Расчет минимальных эволютивных скоростей самолета Ил-76ТД-90ВД Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

2007

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Аэромеханика и прочность

№ 111

УДК 629.07.73

РАСЧЕТ МИНИМАЛЬНЫХ ЭВОЛЮТИВНЫХ СКОРОСТЕЙ

САМОЛЕТА ИЛ-76ТД-90ВД

О.В. КРУГЛЯКОВА, В.Г. ЦИПЕНКО

Представлены результаты расчетов минимальных эволютивных скоростей разбега, взлета и посадки самолета Ил-76ТД-90ВД.

В процессе сертификации самолетов требуется демонстрация в летных испытаниях минимальных эволютивных скоростей, с учетом которых назначаются все характерные скорости взлета и посадки. Для обеспечения безопасности этих испытаний предварительно рассчитываются указанные скорости и назначаются скорости выключения критического двигателя. В связи с тем, что количество выключений двигателя ограничено, к точности расчета предъявляются очень высокие требования.

На самолете Ил-76ТД-90ВД используются два взлетных режима работы двигателя = 14 т и = 16 т, кроме того, сертификация этого самолета предполагалась по нормам НЛГС-3, АП-25 и ОТТ. Таким образом, требуется шесть выключений критического двигателя только для определения минимальной эволютивной скорости разбега при разрешенных двух для всей номенклатуры скоростей.

В статье представлены результаты расчета минимальных эволютивных скоростей самолета Ил-76ТД-90ВД по результатам его летных испытаний в соответствии с нормами НЛГС-3, АП-25 и ОТТ.

В марте 2006 г. на самолете Ил-76ТД-90ВД был выполнен взлет с выключением 1-го двигателя на взлете при неблагоприятном боковом ветре Wz = 2,6 м/с. В соответствии с полетным заданием на скорости —170 км/ч было выключено управление передней стойкой, а затем на скорости 230 км/ч отключен 1-й двигатель. Самолет начал разворачиваться и уходить с курса взлета, своевременные энергичные управляющие действия экипажа предотвратили значительное отклонение от нормальной траектории взлета. К моменту отрыва от ВПП на скорости 300 км/ч было восстановлено прямолинейное движение самолета на курсе взлета, боковой увод при этом составил около 9 м. Параметры этого взлета были приняты в качестве эталона для отладки математической модели движения самолета. Основной характеристикой, которая потребовала уточнения, явилась зависимость тяги выключенного двигателя от времени Я1 = 1(). Она принята подобной зависимости падения оборотов вентилятора 1-го контура К11 после выключения двигателя, зафиксированной контрольно-записывающей аппаратурой (КЗА). Управляющие воздействия в модели соответствуют зарегистрированным значениям в полете. Сравнение расчетных параметров движения самолета с данными КЗА показало их хорошую сходимость (рис. 1), что дало основание для использования математического моделирования при определении минимальных эволютивных скоростей в условиях, предписанных нормами летной годности.

Для определения минимальной эволютивной скорости разбега Умсо по НЛГС-3 требуется, чтобы неблагоприятный боковой ветер был не менее 3 м/с, по более новым нормам АП-25 допускается определение этой скорости без ветра, поэтому была проведена серия численных экспериментов при различных скоростях выключения двигателя с боковым ветром 3 м/с и без него, также моделировались взлеты при взлетных режимах работы двигателей Я0 = 16 т и Я0 = 14 т. В результате получены зависимости бокового увода самолета от скорости выключения двигателя и от безразмерного коэффициента тяги СР (рис. 2), которые позволяют определить минимальные эволютивные скорости как по НЛГС-3, так и по АП-25. Значения этих скоростей приведены в табл. 1.

■О .2

-О .а

ДЕМОНСТРАЦИЯ ЭВОЛЮ~МВНО?1С*ОРСС'и РАЗБ-ЕГА 0= 130ТЯ = Ий САХ Ш =2£ЫҐС.

