта задача диктуется стремлением накопить опыт, чтобы более точно рас­считывать последующие конструкции.

Статические испытания проводятся, как правило, в специаль­ных лабораториях, имеющих мощный железобетонный пол, на котором монтируются силовые колонны (индивидуальные и объ­единенные в арки), мостовой кран, силовозбудители и измери­тельная аппаратура.

Аэродинамические схемы наиболее распространены для аппаратов малых и средних высот. Они обеспечивают высокую маневренность, быстроту реакции на управляющие сигналы, про­стоту и надежность конструкции. Преимуществом этих схем яв­ляется возможность управления полетом как на активном, так и на пассивном участках траектории.

При всем разнообразии аэродинамических схем для них ха­рактерно то, что управляющая сила (У) создается по аэродина­мическому принципу (в основном крыльями, а для бескрылых ЛА — корпусом). Так как углы атаки небольшие (а < 15...20°), то доля управляющей силы, создаваемой тягой двигателя (Рsinа) обычно невелика.

Управление подъемной силой осуществляется чаще всего путем изменения угла атаки корпуса а. Для этого необходимо иметь органы управления — рули, которые создают управляющие мо­менты и поворачивают корпус на нужный угол. Эти же рули выполняют и функции органов стабилизации. В схеме с поворот­ными крыльями управление подъемной силой производится путем поворота крыльев относительно корпуса. При этом органами управления являются сами поворотные крылья.

Основной недостаток аэродинамических схем состоит в том что, с увеличением высоты полета падает их эффективность. Для сохранения требуемой маневренности необходимо увеличивать плошадь крыльев, а это, в свою очередь, приводит к быстрому увеличению массы и размеров ЛА.

Для более полной характеристики аэродинамической схем»

необходимо рассмотреть два признака.

1) число и поперечную ориентировку крыльев. С этой точки зрения различают Л А с плоским и пространственным расположе­нием крыльев, а также бескрылые ЛА;

2) взаимное положение подвижных и неподвижных несущих поверхностей. По этому признаку аэродинамические схемы делят на четыре типа: обычная или нормальная схема, схема «бссхвост- ка», схема «утка», схема с поворотными крыльями.

С точки зрения первого признака определяющими факторами являются требования дальности и маневренности. Для ЛА большой дальности в основном применяется двукрылая (самолетная) схема. Это объясняется тем, что при такой схеме общая площадь несущих поверхностей меньше, чем при четырехкрылой (при равной устой­чивости и маневренности). Следовательно, меньше масса кон­струкции, лобовое сопротивление и потребный запас топлива. Эти преимущества проявляются тем отчетливее, чем больше дальность и высота полета.

Для маневренных летательных аппаратов «чаще всего приме­няются схемы с пространственным расположением крыльев. На­личие крестообразных крыльев придает ЛА аэродинамическую осссимметричность. При этом маневр в любой плоскости выпол­няется но простейшей схеме плоского разворота (без крена), бла­годаря чему быстродействие аппарата несколько повышается, а система управления получается более простой. При небольших дальностях, свойственных маневренным ЛА, возрастание массы в связи с наличием второй пары крыльев невелико и целиком ком­пенсируется отмеченными выше достоинствами.

Второй признак аэродинамической схемы более многогранный. Взаимное расположение крыльев и оперения влияет на аэродина­мику ЛА, его массу, динамические свойства и удобство компо­новки. Суммируя наиболее важные свойства каждой из схем, можно отметить следующее.

Обычная схема наиболее распространенная. Она применима Для атмосферных ЛА практически всех классов, за исключением особо высотных. Ес преимущества: высокое аэродинамическое качество, малые шарнирные моменты рулей и, как следствие, меньшая масса ЛА. Преимущества обычной схемы тем заметнее, чем больше дальность полета. Другим схемам эта схема несколько уступает по динамическим свойствам в продольном

Движении.

Схема «бесхвост ка» является разновидностью обычной схемы. Стремление увеличить площадь крыльев и в то же время сохранить небольшой размах приводит к сильному возрастанию бортовой хорды, способность ЛА (за счет увеличения подфюзеляжной части крыльев),

но, с другой, — умеиьшает плечо оперения. При этом может оказаться, что потребуются рули увеличенной площади, а это приведет к заметной потере подъемной силы при балансировке и снижению динамических свойств. Благодаря высокой несущей способности схема целесобразна для высотных маневренных ЛА.

Схема утка отличается несколько лучшими динамическими свойствами в продольном движении по сравнению с обычной схе­мой и «бесхвосткой». Недостатками схемы являются: большие со­противление и шарнирные моменты рулей и, как следствие, большая масса ЛА, чем при обычной схеме; значительные моменты крена от косой обдувки, ухудшающие качество поперечной ста­билизации. Схема целесообразна для атмосферных аппаратов всех классов с умеренной дальностью и высотностью.

Схема с поворотными крыльями имеет много общего со схемой «утка», однако весьма специфична. Ее особенности обусловлены тем, что изменение управляющих сил производится по кратчай­шему циклу — путем непосредственного поворота крыла без по­ворота корпуса. Это придает ЛА отличные динамические свойства в продольном движении, высокое качество переходных процессов, а также создает хорошие условия для применения прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД). Недостатки схемы- низкие аэродинамические свойства, большие шарнирные моменты, следовательно, и большая масса, в осбенности при большой дальности полета. Схема находит приминения для ЛА малых и средних высот небольшой дальности, от которых требуется высокие динамические характеристики, в первую очередь для самонаводящихся аппаратов и ЛА с ПВРД.