Rekonstrukce křídla pro větší vzletovou hmotnost

(1)

Cesk´ˇ e vysok´e uˇcen´ı technick´e v Praze

Fakulta strojn´ı

Ustav letadlov´´ e techniky

Diplomov´ a pr´ ace

Rekonstrukce kˇ r´ıdla pro vˇ etˇ s´ı vzletovou hmotnost

Bc. Alena Tatarevi´ cov´ a

Vedouc´ı pr´ace: Ing. Jiˇr´ı Brabec, Ph.D.

12. srpna 2018

(2)

(3)

Podˇ ekov´ an´ı

Dˇekuji Ing. Jiˇr´ımu Brabcovi, Ph.D. za konzultace, rady a pˇripom´ınky poskytnuté bˇehem zpra- cováván´ı této práce. Dále bych chtˇela podˇekovat své rodinˇe za podporu bˇehem mého studia na vysoké ˇskole.

(4)

Prohl´ aˇ sen´ı

Prohlaˇsuji, ˇze jsem svou diplomovou práci vypracovala samostatnˇe a pouˇzila jsem pouze podklady (literaturu, projekty, SW atd.) uvedené v pˇriloˇzeném seznamu.

Nemám závaˇzný d˚uvod proti uˇzit´ı tohoto ˇskoln´ıho d´ıla ve smyslu § 60 Zákona ˇc.121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisej´ıc´ıch s právem autorským a o zmˇenˇe nˇekterých zákon˚u (autorský zákon).

V Mn´ıˇsku pod Brdy dne 12. srpna 2018 . . . .

(5)

Cesk´ˇ e vysok´e uˇcen´ı technick´e v Praze Fakulta strojn´ı

c

2018 Alena Tatarevićová. Vˇsechna práva vyhrazena.

Tato práce vznikla jako ˇskoln´ı d´ılo na ˇCeském vysokém uˇcen´ı technickém v Praze, Fakultˇe strojn´ı.

Práce je chránˇena právn´ımi pˇredpisy a mezinárodn´ımi úmluvami o právu autorském a právech souvisej´ıc´ıch s právem autorským. K jej´ımu uˇzit´ı, s výjimkou bezúplatných zákonných licenc´ı, je nezbytný souhlas autora.

Odkaz na tuto pr´aci

Tatarevićová, Alena. Rekonstrukce kˇr´ıdla pro vˇetˇs´ı vzletovou hmotnost. Diplomová práce. Praha:

Cesk´ˇ e vysok´e uˇcen´ı technick´e v Praze, Fakulta strojn´ı, 2018.

(6)

Abstrakt

Tato diplomová práce se zabývá rekonstrukc´ı kˇr´ıdla pro vˇetˇs´ı vzletovou hmotnost. V rámci práce byla provedena analýza prostoru v kˇr´ıdle vyuˇzitelného pro uloˇzen´ı zvˇetˇsené zásoby paliva. Výpo- ˇcet zat´ıˇzen´ı byl proveden dle poˇzadavk˚u pˇredpisu CS-23. Pro zvýˇsené zat´ıˇzen´ı a jiné uspoˇrádán´ı palivových nádrˇz´ı byly navrˇzeny úpravy konstrukce kˇr´ıdla. Dále bylo provedeno dimenzován´ı kˇr´ıdla.

Kl´ıˇcová slova rekonstrukce kˇr´ıdla, výpoˇcet zat´ıˇzen´ı, konstrukce kˇr´ıdla, pevnostn´ı výpoˇcet, vetˇs´ı vzletová hmotnost

Abstract

This diploma thesis concerns the redesign of a wing to reach greater takeoff weight. Furthermore, it also contains an analysis of useful space inside the wing for fitting a larger load of fuel. The stress-load analysis was done according to CS-23. Moreover, wing features had to be redesigned to adjust to higher loads and different positions of fuel tanks. Consequently, dimensioning of the wing was done.

Keywords reconstruction of the wing, stress-load analysis, design of the wing, structural cal- culation, greater takeoff weight

(7)

