НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕСИТЕТ
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан факультета ФЛА
____________доц.
“____”_________2004 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по курсу "Конструкция ЛА"
Для студентов, обучающихся по специальности (направлению)
13.01 "Самолето-и вертолетостроение"
Факультет ЗОТФ ИДО
Кафедра Самолето - и вертолетостроения
Курс 3 Семестр 5,6
Лекции 16 час. Экзамен 5 сем.
Практические (семинарские)
занятия час. Зачет 6 сем.
Лабораторные
занятия 16 час.
Контр. работы 6 сем. Самостоятельная
Курсовые работы 5 сем. работа час.
Курсовые проекты сем.
Индивид. Занятия час.
Всего часов 32 (230) час.
2004г.
Рабочая программа составлена на основании рабочих программ курсов: "Конструкция и проектирование ЛА", "Агрегаты и системы ЛА", читаемых студентам дневного отделения факультета летательных аппаратов НГТУ, обучающихся по специальности 13 01 00 "Самолето - и вертолетостроение"
Индекс .
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры "Самолето-и вертолетостроение"
" " 2004г.
Программу составил , к. т.н.,
доцент
Рецензент , к. т.н., доцент
кафедры ПЛА
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО КУРСУ
"Конструкции ЛА"
I. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В
УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Курс "Конструкция ЛА" продолжает цикл дисциплин конструкторской подготовки "Технология конструкционных материалов", "Теоретическая механика", "Основы конструирования машин", "Сопротивление материалов", "Взаимозаменяемость", помогает понять конструкцию летательного аппарата как инженерного сооружения, что позволяет:
-уяснить задачи, для решения которых создан летательный аппарат;
-выявить наиболее целесообразное сочетание свойств с точки зрения поставленных задач;
-оценить влияние отдельных параметров на летно-тактические характеристики;
-анализировать обоснованность выбираемых силовых схем, получить навыки расчет и проектирования узлов и агрегатов самолета.
Следствием успешного изучения курса является усвоение студентами теоретических основ и физического принципа действия систем оборудования современных самолетов, а также взаимодействия этих систем на различных этапах полета. Знания, полученные в результате изучения курса необходимы при проектировании самолета, выборе оборудования и создании бортовых и наземных испытательных комплексов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
"КОНСТРУКЦИ ЛА"
5 семестр
(конструкция планера)
1.1 Введение
Содержание и задачи курса, его назначение и место в учебном плане, взаимосвязь с другими дисциплинами. Требования к самолетам - аэродинамические, прочности, жесткости и веса, эксплуатационные, производственные, надежности и живучести. Их противоречивость.
1.2 Режимы полета и нагрузки, действующие на самолет.
Агрегаты самолета и вертолета, их назначение и соединение. Нагрузки, действующие на самолет в полете и при посадке. Основные режимы полета самолета: горизонтальный, криволинейный, в неспокойном воздухе (физическая природа воздушных порывов, вертикальный и горизонтальный порывы циклическая болтанка). Понятие о допустимых перегрузках. Необходимость нормирования внешних нагрузок. Определение коэффициента перегрузки. Основные расчетные случаи для самолета и их обоснование. Разделение самолетов на классы. Коэффициент безопасности. Нормы прочности.
1.3 Крыло
Назначение, параметры и требования, предъявляемые к нему. Внешние формы крыла и их влияние на характеристики ЛА. Нагружение крыла, расчетные случаи, определение нагрузок, построение эпюр. Конструктивно-силовые схемы и элементы крыла. Элементы теории тонкостенных стержней. Расчет прямого лонжеронного крыла. Определение конструктивных параметров основных силовых элементов, стрингеров, обшивки. Расчетные схемы стреловидных крыльев. Особенности работы корневой части стреловидного крыла. Стреловидное крыло с заделкой по одному лонжерону. Стреловидное крыло с подкосом. Характер нагружения элементов каркаса крыла. Треугольные крылья. Конструктивно-силовые схемы и расчет треугольных крыльев. Расчет несущей способности подкрепленных панелей крыла при сжатии. Метод редукционных коэффициентов. Алгоритм задачи. Блок-схема расчета. Использование ЭВМ для реализации метода. Метод редукционных коэффициентов при расчете прямого лонжеронного крыла с работающей обшивкой. Стыковые соединения крыла и фюзеляжа, их конструкция и расчет. Механизация крыла. Системы управления пограничным слоем.
