ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
(a) Гидросамолеты должны быть рассчитаны на гидродинамические нагрузки, возникающие при взлете и посадке, при любых возможных положениях самолета относительно водной поверхности, которые могут иметь место в нормальных условиях эксплуатации, а также при соответствующих значениях поступательной и вертикальной скорости снижения при наиболее неблагоприятном состоянии водной поверхности.
(b) Если не проведен точный расчет гидродинамических нагрузок, следует пользоваться требованиями параграфов 25.523 — 25.537.
(c) Требования, изложенные в параграфах 25.523 — 25.537, распространяются на гидросамолеты и самолеты-амфибии обычной схемы с высоко расположенным крылом.
(а*) Конструкция должна выдерживать эксплуатационные нагрузки без остаточных деформаций, способных снизить аэродинамические либо гидродинамические характеристики или нарушить механическое функционирование любых элементов конструкции гидросамолета. Днища лодки, основных и вспомогательных поплавков не должны иметь остаточных деформаций, превышающих 0,5% наименьшего размера клетки днища.
(b*) Внешние нагрузки, определяемые в параграфах 25.523 — 25.537, задаются для основной конструкции жесткого самолета. Дополнительно должны быть определены нагрузки на такие агрегаты гидросамолета (самолета-амфибии), как: водяной руль, брызгоотражатели, створки и обтекатели шасси, буксировочные приспособления, узлы крепления гидросамолета при стоянке на воде, узлы главного перекатного шасси, узлы хвостовой тележки. Исключая гидросамолеты (самолеты-амфибии), для которых упругость конструкции может не приниматься во внимание, должна быть рассмотрена прочность конструкции с учетом динамического действия нагрузок при взлетах и посадках на взволнованную водную поверхность. Следует также оценить заявленные характеристики их мореходности.
25.523. Расчетные веса и положения центра тяжести
(a) Расчетные веса. Гидродинамические нагрузки должны быть определены для всех полетных весов вплоть до расчетного посадочного веса, за исключением случая взлета, предусмотренного 25.531, когда в качестве расчетного принимается расчетный взлетный вес с воды (максимальный вес при рулении и разбеге по воде).
(b) Положения центра тяжести. Должны быть рассмотрены такие расчетные положения центра тяжести в пределах, на которые запрашивается сертификат, чтобы на каждую часть конструкции гидросамолета были получены наибольшие возможные нагрузки.
(а*) Расчетные взлетные веса самолетов-амфибий при эксплуатации на воде устанавливаются независимо от соответствующих весов при эксплуатации с суши.
(a) Если иное не предусмотрено, на самолет в целом действуют нагрузки, соответствующие перегрузкам, приведенным в 25.527.
(b) При приложении нагрузок, соответствующих перегрузкам, задаваемым в 25.527, допускается их условное распределение по длине днища (чтобы избежать чрезмерных перерезывающих сил и изгибающих моментов в зоне приложения нагрузки) при значениях давлений, не меньших давлений, приведенных в 25.533(с).
(c) Для двухпоплавкового (двухлодочного) гидросамолета каждый поплавок следует рассматривать как лодку фиктивного гидросамолета с весом, равным половине веса двухпоплавкового самолета.
(d) За исключением случая взлета, предусмотренного 25.531, подъемная сила крыла при ударе о воду принимается равной 2/3 веса гидросамолета и прикладывается в центре тяжести.
25.527. Перегрузки для лодки или основного поплавка
(а) Эксплуатационная перегрузка при ударе о воду определяется следующим образом:
(1) Для случая посадки на редан
(tg2/3P)G1/3 ‘
(2) Для случая посадки на нос и на корму
(tg2/3p)G1/3 (1+іІ)2/з ‘
(b) Условные обозначения:
(1) пэ — эксплуатационная перегрузка при ударе о воду (т. е. величина гидродинамической силы, деленная на вес самолета);
(2) С1 — эмпирический коэффициент, учитывающий условия эксплуатации и равный 0,00269 (этот коэффициент не должен быть меньше величины, необходимой для получения минимальной перегрузки при посадке на редан, равной 2,33);
(3) VS0 — скорость сваливания с закрылками, отклоненными в посадочное положение без учета обдувки воздушными винтами, км/ч;
(4) в — угол килеватости по скуле сечения, в котором приложена гидродинамическая нагрузка (см. рис. 1 Приложения В);
(5) G — расчетный посадочный вес гидросамолета, кгс;
(6) k1 — эмпирический коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине лодки (см. рис. 2 Приложения В);
(7) rx — отношение расстояния, измеренного по продольной оси лодки от центра тяжести гидросамолета до сечения, в котором приложена гидродинамическая нагрузка, к радиусу инерции гидросамолета относительно поперечной оси.
За продольную ось лодки принимается прямая линия, лежащая в плоскости симметрии и касательная к килю у главного редана.
(c) Для двухпоплавкового гидросамолета, вследствие влияния упругости крепления поплавков к гидросамолету, коэффициент k1 может быть уменьшен для носовой и хвостовой частей до 0,8 от величины, приведенной на рис. 2 Приложения В. Это уменьшение относится только к узлам крепления поплавков и конструкции самолета (а не к самим поплавкам).