Obsah

1. ´Uvod 1

2. Vstupn´ı parametry 2

2.1 Z´akladn´ı technick´a data letounu UL-39 Albi II . . . 2

2.2 Analýza prostoru v kˇr´ıdle vyuˇzitelného pro uloˇzen´ı zvˇetˇsené zásoby paliva . . . . 3

2.3 Aerodynamick´e charakteristiky . . . 4

3. Poˇzadavky stavebn´ıch pˇredpis˚u 7 3.1 Platnost a kategorie letounu . . . 7

3.2 Souˇcinitel bezpeˇcnosti, pevnost a deformace [2] . . . 8

3.3 Speci´aln´ı souˇcinitel´e bezpeˇcnosti [2] . . . 8

3.4 Letová zat´ıˇzen´ı, návrhové rychlosti letu [2] . . . 9

4. Letov´a zat´ıˇzen´ı 15 4.1 Hmotnostn´ı charakteristiky . . . 15

4.2 Letov´a ob´alka . . . 17

4.3 Pˇr´ıpady zat´ıˇzen´ı . . . 22

4.4 Aerodynamick´e podklady pro v´ypoˇcet zat´ıˇzen´ı . . . 25

4.5 Rozloˇzen´ı spojit´eho zat´ıˇzen´ı po rozpˇet´ı . . . 31

4.6 Rozloˇzen´ı posouvaj´ıc´ı s´ıly po rozpˇet´ı . . . 34

4.7 Rozloˇzen´ı ohybov´eho momentu po rozpˇet´ı . . . 36

4.8 Rozloˇzen´ı krout´ıc´ıho momentu vztaˇzen´eho k hlavn´ımu nosn´ıku . . . 38

4.9 Maxim´aln´ı sloˇzky zat´ıˇzen´ı . . . 41

5. Návrh úprav konstrukce kˇr´ıdla 43 5.1 Závˇesy kˇr´ıdla . . . 43

5.2 Prodlouˇzen´ı zadn´ıho nosn´ıku . . . 43

5.3 Prodlouˇzen´ı skˇr´ıˇnov´e ˇc´asti hlavn´ıho nosn´ıku . . . 43

5.4 Zebraˇ . . . 44

5.5 Propojen´ı palivov´ych n´adrˇz´ı, pˇresunut´ı v´ıˇcka . . . 45

6. Dimenzován´ı kˇr´ıdla pro upravené zat´ıˇzen´ı 46 6.1 Dimenzován´ı pásnic nosn´ık˚u . . . 46

6.2 Dimenzov´an´ı stojin nosn´ık˚u a potahu . . . 49

7. Z´avˇer 58

Literatura 59

(8)

Seznam obr´ azk˚ u

2.1 Z´akladn´ı rozmˇery letounu [12] . . . 2

2.2 Rozvrˇzen´ı prostor˚u v kˇr´ıdle . . . 3

2.3 Rozloˇzen´ı lok´aln´ıho souˇcinitele vztlaku pro nulov´y vztlak kˇr´ıdla Cl0 . . . 5

2.4 Norm´an´ı rozloˇzen´ı souˇcinitele vztlaku po polorozpˇet´ı kˇr´ıdla C_ln . . . 5

2.5 Aerodynamick´a pol´ara kˇr´ıdla . . . 6

3.1 Letov´a ob´alka [2] . . . 10

4.1 Souˇradnicov´y syst´em [12] . . . 16

4.2 Hmotnostn´ı ob´alka letounu . . . 16

4.3 Letová obálka provozn´ıch násobk˚u: konfigurace 30,40,45: max. vzletová hmotnost . . 21

4.4 Letová obálka provozn´ıch násobk˚u: konfigurace 46: min. vzletová hmotnost . . . 22

4.5 Momentová a silová rovnováha letounu . . . 23

4.6 Rozloˇzen´ı m´ıstn´ıho souˇcinitele klopiv´eho momentu Cm0a pˇri kladných výchylkách kˇridélek . . . 27

4.7 Rozloˇzen´ı m´ıstn´ıho souˇcinitele klopiv´eho momentu C_m0a pˇri záporných výchylkách kˇridélek . . . 27

4.8 Rozloˇzen´ı m´ıstn´ıho souˇcinitele vztlaku C_la pˇri kladných výchylkách kˇridélek . . . 29

4.9 Rozloˇzen´ı m´ıstn´ıho souˇcinitele vztlaku C_la pˇri záporných výchylkách kˇridélek . . . . 30

4.10 Rozloˇzen´ı vztlaku od tlumen´ı klonˇen´ı Cltl pˇri záporných výchylkách kˇridélek . . . 30

4.11 Aerodynamický souˇradnicový systém . . . 32

4.12 Pˇrevod posouvaj´ıc´ıch sil do souˇradnicov´eho syst´emu kˇr´ıdla . . . 34

4.13 Srovnán´ı normálové sloˇzky posouvaj´ıc´ı s´ıly pro jednotlivé letové pˇr´ıpady . . . 35

4.14 Srovnán´ı teˇcné sloˇzky posouvaj´ıc´ı s´ıly pro jednotlivé letové pˇr´ıpady . . . 35

4.15 Maxim´aln´ı sloˇzky posouvaj´ıc´ı s´ıly . . . 36

4.16 Srovnán´ı normálové sloˇzky ohybového momentu pro jednotlivé letové pˇr´ıpady . . . . 37

4.17 Srovnán´ı teˇcné sloˇzky ohybového momentu pro jednotlivé letové pˇr´ıpady . . . 37

4.18 Obálka maximáln´ıch sloˇzek ohybového momentu . . . 38

4.19 Sch´ema krutov´eho zat´ıˇzen´ı . . . 39

4.20 Srovnán´ı krout´ıc´ıho momentu k ose hlavn´ıho nosn´ıku pro jednotlivé letové pˇr´ıpady . 40 4.21 Obálka maximáln´ıch sloˇzek krout´ıc´ıho momentu k ose nosn´ıku . . . 41

