Скоростных самолетов

Повышение энергетических, силовых и скоростных характеристик машин автоматического действия, высокие требования к их точности и надежности обусловливают развитие в ближайшие годы методов динамического исследования и расчета машин как в стационарных (установившихся), так и в переходных режимах. Особое значение изучение неустановившихся режимов имеет для транспортных машин, грузоподъемных машин, вибромашин и т. д.

Программы расчета кинематических характеристик трех рассмотренных схем плоских рычажных механизмов состоят из главных программ ( В, С, D) и подпрограмм. Главная (основная), программа определяет порядок расчета кинематических характеристик, ввод и вывод информации, организацию цикла изменения обобщенной координаты. Подпрограммы, выполняющие расчет таких характеристик, как перемещение и угол поворота ведомого звена, аналоги угловых и линейных скоростей и ускорений, проекции аналогов скорости и ускорения точки, закрепленной на ведомом звене, на оси координат и т. д., также ориентированы на определенную схему механизма. Подпрограммы расчета скоростных характеристик механизмов, угла поворота ведущего звена, длины и угла наклона вектора, угла между звеньями, справочные данные являются общими для всех программ.

Повышение энергетических, силовых и скоростных характеристик машин автоматического действия, высокие требования к их точности и надежности обусловливают развитие в ближайшие грды методов динамического исследования и расчета машин как в стационарных (установившихся), так и в переходных режимах. Особое значение изучение неустановившихся режимов имеет для транспортных машин, грузоподъемных машин, вибромашин и т. д.

Как показывают расчеты и испытания, при оптимальных значениях скоростных характеристик КПД ступеней давления на 8—10 % выше КПД ступеней скорости, вследствие чего последние не применяются в газовых турбинах, а в паровых используются в случаях, если необходимо уменьшить число ступеней.

Анализ опытных данных позволил заключить, что азимутальная неравномерность характеризуется волновой структурой, при этом число максимумов и минимумов скорости совпадает между собой и равно числу каналов в завихрителе (рис. 2.3). Следовательно, источником азимутальной неравномерности являются лопатки. Наибольшая неравномерность скоростных характеристик создается завихрителями с малыми значениями 1В и п. Внутри области." г = 0,5 (проекция центрального тела завихрителя) течение всегда практически равномерное.

Привнесенное в машиностроительную промышленность из ранее сформировавшихся смежных промышленных отраслей и примененное вначале для выполнения особо тяжелых и трудоемких подсобных работ, подъемно-транспортное оборудование вошло затем в основной комплекс производственных средств машиностроения наряду с технологическим и контрольно-измерительным оборудованием. Представленное ко времени становления этой отрасли тяжелой индустрии единичными конструкциями общего назначения, оно пополнялось в дальнейшем специализированными машинами и установками, постепенно вводившимися для обслуживания межоперационной доставки и отдельных технологических процессов — на литейных участках, в окрасочных и сушильных камерах, в закалочных печах и пр. Исходные тенденции простого повышения силовых и скоростных характеристик независимо работающих механизмов прерывного действия позднее дополнялись в нем тенденциями совмещения раздельно выполнявшихся рабочих операций, перехода от применения только стационарных машин к применению более маневренных передвижных машин и, наконец, тенденциями преимущественного использования принципа непрерывности транспортного процесса. Когда же в ходе развития машиностроительной техники — по мере накопления элементов механизации и автоматизации в пределах еще обособленных цеховых участков и освоения массового поточного производства — на рубеже XIX и XX вв. все отчетливее стала определяться необходимость объединения технологических агрегатов в едином производственном потоке, именно подъемно-транспортное оборудование во многом способствовало формированию взаимосвязанной, синхронно действующей системы машин и устройств, войдя в эту систему автоматических линий, цехов и заводов как органически свойственное ей связующее звено.

