ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

25.521. Общие положения

(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.

25.525. Приложение нагрузок

(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;

Подпись: tgP ’ 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.