25.529. Условия нагружения лодки и основного поплавка при посадке
(а) Симметричная посадка на редан, на нос и корму. Для симметричной посадки на редан, на нос и корму эксплуатационная перегрузка при ударе о воду определяется в соответствии с 25.527. Рассматриваются следующие условия нагружения:
(1) Для симметричной посадки на редан суммарная гидродинамическая сила прикладывается перпендикулярно килевой линии в центре тяжести площади нагружения, при этом нагрузка распределяется по носовой части днища вперед от редана; угол килеватости берется в сечении, проходящем через центр тяжести гидросамолета.
(2) Для симметричной посадки на нос суммарная гидродинамическая сила прикладывается перпендикулярно килю на расстоянии, равном 1/5 длины лодки от носа до редана.
(3) Для симметричной посадки на корму суммарная гидродинамическая сила прикладывается перпендикулярно килю на расстоянии, равном 0,85 длины задней части лодки от редана до кормы.
(b) Несимметричная посадка для летающих лодок и однопоплавковых гидросамолетов. Должны быть рассмотрены случаи несимметричной посадки на редан, на нос и корму.
(1) Нагрузка в каждом случае состоит из составляющих, действующих вверх и вбок, равных 0,75 и 0,25tgP суммарной нагрузки в соответствующих случаях симметричной посадки.
(2) Точка приложения и направление вертикальной составляющей сохраняются теми же, что и в случае симметричной посадки; боковая составляющая прикладывается в том же сечении, что и вертикальный компонент, перпендикулярно плоскости симметрии и посередине между линиями киля и скулы.
(c) Несимметричная посадка двухпоплавкового самолета. Несимметричную нагрузку образуют приложенные к редану каждого поплавка вертикальная составляющая, равная 0,75, и боковая составляющая, равная 0,25tgP от симметричной нагрузки, предусмотренной 25.527. Боковая нагрузка направлена внутрь перпендикулярно плоскости симметрии поплавка в том же поперечном сечении, что и вертикальный компонент, и прикладывается на середине расстояния от киля до скулы.
25.531. Условия нагружения лодки и основного поплавка при взлете
Для крыла и его крепления к лодке или основному поплавку:
(a) Подъемная сила крыла принимается равной нулю.
(b) Направленная вниз инерционная нагрузка соответствует эксплуатационной перегрузке
С V2
э _ ‘-^TOv S1
П =(tg2/3P)G1/3 ’
где:
СТО — эмпирический коэффициент, равный 0,000895;
VS1 — скорость сваливания при расчетном взлетном весе с закрылками, отклоненными во взлетное положение, км/ч;
в — угол килеватости днища у главного редана; G — расчетный взлетный вес с воды, кгс.
25.533. Давление на днище лодки и основного поплавка
(a) Общие требования. В данном подразделе рассматриваются требования к расчету конструкции лодки и основных поплавков, включая шпангоуты, перегородки, стрингеры и обшивку днища.
(b) Местные давления. Для расчета обшивки днища, стрингеров и их крепления к каркасу принимается следующее распределение давлений:
(1) Для плоскокилеватого днища давление у скулы принимается равным 0,75 давления у киля, распределение давления по ширине днища по линейному закону (см. рис. 3 Приложения В). Давление у киля определяется следующим образом:
Рк = С2
где:
pk — давление, кгс/м2;
С2 = 0,437;
k2 — коэффициент распределения давления по длине лодки (поплавка) (см. рис. 2 Приложения В);
VS1 — скорость сваливания при расчетном взлетном весе с воды с закрылками, отклоненными во взлетное положение, км/ч;
вк — угол килеватости у киля (см. рис. 1 Приложения В).
(2) Для лекального днища распределение давления по ширине днища до начала лекальной части принимается таким же, как для плоско — килеватого днища. Давление между скулой и началом развала изменяется по линейному закону (см. рис. 3 Приложения В). Давление у скулы определяется следующим образом:
,
где:
pck — давление по обрезу скулы, кгс/м2;
С3 = 0,328;
k2 — коэффициент распределения давления по длине лодки (поплавка) (см. рис. 2 Приложения В);
VS1 — скорость сваливания при расчетном взлетном весе с воды с закрылками, отклоненными во взлетное положение, км/ч;
в — угол килеватости соответствующего сечения днища по скуле.
(1*) Для более сложных форм сечения днища распределение давления в поперечном сечении принимается на основании специальных расчетных либо экспериментальных исследований.
(2*) Площадь, на которую действуют эти давления, не должна быть меньше квадрата раз
мерами 400×400 мм. На участке днища длиной не менее удвоенной максимальной ширины днища вперед от главного редана давление для расчетов местной прочности должно быть увеличено до величины 4,25V2S1, кгс/м2.
(3*) Прочность клетки днища проверяется также на местное разрежение, которое в любой точке днища от носа до главного редана принимается равным p = 10000 кгс/м2, непосредственно за главным реданом p = 10000 кгс/м2, на втором редане p = 2500 кгс/м2. Распределение разрежения между первым и вторым реданами принимается по линейному закону.