ЛТП'ЫвХРЫМНМ

г"

^\Г

.У хь \

__ — \ У / \

' X ^

0 12 0

З б Е р і и я . Ї:

Рис. 1. Демонстрация эволютивной скорости разбега

9 10 1 12 1 1

Таблица 1

Минимальные эволютивные скорости разбега самолета Ил-76ТД-90ВД

НЛГС-3 АП-25

Я = 16 т 230 км/ч ПР 220 км/ч ПР

Я = 14 т 223 км/ч ПР 210 км/ч ПР

Математическое моделирование демонстрации взлета с отключением критического двигателя на скорости Умсо по АП-25 показано на рис. 3.

По нормам ОТТ для назначения минимальной эволютивной скорости разбега требуется, чтобы к моменту отрыва боковое отклонение самолета не превышало 10 м, при этом боковой ветер может быть до 7 м/с, управление носовой стойкой не выключается. Было проведено моделирование двух взлетов в этих условиях. В обоих случаях требования ОТТ выполняются.

— 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1 I 1

0.1 0 0.1 1 0.1 2 0.1 0 0.1А 0.15 0.1 0 0.1 7 0.1 9 0.1 9 0.2 0 0.2 1 0.2 2 0.2 0 0 .2 •* 0.2 5

Рис. 2. Определение эволютивной скорости разбега

Был выполнен также расчет балансировочных параметров прямолинейного полета с отключенным критическим двигателем при торможении по скорости (рис. 4, 5), который позволяет

назначить следующие эволютивные скорости взлета и посадки, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Минимальные эволютивные скорости взлета и посадки самолета Ил-76ТД-90ВД

УмСА Умсь

Я0 = 16 т 210 км/ч ПР 200 км/ч ПР

Я0 = 14 т 200 км/ч ПР 190 км/ч ПР

Таким образом, на адекватной математической модели самолета Ил-76ТД-90ВД определены все нормируемые эволютивные скорости во всех ожидаемых условиях эксплуатации.

ДЕМОНСТРАЦИЯ ЭВОЛЮТИ ВНР И СКОРОСТИ РАЗБЕГА

= 30/14 Р,} = 1® т. Без бокового ветра

И Л-76ТД-90В Д

1 40 0 0 1 20 0 0 1 00 0 0 8 00 0 6 00 0 4 00 0 2 00 0

\ д в и га ель

- \

- \

- 4

- 1 А Б га те л ь

■ 1 1 1 1 I” 1 1 ■ ■ ■

0 2 4 6

10 12 14 16 18 20 22 24

“ 3 00

£ 2 80 о 2 60 о 2 40 О 2 20 2 00

Т---------------1---------------1---------------г

Т-------------------Г-

Рис. 3. Демонстрация минимальной эволютивной скорости разбега по АП-25

Ил-7 6ТД-9 0ВД

БАЛАНСИРОВКА ПО СКОРОСТИ С ОТКАЗОМ 4 —ДВИГАТЕЛЯ

в = 140 т 8 п / 6 = 30 /14 ° Н = 1 0 0 м Р = 1В т

- 7= 0 ^ -Т=-5*

210 220 230 240 250 280 270 280 290 300 31 0

210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 31 0

Скорость, км/ч ПР

Рис. 4. Определение минимальной скорости взлета

1 60 1 90 2 00 2 1 0 2 20 2 30 2 40 2 50 2 60 2 70 2 30

Скорость, kmAj МН

Рис. 5. Определение минимальной скорости посадки

CALCULATION OF IL-76TD-90VD AIRCRAFT Vmcg, Vmca, Vmcl

Krugliakova O.V.,Tsipenko V.G.

Calculation results of IL-76TD-90VD Vmcg, Vmca, Vmcl are represented in this article.

Сведения об авторах

Круглякова Ольга Валентиновна, окончила МАИ (1988), кандидат технических наук, ведущий инженер-конструктор ОАО "Ил", автор более 20 научных работ, область научных интересов - динамика полета, математическое моделирование.

Ципенко Владимир Григорьевич, 1938 г.р., окончил МЭИ (1961), доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой аэродинамики, конструкции и прочности ЛА МГТУ ГА, автор более 250 научных работ, область научных интересов - аэродинамика, динамика полета и летная эксплуатация воздушных судов.