Аэродинамическая схема самолета Як-55 разрабатывалась в 1979 г. Отказ от несимметричного профиля, установка крыла без угла атаки, совмещение оси вектора тяги с хордой крыла и оперения считались нововведениями в самолетостроении.
Предложенная схема была запатентована, и спортивные самолеты 80-х годов в США, ФРГ, Австрии, Франции, СССР создавались по этой схеме – с целью обеспечения симметричного пилотажа, идентичности прямых и обратных фигур. Аэродинамическая симметрия упростила на Як-55 выполнение многих пилотажных фигур, начиная с обычных «бочек» и заканчивая сложнейшими фигурами на вертикалях, в том числе «колокол», «абракадабра», положительные и отрицательные штопорные «бочки».
В последние годы существенно изменилась манера выполнения комплекса фигур, пилотаж стал более энергичным, с быстрыми вращениями и четкими фиксациями, длинными линиями на вертикалях и на более высоких скоростях. Выявились недостаточно тщательные проработки по выбору крыла в плане и по толщине профиля , что не раскрыло всех возможностей самолета. Появилась необходимость заставить самолет вращаться вдоль продольной оси со скоростью не менее 6 рад/с и увеличить максимальную скорость горизонтального полета.
В настоящее время самолет Як-55 не полностью соответствует требованиям, предъявляемым к пилотажно-акробатическим самолетам, однако обладает большим потенциалом для модернизации.
Цель данной работы – приблизить сравнительно недорогой, простой в управлении и обслуживании самолет Як-55 по своим характеристикам к современным пилотажно-акробатическим самолетам за счет минимальных доработок.
Основными недостатками самолета Як-55 являются:
1. Недостаточная угловая скорость вращения вокруг продольной оси ωX=4,5 рад/с, что вызвано большим размахом и площадью крыла и как следствие большим моментом сопротивления вращению. Для современных акробатических самолетов ωX не менее 6 рад/с;
2. Нечёткие угловые фиксации, самолета Як-55 вызванные большим размахом крыла, и как следствие большим моментом инерции вокруг оси Х самолета;
3. Избыточная потеря высоты при выходе из отвесного пикирования и чрезмерная потеря скорости при постановке вертикали вверх, а также общая потеря высоты при выполнении комплекса фигур пилотажа, что является следствием недостаточной несущей способности крыла и не полной реализации мощности двигателя за счет использования воздушного винта с небольшим КПД, что понижает нагрузку на мощность до 3,1 кг/л.с. Для современных акробатических самолетов нагрузка на мощность от 2,3 до 2,7 кг/л.с.
Предложенные пути устранения недостатков самолета Як-55:
1. Уменьшение площади крыла, за счет уменьшения его размаха и хорды до значений позволяющих получить оптимальную нагрузку на крыло, что для пилотажного самолета составляет 60-80 кг/м2;
2. Уменьшение размаха крыла;
3. Уменьшение хорды крыла, тем самым увеличивая его удлинение. Это увеличивает угол наклона зависимости CY=f(α) и аэродинамическое качество. В большей степени реализовать мощность двигателя можно путем установки винта с наибольшим КПД.
В работе выполнены расчеты аэродинамических и летно-технических характеристик самолета Як-55 и самолета модификации
Расчеты показали, что самолёт Як-55 можно приблизить к характеристикам современных акробатических самолетов, внеся следующие изменения в его конструкцию:
– Уменьшить размах крыла L с 9 до 8,6 м;
– Уменьшить хорду крыла bСГХ с 1,64 до 1,42 м;
– Уменьшить площадь крыла S с 14,8 до 12,2 м2;
– Увеличить удлинение крыла λ с 5,47 до 6,06;
– Притупить заднюю кромку крыла и элеронов;
– Установить трехлопастной винт MTV-3 D-C имеющий КПД 0,9 вместо винта В-530ТА-Д35 с КПД 0,77.
Предлагаемые доработки приведут к изменению следующих характеристик:
– Угловая скорость вращения ωX возрастет с 4,5 до 6,5 рад/с;
– Момент инерции вокруг оси Х уменьшится в 1,3 раза, что позволит выполнять управляемые и штопорные вращения вокруг оси Х с меньшим запаздыванием на выходе и более чёткими фиксациями ;
– Увеличится тяга воздушного винта, а так же угол наклона кривой CY, что позволит выходить из отвесного пикирования с меньшей потерей высоты и выходить на вертикаль вверх с большей скоростью, что увеличит длину линии на вертикали вверх, например при вводе на скорости 360 км/ч с 240 до 540 м, что позволит выполнять вращения с большей скоростью и в большем количестве;
– Нагрузка на мощность упадет с 3,1 до 2,7 кг/л.с.; что улучшит разгонные характеристики, например, при разгоне со скорости 150 до 200 км/ч ускорение увеличится с 5,2 до 6 м/с2, при увеличении максимальной скорости горизонтального полета на 10 км/ч;
– Максимальная вертикальная скорость Vy увеличится с 13,2 до 15,8м/с
– Облегчится ввод в штопорные вращения в горизонтальном полете и на вертикалях за счет более крутого наклона кривой CY и притупления задней кромки крыла.
Вывод
Предлагаемые минимальные доработки позволят приблизить характеристики самолета Як-55 к параметрам современных акробатических самолетов.
Библиографическая ссылка
Дружков М.В., Чирков П.Р. УЛУЧШЕНИЕ МАНЕВРЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СПОРТИВНОГО ПИЛОТАЖНО-АКРОБАТИЧЕСКОГО САМОЛЕТА ЯК-55 // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 2-1. – С. 20-21;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6366 (дата обращения: 23.04.2024).