Описание конечно продукта
Цель:разработать устройство, позволяющее совершать прыжок с самолета для перемещения на удаленное расстояние:
Изделие представляет собой планер моноплан с прикрепленными двигателями под консолью крыла (рис.1). Крылья (рис.2) выполнены в виде жесткой связки силовых элементов: лонжеронов и неврюр, покрытых сверху углеволокном.
Рис.1.1– Общий вид конструкции
Консоль представляет собой жесткую конструкцию, которая несет на себе основную нагрузку. Предполагается полная разборка конструкции, состоящая из: 2-х крыльев, 2-х двигателей JetCat P200-RX и центральной консоли. Согласно заданию, был разработан модельный ряд данного устройства, для удовлетворения требований и нужд потенциальных потребителей.
По предварительным расчетам данная конструкция удовлетворяет большинству требованиям, выдвенутым заказчиком.
Ниже представлены основные предварительные расчеты изделия.
Рис.1.2 – Внутренний вид крыла
Расчет на подтверждение технических характеристик изделия.
Для вертикального удержания груза необходима реактивная тяга, для чего были выбраны два турбореактивных двигателя JetCat P200-RX. Технические характеристики данного двигателя представлены в таблице 2.1
Таблица 2.1 – Технические характеристики турбореактивного двигателя JetCat P200-RX
| Тяга при рабочем ходе, Н | |
| Тяга при холостом ходе, Н | |
| Рабочий диапазон оборотов, об/мин | 33 000 - 112 000 |
| Скорость истечения реактивной струи, км/ч | |
| Расход топлива при полной нагрузке, мл/мин | |
| Вес двигателя, кг | 2,51 |
| Диаметр двигателя, мм | |
| Диаметр компрессора, мм | |
| Длинна двигателя, мм | |
| Топливо | Керосин Jet А1, ТС 1 |
Для вертикального удержания груза (m=135 кг=1323 Н) в воздухе необходима реактивная тяга, состоящая из расхода газа 𝐺г (кг/с) и скорости истечения из сопла 𝑉с (м/с).
𝑃=𝐺г∙𝑉с (кг∙м/с² = Н)
Для турбореактивного двигателя осевая скорость потока воздуха на входе в компрессор составляет 170-220 м/с. Зная диаметр на входе в компрессор, можно вычислить расход воздуха через двигатель. При диаметре на входе в компрессор 0,082 м площадь составит 0,0067 м². Умножаем площадь компрессора на скорость потока (170 м/с) через него, получаем расход 1,4 м³/c. Зная плотность воздуха 1,225 кг/м³, получаем расход 𝐺г=1,715 кг/с. Для обеспечения тяги в 1323 Н необходимо иметь скорость истечения газа из сопла не менее:
м/c
Согласно технической характеристики турбореактивного двигателя JetCat P200-RX (таблица 2.1) скорость истечения реактивной струи составляет: 1840/3,6 = 511 м/c. В конструкции используется два двигателя соответственно данное условие выполняется.
Подъемная сила крыла (Y) вычисляется по формуле:
, (Н)
где 𝐶𝑦 – коэффициент подъемной силы крыла (0,5 – 1,5), согласно конструкции принимаем 𝐶𝑦 = 1,1;
𝜌 – плотность воздуха = 1,225 кг/м3
𝑉 – скорость, согласно требованиям 250 км/ч = 69,4 м/c;
𝑆 – площадь крыла = 0,443 м2, вычислена в программе SolidWork по модели (рисунок 2.1);
(Н)
Прямолинейное и равномерное движение планера по наклонной вниз траектории называется планированием или установившимся снижением.
Угол, образованный траекторией планирования и линией горизонта, называется углом планирования θпл,
Рисунок 2.1 – Расчет площади крыла в программе SolidWorks
Согласно требованиям, устройство при запуске с высоты 4 км должно пролететь 40 км в горизонтальной плоскости. Таким образом необходимый угол планирования определим, как 
рисунок 2.2
Рисунок 2.2 – Схема планирования
При планировании на устройство действуют сила веса G. Сила веса, при которой устройство способно планировать при заданной скорости и угле планирования с учетом конструкции определим по формуле:
(Н).
Тогда вес, который способно переносить устройство:
(кг)
Первичный расчет крыла
Первичный расчет крыла проводим с помощью онлайн калькулятора, находящегося в общем доступе https://fwcg.3dzone.dk.
Заранее принимаем при расчетах: угол атаки крыла = 10 градусов; стреловидность = 15 градусов, коэффициент подъемной силы = 1.
Результаты расчетов представлены на рис 3.1
Рис 3.1 – первичные результаты расчета крыла
Приложение
А- Дизайн проект
Б- Модельный ряд 