Проектирование самолётов

DjVu

      ОТ РЕДАКТОРА
      Непрерывное изменение конструктивных схем самолетов, модернизация технологических процессов и необходимость учета большого числа разнообразных факторов — чрезвычайно затрудняют выработку таких основных, общих, "принципиальных положений, которые могли бы лечь в основу учебника по курсу проектирования самолетов. Резкий скачок в развитии современной авиации вызван, прежде всего, применением двигателей прямой реакции, это делает задачу проектирования еще более сложной и, вместе с тем, требующей своего быстрого разрешения.
      Работа инженер-подполковника кандидата технических наук А. Г. Бедунковича "Проектирование самолетов" написана с целью помочь проектировщику и, в первую очередь, работающему над дипломным проектом, установить важнейшие вехи проекта и дать систематизированные, руководящие указания по выбору схемы, основных параметров и общей компоновке самолета. Эти указания дают возможность поднять качество проектирования и, закладывая основу инженерных методов решения проектировочной задачи, помогают устранить интуитивный метод из практики проектирования. Этим стремлением пронизана вся книга и в этом большая заслуга автора..
      Диалектический подход к решению задач, конкретное применение которого показано на целом ряде примеров, является серьезным шагом в деле поднятия проектирования самолета на уровень требований современной науки и позволяет вытеснить эмпирические приемы компромисса.
      Это обстоятельство позволяет говорить, что данная книга, написанная в соответствии с программой дипломного проектирования самолета в Ленинградской Краснознаменной Военно-Воздушной Инженерной Академии, перерастает поставленные рамки и превращается в ценную монографию, материалы которой могут быть широко использованы также работниками копструкторских бюро заводов опытного самолетостроения.
      Кандидат технических наук В. Я КРЫЛОВ
      Декабрь 1947 г.
     