Масла, используемые в гидросистемах станков, обладают хорошей смазывающей способностью и малой сжимаемостью, что обеспечивает высокие долговечность элементов и жесткость скоростных характеристик. Регулирование проходного сечения в регуляторах скорости увеличивает диапазон плавного изменения скорости выходного вала гидромотора. Гидроприводы обеспечивают наименьшие устойчивые подачи, причем могут работать на них неограниченное время.

Повышение энергетических, силовых и скоростных характеристик машин автоматического действия, высокие требования к их точности и надежности обусловливают развитие в ближайшие годы методов динамического исследования и расчета машин.

Для выяснения характера пускового процесса при токах больших и меньших расчётных строится пусковая диаграмма, представляющая семейство скоростных характеристик » = /(/) при R = const для всех реостатных ступеней. Построение может быть произведено аналитическим подсчётом скоростей по формуле

семейство скоростных характеристик, подобных характеристикам компаундного двигателя. Ступени выбираются из условий допустимых и равномерных колебаний тока якоря (обычно того же порядка, что и при пуске). Приближённо о величине . колебаний можно судить по горизонтальным отрезкам между соседними прямыминафиг.21. Характеристики В =/(/„) приближённо могут быть определены по формуле

Асинхронные двигатели применяются на электровозах трёхфазного тока и однофазного тока с преобразованием числа фаз. Асинхронные двигатели имеют резко выраженную шун-товую характеристику, падение скорости обусловлено скольжением ротора и составляет всего 3—5%. От шунтовых двигателей постоянного тока они отличаются точным совпадением скоростных характеристик, благодаря чему при жёстком допуске на диаметры колёс возможна параллельная работа при индивидуальном приводе. Равенство диаметров колёс или групповой привод обеспечивают параллельную работу только в пределах одного электровоза. При двойной тяге электровозов с колёсами разных диаметров необходимо частичное введение сопротивлений в цепь ротора двигателя одного из электровозов.

Так как при больших скоростях подъемная сила на единицу площади крыла велика, то при больших скоростях требуется меньшая площадь крыльев. При этом уменьшается их лобовое сопротивление и, следовательно, легко увеличить скорости. Однако при этом увеличивается и минимальная скорость полета. Для снижения минимальной скорости приходится принимать специальные меры: устраивать передвижные щитки, или закрылки, увеличивающие коэффициент подъемной силы (и вместе с тем коэффициент лобового сопротивления). В полете эти закрылки убираются (прижимаются к крыльям), при посадке они выдвигаются и уменьшают посадочную скорость. Применение этих методов позволяет несколько расширить диапазон скоростей самолета. Однако недопустимость повышения минимальной скорости является все же одной из серьезных трудностей при конструировании скоростных самолетов.

скоростных самолетов-монопланов.

Первым отечественным скоростным самолетом-монопланом был одномоторный пассажирский самолет ХАИ-1 с двигателем М-22, построенный в 1932 г. Харьковским авиационным институтом по проекту И. Г. Немана и весивший 2,7 т. На летных испытаниях с шестью пассажирами на борту он развил скорость 324 км/час, тогда как одноместный истребитель-биплан И-5, снабженный тем же двигателем и весивший 1,35 т, обладал; скоростью 286 км/час. В том же году на самолете-моноплане АИР-7 (Я-7), сконструированном А. С. Яковлевым, была достигнута скорость 330 км/час„ Так возникла проблема введения схем скоростных самолетов в практику самолетостроения, особенно сложная применительно к военной авиации, для которой большие скорости полета должны сочетаться со столь же большой маневренностью и с ограниченными длинами разбега при взлете и пробега при посадке.

Необходимость широкого развертывания аэродинамических исследований, изучения статической и динамической прочности конструкций и проведения летных испытаний скоростных самолетов повлекла соответствующее расширение и совершенствование научно-экспериментальной базы.

