Математическая модель самолета как объекта управления (самолет ТУ-154)

Конструктивные и аэродинамические особенности самолета. Аэродинамические силы профиля крыла самолета Ту-154. Влияние полетной массы на летные характеристики. Порядок выполнения взлета и снижения самолета. Определение моментов от газодинамических рулей.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского

«Харьковский авиационный институт»

Кафедра систем управления летательными аппаратами

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по дисциплине «Машинные модели объектов автоматического управления»

Математическая модель самолета как объекта управления (самолет ТУ-154)

ХАИ.301.050201.332.19

Выполнил студент гр. 332 Е.С. Романюк

Проверил доцент каф.301, к.т.н._________

________________________ С.Б. Кочук

2013



Цель задания: 1. Приобретение навыков разработки системы допущений, требований и ограничений в процессе формирования моделей самолета. 2. Разработка физической и математической моделей самолета.

Краткое содержание работы

1. Общая характеристика самолета ТУ-154.

2. Геометрические характеристика самолета.

3. Аэродинамические характеристики самолета.

4. Влияние полетной массы на летные характеристики самолета.

5. Взлет самолета ТУ-154.

6. Порядок выполнения взлета самолета.

7. Набор высоты и снижение самолета ТУ-154.

8. Математическая модель.

9. Выводы.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА САМОЛЕТА ТУ-154

Скоростной пассажирский реактивный самолет ТУ-154 предназначен для эксплуатации на авиалиниях малой и средней протяженности от 500 до 3500 км с коммерческой загрузкой до 18 т на крейсерской скорости 850. . . 900 км/ч. Самолет ТУ-154 представляет собой свободнонесущие моноплан цельнометаллической конструкции с низко расположенным стреловидным крылом, тремя турбовентиляторными двигателями, однокилевым Т-образным стреловидным оперением и трехопорным шасси.

Силовая установка самолета состоит из трех двигателей Д-30КУ-154.

Боковые двигатели оборудованы реверсивным устройством силы тяги.

Большая энерговооруженность, эффективная механизация крыла, реверсирование силы тяги и надежные тормоза колес обеспечивают хорошие взлетно-посадочные характеристики самолета. Над средним двигателем размещена вспомогательная силовая установка (ВСУ), обеспечивающая запуск двигателей, кондиционирование воздуха кабин на земле, питание электросети самолета постоянным и переменным током, а также опробование на земле всех бортовых систем и управления самолетом.

Эксплуатация самолета в сложных метеоусловиях обеспечивается установкой автоматической бортовой системы управления, которая, помимо поддержания заданных характеристик устойчивости и управляемости на всех режимах полета от взлета до посадки, автоматизации управления самолетом на всех этапах полета по сигналам систем навигационно-пилотажного комплекса, осуществляет автоматическое и директорное управление самолетом при заходе на посадку и автоматический уход самолета на второй круг.

Система рулевого управления самолетом полностью механизирована и имеет по всем трем каналам управления необратимые гидравлические рулевые приводы и демпферные устройства, улучшающие характеристики устойчивости и управляемости. Надежность системы управления обеспечивается тройным резервированием. Все рулевые поверхности приводятся в действие трехкамерными рулевыми приводами, каждая камера которых получает питание от отдельной гидросистемы.

Основная система электроснабжения получает питание от трех генераторов переменного тока мощностью 40 кВ·А каждый, а также от ВСУ, имеющей источники постоянного и переменного тока.

Комплекс пилотажно-навигационного оборудования состоит из бортовой системы управления, аппаратуры ближней навигации и посадки, доплеровского измерителя путевой скорости и угла сноса, точной курсовой системы, навигационного вычислителя с картографическим планшетом, индуцирующим текущее место нахождения самолета, и другой аппаратуры. Этот комплекс обеспечивает автоматический полет, навигацию и автоматический заход на посадку по I и II категориям ИКАО.

Безопасность полета на самолете Ту-154М обеспечивается:

· повышенной прочностью и живучестью конструкции герметической кабины фюзеляжа;

· резервированием всех основных систем самолета (двух- и трехкратным);

· возможностью продолжения взлета при отказе одного двигателя и продолжением полета даже при отказе двух двигателей;

· наличием противообледенительных систем крыла, оперения, воздухозаборников, двигателей и стекол фонаря кабины пилотов;

· обеспечением в случае необходимости экстренного снижения с 11 до 4 км за время не более 3 мин;

· возможностью быстрого покидания самолета пассажирами и экипажем в случае вынужденной посадки на сушу и воду.

Конструктивные и аэродинамические особенности самолета допускают его эксплуатацию (взлет--посадка) в условиях, которые ограничены минимальной температурой для арктических условий (t = -50?C при H = 0) и требованиями ИКАО.

Высокая энерговооруженность самолета на взлетном режиме в стандартных условиях при максимальной взлетной массе 100 т (0,31) обеспечивает хорошие взлетные характеристики также при высоких температурах и низких давлениях. При максимальной взлетной массе 100 т в стандартных условиях фактическая длина разбега составляет 1500 м. Длина пробега при массе 80 т и стандартных условиях равна 1000 м.

2. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САМОЛЕТА

Общие характеристики

Длина самолета, м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48,0

Высота самолета, м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11,4

Размах крыла, м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37,55

Длина фюзеляжа, м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41,85

Максимальный диаметр, м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,8

Площадь миделя фюзеляжа, м2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14,4

Удлинение фюзеляжа л = l/d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11,0

Угол опрокидывания, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16,5

Ширина колеи шасси, м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11,5

Продольная база шасси, м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18,92

Крыло

Площадь крыла с наплывом, м2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 (180)

Средняя аэродинамическая хорда (b САХ), м . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,28

Поперечное ш крыла, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ?1?10

Угол установки крыла в корне ?, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +3

Угол установки крыла на конце ?, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ?1

Стреловидность крыла ч, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Удлинение крыла л = l2/S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,83

Сужение крыла з = bкор/bкон . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,48

Угол отклонения закрылков, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15; 28; 36;

Угол отклонения интерцепторов ди, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50; 35; 45

Угол отклонения предкрылков дпр, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Угол отклонения элеронов дэ, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ±20

Относительная толщина в корне крыла C, % . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Относительная толщина на конце крыла C, % . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Горизонтальное оперение

Площадь горизонтального оперения, м2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Площадь руля высоты, м2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9,8

Стреловидность ч, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Угол отклонения стабилизатора от оси фюзеляжа ?ст, град . От 3 до 8,5

Угол отклонения стабилизатора по УПС, град . . . . . . . . . . . . От 0 до 5,5

Отклонение руля высоты дрв, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ?25, +20

Вертикальное оперение

Площадь вертикального оперения, м2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31,72

Площадь руля направления, м2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,53

Угол стреловидности %, град . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Высота вертикального оперения, м . . . . . . . . . . . . . . . . . ....