      ВВЕДЕНИЕ
      В дело развития теории авиации и вопросов проектировании летательных аппаратов большой вклад внесли русские ученые.
      Еще в 1754 г. гигант русской научной мысли М. В. Ломоносов изучал проблемы полета с помощью аппаратов тяжелее воздуха и построил модель геликоптера, приводимого в движение
      часовой пружиной.
      Д. И. Менделеевым в 1875 г. впервые в мире были произведены расчеты и конструктивная разработка герметической кабины стратостата, а в 1880 г. вышел его капитальный труд "О сопротивлении жидкостей и о воздухоплавании", представляющий собой энциклопедию авиационных знаний того времени.
      Приоритет идеи создания межпланетного реактивного корабля и теоретическое обоснование возможности полета в безвоздушном пространстве с помощью ракетного двигателя принадлежит знаменитому деятелю науки К. Э. Циолковскому.
      Исключительно велика роль в развитии авиационной науки отца русской авиации Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина. Они открыли основные законы аэродинамики, послужившие прочным фундаментом для научного проектирования самолетов. Ими же была разработана теория построения профилей крыльев самолетов. Профили Жуковского исследовались почти во всех аэродинамических лабораториях мира и легли в основу создания современных профилей свободнонесущих крыльев.
      Исследования Н. Е. Жуковского по винтам на много лег опередили все работы иностранных ученых в этой области.
      Во время первой мировой войны воздушные винты, построенные ка основании "Вихревой теории гребных винтов" Н. Е. Жуковского, были лучшими в мире и получили распространение в ряде зарубежных стран.
      Творческая мысль русских конструкторов не отставала от теоретических работ ученых. Уже в 1909 году А. А. Порохов-щиковым был впервые в мире осуществлен легко-разборный двухместный учебный самолет с двойным управлением.
      Летающие лодки М-5 и М-9 выдающегося русского конструк тора Д. П. Григоровича успешно использовались в первой мировой войне и обладали непревзойденными мореходными качествами. Это обстоятельство вынудило англичан применить основные принципы проектирования гидросамолетов, разработанные Д. П" Григоровичем, при строительстве своих, более поздних, самолетов.
      Первые в мире многомоторные самолеты созданы в нашей стране. В 1912 — 1913 гг. коллективом конструкторов на Русско-Балтийском заводе был построен первый в мире тяжелый четырехмоторный самолет "Русский Витязь". Самолет "Илья Муромец" являющийся модификацией "Русского витязя" в 1914 г. установил 16 мировых рекордов. Во время первой мировой войны эти самолеты были использованы в боевых операциях в качестве первых образцовтяжелыхмного моторн ы х бомба рд а ровщиков.
      В зарубежных странах подобные аэропланы появились только в самом конце первой мировой войны и повторяли основные конструктивные принципы самолетов "Илья Муромец".
      Россия имела мировых ученых н конструкторов самолетов. Но «следствие косности и бюрократизма правящих кругов, их преклонения перед заграничной техникой, в дореволюционной России не былосоздано своей авиационной промышленности. Воздушный флот царской России был весьма малочисленным и комплектовался, главным образом, аэропланами иностранных систем.
      Только при Советской власти авиационная наука и самолетостроение получили должный размах и развитие. Политика индустриализации страны, особое внимание, которое уделяли партия, правительство и лично товарищ Сталин, развитию авиационных наук п самолетостроению, привели к их могучему расцвету.
      В 1918 г. был создан Центральный АэроТидродинамический институт, а в дальнейшем и ряд других научно-исследовательских авиационных учреждений, построены многочисленные авиационные заводы и другие предприятия, это позволило в короткий срок преодолеть техническую отсталость в области самолетостроения и создать мощную Сталинскую авиацию, сыгравшую в Великой Отечественной войне столь важную роль в деле победы над врагом.
      Плодотворпое сотрудничество ученых, конструкторов и инженеров производства привело к созданию совершеннейших образцов самолетов. Оно позволило осуществить в тяжелых условиях военного времени массовый выпуск боевых самолетов.
      Созданный в 1927 году Н. Н. Поликарповым самолет для первоначального обучения (У-2, переименованный в По-2) является непревзойденным по своим учебным качествам. На самолетах По-2 подготовлены десятки тысяч высококвалифицированных пилотов. Эти самолеты в Великой Отечественной войне с большим успехом были использованы как ночные легкие бомбардировщики для поражения целей малых размеров.
      Известные всему миру бронированные самолеты-штурмовики конструктора С. В. Ильюшина являются единственными в мире самолетами подобного типа, намного превосходящими по своим качествам заграничные образцы самолетов тога исе назначения.
      В конструкциях истребителей-перехватчиков, созданных коллективами советских конструкторов под руководством А. С. Яковлева и С. А. Лавочкина, наряду с исключительно высо-
      кими летно-боевыми качествами, сочетаются глубокая продуманность в выборе основных материалов и конструктивных форм. Это позволило, в условиях военного времени, осуществить массовое, бесперебойное производство самолетов.
      А. Н. Туполев является пионером советского тяжелого самолетостроения. Его многомоторные самолеты известны всем но целому ряду мировых рекордов, установленных еще до начала второй мировой войны.
      В настоящей книге, предназначенной для широкого круга читателей, по вполне понятным причинам, не могли быть помещены конкретные данные н чертежи советских боевых самолетов, но само собой разумеется, при соответствующих условиях, этот богатый опыт советского самолетостроения должен быть использован при проектировании.
      Не исключается также работа над изучением и использованием достижений иностранной авиационной техники. Но подходить к этому нужно критически, помня, что в зарубежной литературе зачастую приводятся рекламные сведения, не отвечающие действительному положению вещей. Кроме того при проектировании всегда нужно учитывать конкретные условия, имеющие место в нашей стране, и новейшие достижения советской науки и техники.
      Послевоенный период развития авиации характерен интенсивной работой в области достижения очень больших скоростей и бурным развитием реактивного самолетостроения.
      В этих областях советскими учеными и конструкторами уже достигнуты значительные успехи, но предстоит еще очень большая и напряженная работа по разрешению целой серии новых проблем, возникших в связи с приближением скорости полета к скорости звука, проблем, связанных с преодолением звукового барьера, и достижением сверхзвуковых скоростей полета.
      В этот период развития авиации особо важна тесная связь между учеными, экспериментаторами и конструкторами. Само проектирование самолетов и раньше являвшееся очень сложной задачей, становится еще более трудной, особенно для человека впервые приступающего к выполнению подобной работы.
      Действительно, современные самолеты очень сложны по своей конструкции и оборудованию. Они должны одновременно удовлетворять весьма многочисленным, предъявляемым к ним требованиям: тактики, аэродинамики, прочности, наименьшего веса, производства и эксплоатации.
      Эти требования, кроме того, взаимно противоречивы. Например, мероприятия, необходимые для придания самолету наилучших аэродинамических форм, приводят к усложнению технологических процессов его изготовления, а также увеличивают вес конструкции. Взаимно противоречивы требования прочности и веса конструкции и т. д.
      Даже в комплексе одноименных требований имеют место противоречия, например: констуктинные мероприятия, необходимые для достижения наибольшей максимальной скорости, противоположны тем, которые нужны для обеспечения возможно меньшей посадочной скорости.
      Далее, сама удельная значимость отдельных требований, предъявляемых к самолету, изменяется в зависимости от условий и обстоятельств, имеющих место при проектировании.
      Все это намного усложняет задачу проектирования п обусловливает необходимость диалектического подхода при ее разрешении.
      По этим же причинам особо большое внимание и продумаш ность должны иметь место при составлении тактико-технических требований к самолетам, которые в условиях дипломного проектирования являются частью экскизного проекта.
      Опыт курсового и дипломного проектирования показывает, что учащийся непроизводительно много времени затрачивает в начале своей работы. Поэтому основной задачей данного труда является облегчение работы проектировщика, главным образом, на первых этапах выполнения работы, путем изложения основ проектирования самолетов. Делается попытка дать метод диалектического подхода при решении этой задачи, что не имело место в ранее выпущенных по этим вопросам трудах, а также дается ряд рекомендаций и советов по выполнению проекта, В конечном итоге преследуется цель быстрого введенщ учащегося в курс дела проектирования самолетов и ознакомлю ния с возникающими при этом проблемами.
      Далее имеется в виду предостеречь учащегося от ошибок, достаточно часто встречающихся в дипломных проектах, что может избавить проектировщика от повторных пересчетов н перечерчи ваний и, тем самым, создать дополнительное время для само стоятельной, углубленной проработки отдельных вопросов га первоисточникам и по новейшей литературе, которая, кстат) сказать, исключительно обширна.
      Само собой разумеется, что данный труд не представляет все стороннего освещения всех вопросов проектирования самолетог Такая попытка заранее обречена на неудачу, так как эт означало бы стремление объять необъятное.
      Поэтому в книге затронуты главным образом те вопрось которые, по мнению автора, являются наиболее трудными дл учащегося, на первых этапах выполнения проекта.
      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