С середины ЗОх годов значительно возрос объем исследовательских работ в научных и учебных авиационных институтах. Большие исследовательские работы в области аэродинамики велись в Военно-воздушной инженерной академии имени Н. Е. Жуковского. Фундаментальные исследования, рассматривавшие проблемы аэродинамической компоновки крыла, его механизации и выбора крыльевых профилей и направленные на улучшение пилотажных характеристик монопланов при больших углах атаки, снижение величин посадочных скоростей самолетов и увеличение скоростей их полета, проводились в те годы С. А. Чаплыгиным, В. В. Голубевым, П. П. Красилыциковым и др. В работах И. В. Остославского, Ю. А. Победоносцева и других исследователей были развиты методы аэродинамического расчета и выбора параметров скоростных самолетов. На основе теоретических исследований и летных испытаний, интенсивно проводившихся сначала в ЦАГИ, а затем — с 1941 г. — в специализированном Летно-исследовательском институте, В. С. Пышновым и А. И. Журавченко была решена проблема «штопора» (неуправляемого вращательного движения самолета с опусканием его носовой части), а М. В. Келдышем (ныне президент Академии наук СССР), Е. П. Гроссманом и другими было проведено изучение так называемого флаттера (возникающего в полете явления самовозбуждающихся колебаний крыльев и хвостового оперения скоростных самолетов) и определены меры борьбы с ним. В это же время по результатам летных испытаний и лабораторных испытаний моделей широко

По мере расширения производства скоростных самолетов и силовых установок для них все более ощутимой становилась потребность в новых авиационных материалах. Необходимые, последовательно расширявшиеся ма-териаловедческие исследования, испытания материалов и выбор рациональной технологии их получения и обработки, проводившиеся вначале отделом испытаний авиационных материалов и конструкций ЦАГИ, с 1932 г. сосредоточились во Всесоюзном научно-исследовательском институте авиационных материалов (ВИАМ), созданном на базе отделов ЦАГИ.

Наряду с самолетами истребительной авиации тогда же велись конструирование и постройка скоростных самолетов-бомбардировщиков ближнего действия.

Но так же, как и в других областях авиационной техники, в гидроавиации все более ощутимой становилась необходимость создания скоростных самолетов с реактивными двигателями.

Второй период (1933—1945 гг.) характеризуется созданием скоростных самолетов различного назначения. Если на протяжении предшествующего периода улучшение летно-технических характеристик самолетов достигалось главным образом соответствующим наращиванием мощности невысотных поршневых авиационных двигателей, то в этот период наряду с дальнейшим увеличением мощности двигателей существенное значение приобрели совершенствование аэродинамических качеств самолетов, переход к высотным двигателям, снабженным центробежными и турбокомпрессор-ными нагнетателями, и применение новых конструкционных материалов, во многом способствовавших уменьшению веса и повышению прочности

конструкций. Досрочное выполнение первого пятилетнего плана развития народного хозяйства обусловило создание развитой материальнюй базы авиационных производств и полное освобождение отечественного самолето- и дви-гателестроения от иностранной зависимости. К началу Великой Отечественной войны советскими авиаконструкторскими организациями были разработаны и переданы промышленности новые типы скоростных самолетов-истребителей, фронтовых бомбардировщиков, штурмовиков, тяжелых самолетов дальнего действия и самолетов морской авиации. Развертывая массовое изготовление этих самолетов уже в военные годы, в труднейших условиях эвакуации и острого недостатка в материалах и оборудовании, авиастроительные и авиамоторные заводы, опытно-конструкторские бюро и научно-исследовательские институты не только успешно справились с поставленными перед ними исключительно сложными задачами, но и значительно улучшили технические характеристики боевых машин. Введение форсированных двигателей и новых видов вооружения (включая реактивное), оеувдествленное в 1941—1945 гг., определило увеличение скорости полета и боевой эффективности самолетов. Рабочая высота полета новых образцов самолетов военной авиации была доведена до 14 км, скорость полета их достигала 825 км/час, а сконструированные для них воздушно-реактивные силовые установки подготовили последующее широкое применение в авиационной практике турбореактивных двигателей.

1. Разработка схем скоростных самолетов-монопланов. Развитие конструкций авиационных двигателей. Изыскания новых конструкционных мате риалов 342