1.4 Фюзеляж.
Назначение и требования к нему. Внешние формы фюзеляжа и геометрические параметры. Правило площадей. Нагрузки, действующие на фюзеляж. Расчетные случаи. Конструктивно-силовые схемы фюзеляжей. Основные конструктивные элементы фюзеляжа, их назначение и расчет. Конструкция элементов балочного фюзеляжа. Конструкция лонжеронов и стрингеров, форма их поперечного сечения. Конструкции шпангоутов. Обшивка. Соединение обшивки, стрингеров и шпангоутов. Окантовка вырезов и люков. Кабины. Кабины экипажа, пассажирские кабины. Комфорт пассажирских кабин, их звуко - и теплоизоляция. Окна и двери, люки, кресла. Грузовые и багажные помещения. Герметизация стыков листов обшивки и заклепочных швов. Герметизация фонарей, дверей и люков. Герметизация выводов. Особенности конструкции фюзеляжа современных ЛА.
1.5 Шасси самолета.
Назначение и требования. Конструктивно-кинематические схемы шасси. Сравнительные характеристики. Нагрузки, действующие на шасси. Расчетные случаи. Пневматики. Тормоза. Автоматы торможения. Амортизаторы шасси, их назначение и типы, принцип работы и конструкция различных типов амортизаторов. Предварительное определение параметров шасси. Подбор пневматиков. Энергоемкость амортизирующих устройств. Баланс энергии самолета. Расчет прямого хода жидкостно-газового амортизатора с переменной площадью протока жидкости. Расчет обратного хода. Расчет амортизатора постоянной площадью протока жидкости. Интегрирование уравнения движения штока амортизатора. Учет влияния пневматика. Использование ЭВМ в задачах расчета амортизирующих устройств. Блок-схема вычислений для задачи расчета амортизации.
1.6. Оперение.
Назначение оперения и требования к нему. Схемы оперения. Нагрузки, действующие на хвостовое оперение, расчетные случаи. Конструктивно-силовые схемы хвостового оперения. Конструкция стабилизаторов и килей. Конструкция рулей. Цельно-поворотный стабилизатор. Конструкция стыковых узлов. Аэродинамическая компенсация рулей и элеронов. Сервоустройства (серворуль, сервотриммер, др.). Навеска, конструкция узлов, элементов механизации. Элероны. Параметры, типы, нагрузки. Другие органы поперечного управления самолетом. Средства балансировки. Стабилизаторы с изменяемым в полете углом установки. Триммеры, их конструкция. Управление триммерами. Особые схемы оперения.
1.7. Управление самолетом.
Назначение управления самолетом и требования к нему. Принципиальные схемы управления. Схемы постов ручного и ножного управления. Проводка управления. Гибкая проводка, схемы ее проводки. Жесткая проводка, способы ее прокладки. Смешанная проводка. Особые схемы управления: управление элеронами, рулями V-образного оперения. Механизмы управления: дифференциальная передача, нелинейная передача. Усилители, загрузочные устройства. Конструкция элементов управления. Бустерное управление, его назначение, область применения. Обратимое бустерное управление. Необратимое бустерное управление. Специальные механизмы в системе управления с необратимым гидроусилителем, загрузочные механизмы, механизмы регулирования усилий, автоматы балансировки. Особенности управления сверхзвукового самолета.
1.8. Аэроупругость.
