Определение взлетной массы самолета

Одной из важнейших проблем проектирования любого нового самолета является определение его взлетной массы m ₀. Основная задача при этом заключается в обеспечении требуемых летно-тактических характеристик самолета при минимальной величине m0, потому что любое неоправданное завышение взлетной массы всегда снижает эффективность и конкурентоспособность самолета. Сложность решения этой задачи связана с тем, что некоторые составляющие взлетной массы зависят от ее значения и поэтому возникает проблема: взлетную массу нельзя определить, не определив массы всех ее составляющих, а массу некоторых из составляющих невозможно найти, не имея значения взлетной массы. Подобные противоречия обычно разрешаются путем использования метода последовательных приближений, применяя сначала приближенные, а затем все более точные методы и формулы для подсчета масс самолета. Большую помощь в этих расчетах дает использование статистического материала по прототипам.

Содержание и порядок выполнения работы

Для определения взлетной массы используется уравнение существования самолета [10]. Исходя из этого уравнения, взлетную массу можно определить, если часть ее составляющих известна в абсолютном виде (m _i), а остальные составляющие могут быть найдены в относительном виде (`m _j= m _j/ m ₀). В этом случае взлетная масса легко определяется по известному выражению, полученному из уравнения существования

Обычно в задании на проектирование указывается масса целевой (коммерческой или боевой расходуемой) нагрузки m _ц в абсолютном виде. При разработке ТТТ намечается состав экипажа проектируемого самолета, что позволяет определить суммарную массу экипажа m _эк и служебной нагрузки. Остальные составляющие взлетной массы могут быть найдены в относительном виде с привлечением приближенных статистических формул и зависимостей для основных групп, входящих во взлетную массу самолета. Такие формулы, как правило, учитывают ряд наиболее важных параметров самолета и содержат, кроме того, некоторое количество статистических коэффициентов, полученных путем обработки статистики для определенных типов или классов самолетов. Поэтому при использовании той или иной статистической формулы следует обращать внимание на указание, для каких типов самолетов применима данная формула.

В формулы для относительных масс некоторых групп (конструкция, оборудование, снаряжение) в качестве определяющего параметра может входить и сама взлетная масса самолета. Очевидно, что для использования такой формулы сначала следует задаться хотя бы приближенно исходной величиной взлетной массы m _0исх. Исходную величину взлетной массы можно определить по приведенной выше формуле для m ₀, подставляя в числитель сумму тех масс, которые известны или легко подсчитываются в абсолютном виде, а в знаменателе относительные массы конструкции `m <sub>к</sub>, силовой установки `m _{с у}, топливной системы `m <sub>т с</sub>, оборудования и управления `m _{об упр}, снаряжения `m _сн можно принять приближенно, используя статистические данные. Для этого вполне возможно воспользоваться сведениями по самолетам различного назначения, приведенными в учебнике [1], с.130, таблица 6.1. С использованием этих сведений находят исходное значение взлетной массы самолета по соотношению

.

Далее, используя значение m_0исх, можно уточнить значения относительных масс по приближенным формулам и определить взлетную массу первого приближения

.

Следует напомнить, что в соответствии с уравнением существования самолета в формуле для m ₀ масса любой составляющей группы может входить в числитель или в знаменатель этого выражения в зависимости от того, в каком виде – абсолютном или относительном – она определяется. Так, например, если известен конкретный состав какой-то части оборудования и известны абсолютные массы этого оборудования, то эти массы можно перенести в числитель, уменьшив соответственно его относительную массу в знаменателе. Иногда проектирование самолета ведется под конкретный тип и марку двигателя, для которого известны все параметры, в том числе и его масса. В этом случае массу силовой установки проще подсчитать в абсолютном виде и перенести ее из знаменателя в числитель.