Бесплатный фрагмент - Анализ конструкции и лётной эксплуатации функциональных систем самолёта Cessna-172

Общая характеристика самолета

Слово «Cessna» практически стало синонимом понятия «легкий самолет». Самолет завоевал популярность у пилотов.

На протяжении многих лет производства базовая модель Cessna 172 неоднократно модифицировалась. Базовая модель Cessna 172 оставалась в производстве до того, как ее сменила 172А в 1960 г. В последней модели Cessna 172 был применен стреловидный хвост и руль направления, укороченное шасси и измененное оборудование. В 1961 г. самолет получил прозвище «SkyHawk» (небесный ястреб).

Будучи простой в управлении, относительно комфортабельной и достаточно неприхотливой в обслуживании машиной, Cessna 172S стала идеальной «рабочей лошадкой» на все случаи жизни: и как самолет для частника, летающего по выходным, и как ежедневное средство транспорта, и в качестве патрульного самолета. И конечно, эта машина является, возможно, самым популярным учебным самолетом в мире — как для первоначального обучения, так и благодаря замечательной устойчивости для обучения полетам по приборам.

Самолет имеет классическую аэродинамическую схему — является монопланом с высокорасположенным крылом.

Примечание; Высокопланам свойственна избыточная устойчивость по крену, а управляемость совершенно достаточна даже на малых скоростях в порывистый ветер. Самолет прощает даже грубые ошибки в учебных полетах.

Хвостовое оперение самолета — стандартное: киль и стабилизатор, закрепленные в хвостовой части фюзеляжа.

Примечание: Называть схему хвостового оперения «нормальной» — не совсем правильно, так как на определенных углах атаки самолета возможно «затенение» и возникновение бафтинга (автоколебаний) киля и стабилизатора. Поэтому лучше все-таки называть такую схему хвостового оперения стандартной или классической [1].

Cessna 172S это — однофюзеляжный, трехопорный самолет с носовой стойкой и колесным шасси.

Один авиадвигатель поршневой бензиновый авиадвигатель Lycoming имеет мощность 180 л.с..

Примечание: Для учебного самолета лучше поставить дизельный авиадвигатель, например, Centurion 2.0 мощностью 155 л. с. Тем более, что такая модификация Cessna 172 SkyHawk TD уже летает.

Основные данные самолёта

Длина самолета — 7,89 метра

Высота самолета — 2,36 метра

Размах крыла — 10,97 метра

Площадь крыла — 16 м2

Удлинение крыла — 6,93

База шасси — 1,65 м

Колея шасси — 2,38 м

Максимальная скорость — 126 узлов

Крейсерская скорость — 124 узла

Практический потолок горизонтального полета — 14000 футов

Длина разбега — 960 футов

Длина пробега — 575 футов

Максимальная взлетная масса — 2550 фунтов

Максимальная посадочная масса — 2550 фунтов

Масса пустого самолета — 1663 фунта

Максимальная полетная нагрузка — 895 фунтов

Максимальный вес багажа — 120 фунтов

Максимальная заправка топливом — 56 галл

Примечание: Здесь и далее для летных характеристик самолета используется американская система мер, так как именно в этих единицах измерения на приборной доске отражаются летные параметры. Для полного представления об этих единицах измерения необходимо знать, что: один узел — это 1,852 морской мили в час, один фут — это 30,48 см, один фунт — это 0,454 кг, один американский галлон — это 3,7854 литра.

Планер самолета

Фюзеляж

Фюзеляж самолета состоит из трех основных секций: передней секции, центральной секции и хвостовой секции.

Примечание: Называть фюзеляж самолета полумонококом — не совсем корректно, так как тонкая обшивка плохо работает на сжатие из-за «потери устойчивости». Поэтому более правильно назвать фюзеляж стрингерным.

Фюзеляж состоит из перегородок, выполненных из штампованного металла, продольных стрингеров, усиливающих каналов и обшивки. Основным материалом является алюминиевый сплав, который после штамповки проходит термообработку и обрабатывается эпоксидным грунтовочным средством.

Примечание: «Несущие лонжероны фюзеляжа» — это фактически лонжероны крыла, которые насквозь «прошивают» фюзеляж. Это не лонжероны фюзеляжа. Классическая авиационная терминология допускает наличие лонжеронов в фюзеляже, но это должны быть продольные силовые элементы фюзеляжа, а не поперечные.

Вытяжные заклепки представляет собой тандем гильзы и стержня. Монтаж заклепок осуществляется с одной стороны. Заклепку необходимо лишь вставить в приготовленное отверстие и вытянуть стержень при помощи заклепочника. Таким образом, получается прочное соединение деталей.

Каждая дверь имеет внешнюю листовую обшивку, которая соединена с внутренней панелью.

Наружная ручка дверной защелки выдвигается, когда дверь в кабину открыта. Ручка удерживается на месте подпружиненной предохранительной защелкой.

Внутренняя ручка перемещается приблизительно на 15° назад от вертикальной позиции.

Трафарет на двери багажного отсека определяет ограничения веса в багажных отделениях.

Дверь багажного отсека установлена на левой стороне самолета, сзади от двери в кабину. Дверь багажного отсека обеспечивает доступ в багажный отсек и хвостовую часть фюзеляжа.

Приборная доска самолета оборудована дисплеями Garmin: основным пилотажным дисплеем «PFD» и многофункциональным дисплеем «MFD», а также аудиопанелью Garmin.

