ZAGADNIENIA NA ZALICZENIE KURSU „PROJEKTOWANIE SAMOLOTÓW”

1. Główne pojęcia i definicje z zakresu aerodynamiki i mechaniki lotu

• Siły aerodynamiczne (siła nośna i siła oporu czołowego) – siła nośna prostopadła do kierunku strug

• Definicje prędkości lotu oraz obliczanie prędkości

• Prędkość rzeczywista – prędkość samolotu względem strug powietrza

• Prędkość podróżna – prędkość lotu związana z punktem odniesienia na ziemi

• Prędkość przyrządowa – prędkość uwzględniająca gęstość powietrza

• Prędkość minimalna – najmniejsza możliwa prędkość lotu ustalonego poziomego

• Prędkość maksymalna – największa możliwa prędkość ustalonego lotu poziomego

• Prędkość ewolutywna – minimalna prędkość przy której można wykonać manewr z przeciążeniem od 1,5 do 2

• Prędkość optymalna – prędkość maksymalnej długotrwałości lotu (największa doskonałość samolotu)

• Prędkość pionowa – składowa skierowana zgodnie z osią z prędkości lotu po torze

• Ograniczenia prędkości lotu – v min v max, kąt natarcia,

• Osiągi samolotu

• Zasięg samolotu – dystans jaki samolot może przebyć w powietrzu

• Długotrwałość lotu – czas jaki samolot może znajdować się w powietrzu

• Przeciążenie – stosunek sił działających na dane ciało do siły ciężkości

• Pułap samolotu – maksymalna wysokość ustalonego lotu poziomego

• Stateczność i sterowność samolotu opisane niżej

• Przeciągniecie – przekroczenie krytycznego kąta natarcia

• Korkociąg – lot na pozakrytycznym kącie natarcia (spada po spirali) z przechyleniem i odchyleniem jednocześnie wprowadza się po przeciągnięciu jeżeli nastąpi ślizg

• Liczba Macha – prędkość rzeczywista podzielona przez prędkość dźwięku

• Doskonałość aerodynamiczna – stosunek Cz/Cx

2. Parametry porównawcze płatowca misie

• Wydłużenie – stosunek kwadratu długości do pola powierzchni

• Zbieżność – stosunek cięciwy początkowej i końcowej płata

• współczynnik obciążenia mocy (ciągu) – stosunek mocy ciągu jednostki napędowej do masy całkowitej samolotu

• współczynnik obciążenia powierzchni nośnych – stosunek powierzchni skrzydła do masy całkowitej samolotu

3. Główne zespoły samolotu misie

• Przeznaczenie głównych zespołów samolotu np. Skrzydło wytwarzanie siły nośnej

• Parametry profilu i skrzydła

• Kąt natarcia – kąt pomiędzy kierunkiem napływającej strugi a cięciwą skrzydła

• Grubość względna profilu – stosunek grubości profilu do cięciwy

• Kąt skosu – jest to kąt pomiędzy ogniskową a osią podłużną samolotu

• Kąt wzniosu – kąt pod jakim jest podniesiony koniec skrzydeł w stosunku do łączenia

• Kąt zaklinowania – kąt pod jakim przymocowany jest skrzydło, bądź silnik

• Wydłużenie skrzydła – stosunek kwadratu rozpiętości skrzydła do pola powierzchni płata

• Zbieżność skrzydła – stosunek cięciwy końcowej do cięciwy początkowej

4. Klasyfikacja statków latających

• statki przestrzeni – pojazdy nie wymagające atmosfery do poruszania się

• statki powietrzne – pojazdy wymagające atmosferę do poruszania się

• aerostat – nie musi poruszać się względem powietrza (balony, sterowce)

• aerodyna – musi poruszać się względem powietrza żeby tworzyć siłę nośną

• podział statków powietrznych SP według różnych kryteriów

5. Układy aerodynamiczne statków powietrznych

• Typowe układy aerodynamiczne i ich cechy-

układ klasyczny:

• prostota konstrukcji

• stateczny statycznie i dynamicznie

• łatwość w zapewnieniu sterowności samolotu

• problemy z zacienianiem aerodynamicznym usterzenie poziomego

układ kaczka

• występuje stosunkowo rzadko

• dodatkowa siła nośna

• odporny na „przeciągnięcie”