(с) Распределенные давления. Для расчета шпангоутов, киля и бортов принимается следующее распределение давлений:
(1) Симметричное распределение
Р = С4
где:
p — давление, кгс/м2 ;
С4 = 0,192;
k2 — коэффициент распределения давления по длине лодки (поплавка) (см. рис. 2 Приложения В);
VS0 — скорость сваливания с закрылками, отклоненными в посадочное положение, без учета обдувки воздушными винтами, км/ч;
в — угол килеватости соответствующего сечения днища по скуле.
(2) При несимметричном распределении давления с одной стороны от плоскости симметрии на днище действуют давления, указанные в пункте
(c) (1) данного параграфа, с другой стороны — половина этих давлений (см. рис. 3 Приложения В).
(3) Эти давления прикладываются одновременно ко всему днищу лодки или поплавка и передаются на боковые стенки корпуса лодки или поплавка.
25.535. Нагрузки на вспомогательные поплавки
(a) Общие требования. Вспомогательные поплавки, узлы их крепления и опорные конструкции должны быть рассчитаны на случаи, предусмотренные данным разделом. При условиях, указанных в пунктах (b) — (е) данного параграфа, задаваемые гидродинамические нагрузки могут быть распределены по днищу поплавка таким образом, чтобы местные давления не превосходили значения давлений на днище поплавков, указанных в пункте (g) данного параграфа.
(b) Нагружение редана. Суммарная гидродинамическая сила прикладывается в плоскости симметрии поплавка перпендикулярно касательной к килю в точке, находящейся на 3/4 расстояния от редана до носа. Величина гидродинамической силы не должна превышать трехкратного водоизмещения полностью погруженного поплавка и определяется следующим образом:
V2 G2/3
Г — С _____________ vsou___________
! tg2/Jps(l + ^ ‘
где:
L — эксплуатационная гидродинамическая сила, кгс;
C5 = 0,00119;
VS0 — скорость сваливания с закрылками, отклоненными в посадочное положение, без учета обдувки воздушными винтами, км/ч;
G — расчетный посадочный вес, кгс;
PS — угол килеватости поплавка в сечении, находящемся на 1/4 расстояния от редана до носа, но не менее 15°;
rz — отношение расстояния от центра тяжести гидросамолета до плоскости симметрии поплавка к радиусу инерции гидросамолета относительно продольной оси.
(c) Нагружение носа. Суммарная гидродинамическая сила прикладывается в плоскости симметрии поплавка перпендикулярно касательной к килю в точке, находящейся на 1/4 расстояния от носа до редана. Величина гидродинамической силы определяется в соответствии с пунктом (b) данного параграфа.
(d) Несимметричное нагружение редана. Гидродинамическая нагрузка состоит из компонента, равного 0,75, и бокового, равного 0,25tgPS, от нагрузки, заданной в пункте (b) данного параграфа. Боковая нагрузка направлена перпендикулярно плоскости симметрии поплавка к лодке и от нее и приложена посередине между линиями киля и скулы поплавка.
(e) Несимметричное нагружение носа. Гидродинамическая нагрузка состоит из компонента, равного 0,75 нагрузки, заданной в пункте (с) данного параграфа, и боковой составляющей, равной 0,25tgPS этой же нагрузки. Боковая нагрузка направлена перпендикулярно плоскости симметрии поплавка к лодке и от нее и приложена посередине между линиями киля и скулы поплавка.
(f) Случай полностью погруженного поплавка.
Суммарная гидродинамическая сила прикладывается в центре тяжести площади сечения поплавка, расположенного на 1/3 расстояния от носа до кормы поплавка. Составляющие эксплуатационной нагрузки определяются следующим образом:
Вертикальная сила равна pgDn;
Лобовая сила равна cx(p/2)Dn2/3 (kVS0)2;
Боковая сила равна cz(p/2)Dn2/3 (kVS0)2
где:
VS0 — скорость сваливания с закрылками, отклоненными в посадочное положение без учета обдувки воздушными винтами, км/ч;
р — плотность воды, кгс. с2/м4;
Dn — водоизмещение поплавка, м ;
cx — коэффициент лобового сопротивления (сх = 0,0036);
cz — коэффициент бокового сопротивления (cz = 0,0029);
k = 0,8; однако, если будет показано, что в условиях нормальной эксплуатации поплавки не могут погрузиться в воду при скорости, равной 0,8VS0, может быть принято меньшее значение коэффициента k;
g — ускорение силы тяжести, м/с2.
(g) Давление на днище поплавка. Давления на днище определяются в соответствии с 25.533, при k2 = 1,0 на всей длине поплавка. Угол килеватости, используемый при определении давлений на днище поплавка, указан в пункте (b) данного параграфа.
25.537. Нагрузки на крыло от погружения в воду и нагрузки на жабры
Нагрузки на крыло от погружения в воду и нагрузки на жабры должны основываться на данных, полученных по результатам испытаний.