Определение коэффициента момента тангажа и фокуса по углу атаки самолета.

Момент тангажа самолета создается крылом, горизонтальным оперением, фюзеляжем и всеми несущими надстройками и подвесками, если они имеются.

Коэффициент момента тангажа самолета: , где - момент аэродинамических сил самолета относительно оси z, S – площадь крыла с подфюзеляжной частью, - скоростной напор невозмущенного потока.

При малых углах атаки можно принять зависимость коэффициента m_z от углов атаки (m_z = f(a)) линейной. Тогда , где - угол атаки самолета; - производная коэффициента момента тангажа по углу атаки, имеющая порядок:

» 0.002 …0.01 » 0.1 …0.6

(3.1)

При малых углах атаки нормальная сила практически не отличается от подъемной силы, поэтому в формуле (3.1) производные можно заменить на производные для самолета и всех его частей.

(3.2)

где - соответственно расстояния от фокуса изолированных консолей крыла, го, фюзеляжа, i-й подвески или мотогондолы до оси Z (рис 3.1), которые можно определить по чертежу эквивалентной компоновки с учетом его масштаба или рассчитать эти размеры по данным геометрии эквивалентной схемы самолета. Ось Z согласно ГОСТу проходит через центр масс самолета в сторону правого крыла самолета. Если положение центра масс неизвестно, то ось Z обычно проводят через переднюю кромку САХ крыла с подфюзеляжной частью. Знаки определяются согласно ГОСТу. В случае, когда подъемная сила поверхности, приложенная в ее фокусе, создает относительгно оси Z кабрирующий момент, то знак плеча ”+”, если пикирующий - то ”–”.

Положения фокуса изолированных консолей крыла и го определяются по графикам рис. 3.2-3.5.,где , для консоли крыла ,для консоли го .

Положение фокуса фюзеляжа определяется по соотношению:

, (3.3)

где коэффициент рассчитывается относительно оси проходящей через нос фюзеляжа; - производные коэффициента подъемной силы по углу атаки, соответственно, фюзеляжа, его носовой части с учетом влияния цилиндра, кормовой части; - расстояния от фокусов носовой части с учетом влияния цилиндра, кормовой части до оси .

 

Рис. 3.1

Рис 3.2

Рис 3.3

Рис 3.4

Рис 3.5

Фокус кормовой части можно принять на середине ее длины– 0.5L_корм .

Координата фокуса кормовой части .

Координата фокуса носовой части определяется по формуле:

, (3.4)

где , - длина и объем носовой части фюзеляжа;

учитывает смещение фокуса под влянием числа Маха и определяется по графику рис. 3.6. в зависимости от параметров и .

Для определения положения фокусов частей самолета относительно носка САХ крыла с подфюзеляжной частью необходимо нанести их на чертеже эквивалентной компоновки (рис 3.1) и снять координаты .

Далее по формуле 3.2 рассчитывается коэффициент .

Положение фокуса самолета при малых углах атаки определяется из соотношения:

;

. (3.5)

полученное из соотношения (3.5) положение фокуса самолета необходимо нанести на чертеже эквивалентной компоновки (отложить от носка САХ крыла с подфюзеляжной частью и перенести на ось Х).

При наличии мотогондол и подвешиваемых грузов их фокус рассчитывается аналогично фокусу фюзеляжа. Сила, создающая момент тангажа приложена в фокусе мотогондолы или подвески. Плечо в формуле 3.2 для каждой мотогондолы или подвески также может быть определено по чертежу эквивалентной компоновки.

В первом приближении интерференцией самолета и подвешиваемых грузов можно пренебречь.