Введение
1 Современное состояние отечественной гражданской авиации и
перспективы её развития
1.1 Место гражданской авиации в транспортной системе России и
прогнозы её развития
1.2 Анализ состава отечественного парка самолётов
1.3 Сравнение самолётов-аналогов с SSJ 100 (RRJ-95B и RRJ-95LR)
1.4 Обзор конструктивных решений по уменьшению индуктивной
составляющей аэродинамического сопротивления воздушного судна.
2 Проектирование подвижных концевых аэродинамических поверхностей...
2.1 Конструкция концевых аэродинамических поверхностей
базового крыла
2.2 Аэродинамическое исследование базового крыла
2.3 Вариантное проектирование подвижных концевых аэродинамических
поверхностей
2.4 Определение сил, действующих на концевую аэродинамическую
поверхность в полёте
2.5 Определение компоновочной схемы трансмиссии подвижных
концевых аэродинамических поверхностей и выбор типа привода
3 Разработка технологии обслуживания подвижных концевых
аэродинамических поверхностей
3.1 Изменяемая эксплуатационно-техническая документация
3.2 Технологические карты и регламент обслуживания подвижных
концевых аэродинамических поверхностей
поверхностей на безопасность полётов 79
4.1 Общая характеристика состояния безопасности полётов гражданской
авиации РФ в 2018 году 79
4.2 Место средств механизации в обеспечении безопасности полётов 80
4.3 Влияние турбулентности в следе за самолётом на безопасность
полётов 88
4.4 Мероприятия по сокращению числа авиационных происшествий 90
Заключение 93
Список литературы
Рост цен на топливо и ужесточение требований к эмиссии выхлопных газов, производимых двигателями воздушных судов, ставят перед разработчиками задачу повышения топливной эффективности авиационной техники. Одним из способов решения данной задачи является улучшение местной аэродинамики в районе концевых частей крыла при помощи законцовок или концевых аэродинамических поверхностей. Именно в области концевых частей образуются вихри и возникает связанное с ними индуктивное сопротивление и развивается срыв потока при приближении угла атаки крыла к критическому. В течение сравнительно короткого промежутка времени их стали внедрять в конструкцию не только новых, но и находящихся в эксплуатации самолётов. Накоплен большой массив теоретических и экспериментальных данных по выбору оптимальной геометрической конфигурации законцовок. Тем не менее, устанавливаемые разновидности законцовок могут быть оптимальны только в некотором диапазоне углов атаки крыла.
Новым направлением, нуждающемся в более глубоком изучении, являются подвижные концевые аэродинамические поверхности. Ими может быть обеспечено достижение максимальных значений аэродинамического качества на разных этапах полёта. Также возможно включение их в систему управления самолётом.
Цель выпускной квалификационной работы - повышение аэродинамического качества на всех этапах полёта самолёта посредством внедрения подвижных концевых аэродинамических поверхностей.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- определение числа степеней свободы проблемы геометрической оптимизации конструкции концевых аэродинамических поверхностей;
- моделирование обтекания базового и модернизированного крыла,
- определение наиболее выгодных, с точки зрения аэродинамики, положений концевых аэродинамических поверхностей относительно крыла при различных углах атаки;
- определение компоновочной схемы трансмиссии и выбор типа привода;
- разработка технологии обслуживания элементов, входящих в систему подвижных концевых аэродинамических поверхностей;
- оценка степени влияния концевых аэродинамических поверхностей на безопасность полётов.
Объектом исследования является крыло гражданского магистрального самолёта с подвижными концевыми аэродинамическими поверхностями.
Предметы исследования - изменение процессов обтекания крыла при внедрении подвижных концевых аэродинамических поверхностей и технологические процессы их технического обслуживания.
На фоне роста показателей перевозок пассажиров и цен на топливо, авиакомпаниям необходимы более экономически эффективные самолёты. Существует два широко распространённых способа воздействия на топливную эффективность ВС: совершенствование параметров работы силовой установки и улучшение аэродинамического качества. Как правило, второй метод предполагает установку концевых аэродинамических поверхностей. Они снижают интенсивность сходящих с концевых частей крыла вихрей. Они могут быть установлены на самолёты, уже находящиеся в эксплуатации, что позволяет улучшить их конкурентную способность. В работе на базе самолёта SSJ 100 (RRJ-95B и RRJ-95LR) рассматривалась возможность внедрения подвижных КАП. Моделирование обтекания планера самолёта произведено в программном комплексе численного гидрогазодинамического моделирования ANSYS CFX. Положение КАП по отношению к плоскости крыла определялось углом развала у (углом между плоскостью концевой нервюры и плоскостью КАП). Его значение варьировалось на 4 уровнях: 0, 15, 45, 75°. Установлено, что в режиме крейсерского полёта аэродинамически эффективны КАП у = 75°, при наборе высоты или снижении с эшелона большую эффективность приобретают КАП у = 45°. В рамках проектировочных работ выбрана компоновочная схема трансмиссии и тип привода. Схема с приводом на валу конструктивно является простой и не требует дополнительных передаточных элементов, а также легка в обслуживании. Выбранный тип привода - неполноповоротный гидродвигатель с винтовым преобразователем. Степень влияния подвижных КАП на безопасность полётов получена из рассмотрения места средств механизации и неподвижных законцовок в обеспечении безопасности полётов. С целью сохранения уровня безопасности полётов на должном уровне, при лётной эксплуатации КАП необходимо исключить возможность самопроизвольного и несимметричного перемещения в полёте. Также при отказе привода КАП должна быть обеспечена их блокировка в заданном положении для безопасного завершения полёта.
В соответствии с разработанной технологией обслуживания необходимо проводить монтаж и демонтаж КАП и оценку технического состояния отдельных элементов визуально и вихретоковым методом. Дефектация вихретоковым методом проводится в рамках специального детального осмотра, на начальных этапах эксплуатации его рекомендовано проводить каждые 6000 лётных часов или 2 года. В последующем на основании статистических данных об эксплуатации периодичность выполнения и объемы выполняемых работ при ТО подвижных КАП могут быть изменены.