Вибрация элементов. Аэроупругость. Флаттер крыла, его формы. Изгибно-крутильный флаттер крыла. Уравнение изгибно-крутильных колебаний крыла. Критическая скорость флаттера. Влияние конструктивных параметров крыла, высоты полета на критическую скорость флаттера. Мероприятия, предот-вращающие возникновение флаттера. Дивиргенция крыла, причины еe возникновения. Влияние отдельных параметров на критическую скорость дивиргенции, меры по ее повышению. Реверс элеронов и рулей, причины их возникновения. Критическая скорость реверса и влияние на ее величину отдельных параметров. Способы предотвращения реверса. Всплывание элеронов. Вибрация хвостового оперения: бафтинг, флаттер. Конструктивные меры по предотвращению вибраций.
3. Курсовая работа
Курсовая работа: "Определение несущей способности подкрепленной панели". На основе предложенного алгоритма необходимо составить программу расчета плоской панели, подкрепленной стрингерным набором. Панель подвергается сжатию, исчерпание несущей способности панели происходит вследствие потери устойчивости подкрепляющих элементов. Расчет ведется методом итераций, итогом расчета является максимальная нагрузка, которую способна выдержать панель.
2. Лабораторные занятия (8 часов)
2.1. Шасси самолета - 4 часа.
Цель: Изучение конструкции, расчет основных параметров шасси.
2.2. Крыло самолета - 4 часа.
Цель: Изучение конструкции расчет геометрических и конструктивных параметров крыла..
2.3. Зачетное занятие.
6 семестр
(системы механического оборудования самолета)
1. Введение.
Назначение систем бортового оборудования самолетов. Возникновение и развитие механических систем бортового ЛА. Требования к системам оборудования, последствия отказов систем оборудования. Современные тенденции эволюции бортовых систем.
2. Регулирование давления воздуха в гермокабинах (ГК) и отсеках ЛА.
Строение земной атмосферы, физиологические аспекты высотных полетов. Авиационные системы кондиционирования воздуха (СКВ). Типы гермокабин. Регулирование давления воздуха в ГК. Программы регулирования. Источники наддува ГК. Принцип действия и устройство регуляторов давления. Защитные устройства гермокабин. Тепловой режим кабин и отсеков ЛА и факторы его определяющие. Способы обогрева кабин. Принципы охлаждения, используемые в авиационной технике. Холодильный цикл Карно. Системы охлаждения, используемые в СКВ. Основные элементы СКВ, их устройство и принцип действия. Область применения СКВ с воздушным циклом охлаждения.
3. Индивидуальные системы обеспечения жизнедеятельности (ИСОЖ).
Защитное снаряжение. Системы, обеспечивающие функционирование защитного снаряжения. Системы кислородного питания (СКП). СКП с непрерывной подачей кислорода. СКП с прерывной подачей. Комбинированные СКП.
4. Гидравлические и газовые системы ЛА.
Бортовые источники энергии ЛА. Сравнительные характеристики гидравлических, газовых и электромеханических систем. Принцип действия и классификация гидравлических и газовых систем. Классификация и принцип действия уплотнительных устройств. Схемное построение гидросистем. Типы гидросистем. Источники питания гидроситем. Гидроаккумуляторы. Силовые приводы гидравлических и газовых систем. Распределительные устройства. Агрегаты гидросистем. Гидравлические следящие приводы. Функциональные подсистемы механизации автоматизации процессов управления ЛА. Системы управления ЛА. Системы механизации и изменения геометрии крыла. Системы управления уборкой и выпуском шасси. Системы управления наземным движением. Резервирование систем управления ЛА.
5. Противообледенительные системы самолетов и вертолетов.
Физические условия обледенения и его влияние на летные характеристики. Классификация противообледенительных систем (ПОС). Механические ПОС. Тепловые ПОС. Электроимпульсные ПОС. Физико-химические ПОС.
6. Противопожарные системы самолетов и вертолетов и системы защиты от взрыва.