Примечание: Но самое существенное замечание заключается в том, что для самолета первоначального летного обучения наличие Garmina является излишним, так как наиболее важным на этом этапе обучения является отработка первоначальных навыков ручного (штурвального) пилотирования самолетом. Для этих целей подойдет использование более простого и естественно более дешевой модификации этого же самолета. Ну а если и оставлять Garmin, то желательно добавить еще один монитор: два пилотажных и в середине навигационный.

Крыло

Консоли крыла являются цельнометаллическими и имеют подкосную конструкцию с двумя лонжеронами.

Крыло самолета обеспечивает достаточную прочность, по которой понимается способность самолета Cessna 172 выдерживать действующие в полете нагрузки, без разрушения и остаточной деформации. Максимально допустимая эксплуатационная перегрузка самолета равна 5,8. Разрушающая перегрузка самолета равна 8,7. Число показывающее во сколько разрушающая перегрузка больше допустимой эксплуатационной, называется коэффициентом безопасности (как и на всех самолетах гражданской авиации он равен 1,5).

В корневой части крыла между лонжеронами располагаются топливные кессонбаки [2].

Лонжероны имеют узла крепления консолей крыла к фюзеляжу.

Цельнометаллические элероны, состоят из лонжерона с балансировочными грузами, нервюр и гофрированной обшивки, соединяющейся на задней кромке.

Закрылки имеют аналогичную конструкцию с элеронами, за исключением отсутствующих балансировочных грузах.

Хвостовое оперение

Хвостовое оперение самолета состоит из стабилизатора, руля высоты (РВ), киля и руля направления (РН).

Примечание: Называть киль «вертикальным стабилизатором» — просто абсурдно. Русский язык достаточно «богат», чтобы не использовать подобного рода терминологию.

Стабилизатор представляет собой цельнометаллическую конструкцию состоящую из двух лонжеронов, нервюр и обшивки. В стабилизаторе также находится привод триммера РВ. На нижней обшивке стабилизатора имеется люк, который обеспечивает доступ к приводу РВ.

РВ состоят из лонжеронов, нервюр и панелей гофрированной обшивки. На задней кромке правой половины РВ имеется вырез для триммера. На передней кромке РВ крепятся балансировочные грузы.

Триммер РВ состоит из лонжерона, нервюр и гофрированной обшивки.

Киль самолета состоит из лонжерона, нервюр, обшивки и форкиля. Задняя кромка киля имеет три шарнира используемых для навески РН.

РН состоит из обшивки передней кромки, лонжерона и нервюр. Верхняя часть РН имеет удлинение передней кромки с балансировочным грузом.

Управление самолетом

Элероны

Элероны установлены на задней кромке крыла. Основными конструктивными особенностями элеронов являются:

— передний лонжерон;

— гофрированная алюминиевая обшивка.

Элероны связаны со штурвалами управления пилотов через цепочку цепей, звездочек, шкивов, поворотных качалок и тяг.

Угол отклонения элеронов вверх — 20°.

Угол отклонения элеронов вниз — 15°.

Ход штурвала по крену от нейтрали — 100 мм.

Ход штурвала измеряют от середины места захвата кистью и должен соответствовать указанным выше углам отклонения элеронов.

Примечание: Элероны имеют дифференциальное управление, с большим углом отклонения элерона вверх, чем вниз. Это увеличивает лобовое сопротивление опускающегося крыла. Кроме того, элероны сконструированы таким образом, что передняя часть идущего вверх элерона выдвигается в воздушный поток под крылом, увеличивая сопротивление опускающегося крыла. Оба конструктивных решения направлены на уменьшение разворачивающего момента самолета в сторону, противоположную крену самолета, из-за разного лобового сопротивления крыльев при одинаковых углах отклонения элеронах вверх и вниз.

Руль высоты

Руль высоты (РВ) шарнирно прикреплен к задней части стабилизатора с обеих сторон. На правом РВ установлен триммер с ручным управлением.

Примечание: Передние кромки обеих половин РВ имеют выступы с балансировочными грузами, которые выполняют роль роговой компенсации для уменьшения усилий на штурвальной колонке и весовой балансировки для уменьшения изгибно-рулевого флаттера.

РВ управляют посредством перемещения вперед и назад штурвальной колонки.

Отклонение РВ вверх — 26°.

Отклонение РВ вниз — 23°.

Ход штурвальной колонки по тангажу «от себя» и «на себя» от нейтрали составляет 100 мм.

Движение штурвальной колонки передается РВ через систему, включающую в себя тяги, тросы и поворотные качалки. Тросы управлением РВ, своими концами, подсоединены напрямую к поворотной качалке, установленной между РВ. А поворотная качалка в свою очередь, является упором для болтов ограничения рабочего хода.

Триммер установлен на правой половине РВ по размаху занимает большую часть задней кромки. Триммер отклоняется в сторону противоположную отклонению РВ, снижая воздействие аэродинамических сил и усилия на штурвальной колонке.

Вращение колеса управления триммером вперед приведет к триммированию носа самолета вниз, и наоборот, вращение назад приведет к триммированию носа самолета вверх. Система триммирования РВ управляется вручную. Положение индикатора на колесе управления триммера указывает высоту носа самолета.

Отклонение триммера РВ вверх — 22°.

Отклонение триммера РВ вниз — 19°.