• usterzenie może stanowić wytwornicę wirów

• trudności z rozwiązaniem konstrukcyjnym mocowania usterzenia poziomego

• problemy ze statecznością podłużną

układ bez usterzenia poziomego

• bardzo rzadko stosowany

• stosunkowo mała siła oporu czołowego

• problemy ze statecznością i sterownością

układ latające skrzydło

• bardzo rzadko stosowany

• mała siła oporu czołowego

• niewielka powierzchnia odbicia fal radiolokacyjnych

problemy ze statecznością i sterownością

• Charakterystyka konstrukcyjna głównych zespołów płatowca

• Typy podwozi – trójpodporowe z kołem tylnym, przednim, chowane, stałe

• Rodzaje usterzeń samolotu – pionowe, poziome, układ typu T, X

• Mechanizacja skrzydła samolotu –

Mechanizacja skrzydła - służy do poprawy charakterystyk aerodynamicznych poprzez zwiększenie siły nośnej Pz lub zwiększenia siły oporu czołowego Px klapy, sloty, lotki

6. Dobór geometrii samolotu

• kryteria doboru profilu lotniczego – charakterystyka Cz, Cx

• zwichrzenie aerodynamiczne – definicja – zmiana grubości bądź wypukłości płata przy stałym kącie natarcia – powoduje to szybsze oderwanie strugi na końcach płata

• zwichrzenie geometryczne – definicja – zmiana kąta natarcia wzdłuż długości płata – końcówka pracuje na innym kącie natarcia i wytwarza inną siłę nośną

• wpływ parametrów profilu i skrzydła na wartość Pz i Px – od kąta natarcia zmieniają się Cz i Cx dlatego zmieniają się Pz i Px. Zmiany zależą od wykorzystanego profilu

• wydłużenie kadłuba- długość do kwadratu do pola powierzchni największego przekroju

• reguła pól – pole przekroju poprzecznego przy samolotach naddźwiękowych płynnie zmienia się powodując mniejszą siłę oporu czołowego

7. Ciąg rozporządzalny i niezbędny

• definicja krzywych ciągu rozporządzalnego i niezbędnego –ciąg rozporządzalny – ciąg jakim dysponuje samolot, ciąg niezbędny – siła oporu czołowego

• uproszczone równania ruchu ustalonego samolotu jako punktu materialnego – równania sił, momentów i ruchu

• parametry ustalonego lotu poziomego – Px=T Pz=Q

• wpływ wysokości i prędkości lotu na ciąg niezbędny i rozporządzalny

• zakresy prędkości lotu poziomego samolotu 2 zakresy – 1 od prędkości optymalnej do maksymalnej, 2 zakres – od minimalnej do optymalnej

• definicje składowych siły oporu czołowego – oporu tarcia i kształtu, oporu indukowanego, oporu interferencyjnego, oporu falowego

8. Szacowanie mas samolotu

• definicja mas samolotu Mo – masa całkowita (max startowa) Mp – masa pustego (bez paliwa, załogi, ładunku)

• definicja pojęć „estymacja” oraz „ iteracja” iteracja – w pętli zamkniętej przybliżone obliczenia wyników, estymacja – szacowanie masy

• wpływ wymagań technicznych na masę całkowitą samolotu – im wyższe wymagania tym wyższa potrzebna wytrzymałość tym wyższa masa całkowita samolotu

• metodyka wyznaczanie masy paliwa samolotu – iteracja masy – wartości statystyczne dostępnych samolotów

9. Określanie gabarytów samolotu

• definicja średniej cięciwy aerodynamicznej – cięciwa jaką posiadałoby skrzydło prostokątne przy takiej samej powierzchni nośnej

• określanie gabarytów skrzydła samolotu – współczynniki obciążenia mocy, wsp. Obciążenia powierzchni nośnej, wydłużenie skrzydła

• wpływ mechanizacji skrzydła na charakterystyki aerodynamiczne – poprawia charakterystyki siły nośne przez zwiększenie siły nośnej

• metodyka wyznaczanie gabarytów kadłuba – wymagana powierzchnia dla załogi pasażerów i ładunku, długość z danych statystycznych