Источники и специфика пожаров и взрывов на ЛА. Противопожарные системы ЛА Системы защиты топливных баков от взрывов.
7. Системы аварийного спасения экипажей и пассажиров ЛА.
Покидание ЛА при больших скоростях полета. Схема катапультной установки. Энергодатчики катапультных кресел. Способы стабилизации движения катапультных кресел. Порядок приведения в действие агрегатов системы аварийного спасения. Системы аварийной эвакуации пассажиров.
2. Лабораторные работы (8 часов)
2.1 Система выпуска - уборки шасси маневренного самолета.
Цель: Изучение структуры системы, ее элементов. Проверка функционирования системы в штатном режиме.
2.2 Бустерная система управления сверхзвукового маневренного самолета.
Цель: Изучение структуры системы, ее элементов. Проверка функционирования системы, определение типа резервирования системы управления.
2.3. Зачетное занятие.
Контрольная работа
Контрольная работа выполняется в 6-ом семестре и закрепляет знания, полученные в курсе дисциплины. Студент пишет обзорный реферат по конкретному типу самолета, в котором отражаются сведения о конструкции планера самолета, типе силовой установки, системах бортового оборудования, вооружении (если оно есть). Делается краткий исторический обзор, в котором освещаются история и причины создания данного самолета, описываются его модификации, дается анализ слабых и сильных сторон ЛА. Реферат снабжается схемами, рисунками, таблицами. Объем реферата 20-25 страниц машинописного текста.
Учебно-методические материалы по дисциплине
5 семестр
1. , Рудаков и прочность самолетов. Киев: Вища школа,1978, 488с.
2. Житомирский самолетов. М.: Машиностроение, 1991, 396с.
3. Шульженко самолетов. М.: Машиностроение, 1973, 415с.
4. Конструкция самолетов. Методические указания к выполнению курсового проекта. , , НЭТИ, 1982.
5. Конструкция и расчет элементов планера самолета на прочность. Крыло. Методические указания к выполнению курсового проекта. , Подружин Б. К., НГТУ ,2000.
Дополнительная литература
1. , Свердлов самолета на прочность. М.: Машиностроение, 1966, 519с.
2. Уманский механика самолета. М.: Оборонгиз, 1961, 530с.
Основная литература
6 семестр
1. , Зверев гидросистем летательных аппаратов, М.: Машиностроение, 1982, 292с.
2. , Бекасов оборудования летательных аппаратов, М.: Машиностроение, 1986, 368с.
Дополнительная литература
1. , Котылев самолетных агрегатов, М.: Машиностроение, 1989, 248с.
2. , Эгенберг авиационных средств спасения, М.: Машиностроение, 1990, 256с.
Методические указания к выполнению
1. Методические указания к выполнению лабораторных работ N 2,3 по курсу "Системы оборудования ЛА" , , НЭТИ, 1989.
2. Методические указания к выполнению лабораторной работы N 4 по курсу "Системы оборудования ЛА" , НЭТИ,1992.
Перечень наглядных и других пособий
1. Планшеты:
Элементы конструкции планера - нервюры, стыковые узлы, самолетные пневмо - и гидросистемы, топливная система, система кондиционирования воздуха.
2. Плакаты:
Конструкция элементов планера, крыло, фюзеляж, шасси, оперение, управление, системы ВКА, дирижабли, самолеты вертикального взлета и посадки, экранопланы.
3. Макеты:
Препарированные самолеты МИГ-15, МИГ-19, СУ-7, ЯК-50, СУ-25, СУ-15, вертолет КА-26.
4. Стенды:
Шасси, тормозные устройства. Специализированный стенд бортовых механических систем на базе самолета СУ-15 с источником наземного питания.
Для выполнения лабораторных работ по разделу "Системы механического оборудования ЛА" используется лаборатория конструкции и оборудования ЛА (ауд.140 V к. НГТУ).