• Układ sterowania samolotem –

• Sterowniki – w kabinie wolant albo drążek

• Stery i zastosowanie - lotki, ster wysokości, ster kierunkowy

• podstawowa klasyfikacja układów sterowania

10. Charakterystyki zespołu napędowego

• klasyfikacja silników lotniczych: tłokowe, turbinowe, strumieniowe

• zasada działania silników lotniczych różnego typu turbinowe – wlot powietrza sprężarka komora spalania odrzut gazów wylotowych powoduje ruchu samolotu, strumieniowe ta sama zasada ale wymagają dużej prędkości lotu do działania – mogą działać jako silniki wspomagające

• podstawowe parametry rzeczywiste i względne silników lotniczych – moc, ciąg, sprawność śmigła, prędkość obrotowa, masa, jednostkowe zużycie paliwa, godzinowe zużycie paliwa

• metodyka wyznaczania ciągu rozporządzalnego Px=Pxtk+Pxind i przy Vmax T=Px

• śmigła lotnicze

• parametry śmigła – długość, skok, ilość łopat, sprawność

• opływ śmigła lotniczego

• wpływ prędkości lotu i prędkości obrotowej na pracę śmigła – prędkość obwodowa nie może przekroczyć a, dla bezpieczeństwa przyjmuje się 0,8a

• siły aerodynamiczne śmigła

11. Wyważenie samolotu

• Definicja wyważenia ciężarowego – położenie środka masy względem średniej cięciwy aerodynamicznej skrzydła

• Definicja wyważenia aerodynamicznego – wzajemne położenie środka masy i środka parcia

• Opór wyważenia

• Metody wyrównoważenia podłużnego samolotu – wychylenie sterów, trymery, zmiana kąta zaklinowania stateczników

• Metodyka wyznaczanie środka masy samolotu – równowaga momentów względem jakiegoś punktu

• Metodyka określania mas składowych poszczególnych podzespołów samolotu – dane statystyczne dostępnych samolotów

• Przybliżony zakres dopuszczalnych położeń środka masy na średniej cięciwie aerodynamicznej – od 24% do 36% średniej cięciwie aerodynamicznej

12. Elementy stateczności i sterowności

• Równowaga samolotu: definicja, warunki, stany równowagi

• Definicja stateczności statycznej i dynamicznej

  Stateczność statyczna – warunek konieczny stateczności – po powstaniu zaburzenia powstaje moment równoważący przeciwdziałający

• Stateczność podłużna, poprzeczna i kierunkowa –

  Podłużna – przeciwdziała pochyleniu samolotu (dziób góra dół) zmianie kąta pochylenia.

  Poprzeczna – przeciwdziała przechyleniu samolotu (skrzydła góra dół) zmianie kąta przechylenia

  Kierunkowa – przeciwdziała odchyleniu samolotu (dziób lewo prawo) zmianie kąta odchylenia

• Fizyka zjawiska stateczności samolotu – następuje przesunięcie się środka sił parcia co stwarza moment powodujący powrót samolotu do poprzedniego położenia

• Sterowność samolotu – umiejętność samolotu pozwalająca na zmianę kierunku lotu, kąta pochylenia oraz przechylenia

• Sterowność podłużna, poprzeczna i kierunkowa

Podłużna – dziób góra dół – zmiana kąta pochylenia

Poprzeczna – skrzydła góra dół – zmiana kąta przechylenia

Kierunkowa – dziób lewo prawo – zmiana kąta odchylenia

• Kompensacja sterów samolotu – zmniejszanie sił przechylających stery np. Osiowa polegająca na przesunięciu osi obrotu steru

13. Elementy konstrukcji samolotu

• Znajomość przeznaczenia głównych zespołów, podzespołów i elementów wyposażenia samolotu

• Podstawowe rodzaje materiałów konstrukcyjnych stosowane w budowie płatowca

• Nazwa i przeznaczenie podstawowych elewmentów konstrukcyjnych płatowca

• Niezawodność statku powietrznego

• Metody zwiększania niezawodności – nadmiarowanie – projektowanie tak aby kilka elementów spełniało te same funkcje