5.1 Uprava konstrukce zadn´ıho nosn´ıku . . . .´ 43

5.2 Uprava konstrukce hlavn´ıho nosn´ıku . . . .´ 44

5.3 Uprava konstrukce ˇ´ zeber . . . 44

5.4 Propojen´ı palivov´ych n´adrˇz´ı, pˇresunut´ı v´ıˇcka . . . 45

6.1 Pˇrerozdˇelen´ı ohybov´eho momentu . . . 47

6.2 Neutr´aln´ı osa nosn´ıku . . . 47

6.3 Pr˚ubˇeh v´yˇsek p´asnic . . . 49

6.4 Schéma pro výpoˇcet smykových tok˚u od závˇesu kˇridélka do konce kˇr´ıdla . . . 51

6.5 Schéma pro výpoˇcet smykových tok˚u od konce podvozkové ˇsachty do závˇesu kˇridélka 52 6.6 Schéma pro výpoˇcet smykových tok˚u v oblasti podvozkové ˇsachty . . . 52

6.7 Stanoven´ı ˇrez˚u pro kontrolu jistot dle [14] . . . 55

(9)

Seznam tabulek

2.1 Z´akladn´ı technick´e parametry letounu UL-39 Albi II . . . 2

2.2 Srovn´an´ı z´akladn´ıch parametr˚u UL-39 Albi a UL-39 Albi II . . . 3

2.3 Vyuˇziteln´e prostory pro uloˇzen´ı paliva . . . 4

2.4 Z´akladn´ı aerodynamick´e charakteristiky letounu UL-39 Albi II . . . 4

4.1 Hmotnostn´ı parametry letounu . . . 15

4.2 Hraniˇcn´ı body hmotnostn´ı ob´alky . . . 17

4.3 Z´akladn´ı parametry zat´ıˇzen´ı (letov´a konfigurace 40) . . . 25

4.4 Vypoˇctˇené výchylky kˇridélek . . . 26

4.5 Pˇr´ır˚ustky souˇcinitele klopiv´eho momentu od kˇrid´elek . . . 26

4.6 Odeˇcten´e hodnoty korekˇcn´ıho faktoru k⁰ . . . 28

4.7 Pˇr´ır˚ustky souˇcinitele vztlaku od kˇrid´elek ∆C_la . . . 28

4.8 Zmˇeny ´uhlu nulov´eho vztlaku profilu od kˇrid´elek ∆α0a . . . 29

4.9 Pˇrehled sloˇzek maxim´aln´ıho zat´ıˇzen´ı . . . 42

6.1 Pˇrehled jistot v oblasti od z´avˇesu kˇrid´elka do konce kˇr´ıdla . . . 56

6.2 Pˇrehled jistot v oblasti od konce podvozkové ˇsachty do závˇesu kˇridélka . . . 56

6.3 Pˇrehled jistot v oblasti podvozkov´e ˇsachty . . . 56

6.4 Pˇrehled jistot v oblasti mezi koˇrenov´ymi ˇzebry . . . 57

(10)

1. ´ Uvod

Rekonstrukce kˇr´ıdla pro vyˇsˇs´ı vzletovou hmotnost je souˇcást´ı projektu UL-39 Albi II. Tento projekt vycház´ı z p˚uvodn´ı verze UL-39 Albi, letounu vyvinutého na Ústavu letadlové techniky CVUT v Praze.ˇ

Unikátn´ı ultralehký letoun s dmychadlovým pohonem UL-39 Albi vznikal 17 let na Ústavu letadlové techniky ve spolupráci s LA composite a JIHLAVAN airplanes. Je to jednomotorový dvoum´ıstný samonosný dolnoploˇsn´ık s nekonvenˇcn´ım pohonem, vzhledovˇe podobný letounu L- 39 ALBATROS, který byl pˇredlohou pro tento návrh. Kˇr´ıdlo je lichobˇeˇzn´ıkového p˚udorysu s Fowlerovou vztlakovou klapkou a v nˇem jsou um´ıstˇeny palivové nádrˇze a hlavn´ı podvozek. Le- toun má kompozitový tˇr´ıkolový zatahovac´ı podvozek pˇr´ıd’ového typu. Ocasn´ı plochy maj´ı kla- sické uspoˇrádán´ı a vodorovná ocasn´ı plocha je dˇelená. Jako alternativa k vrtulovému pohonu v kategorii ultralehkých letadel byl speciálnˇe navrˇzen pohon realizovaný pomoc´ı dmychadla pohá- nˇeného vysokootáˇckovým motorem. Dva trupy v sobˇe nezbytné pro realizaci pohonu znamenaj´ı velkou nevýhodu pro splnˇen´ı hmotnostn´ıch poˇzadavk˚u v kategorii ultralight. Konstrukce tohoto letounu je celokompozitová, vyrobená z uhl´ıkových prepreg˚u. Pro hˇr´ıdele, táhla ˇr´ızen´ı a hydraulické válce byla pouˇzita technologie nav´ıjeného kompozitu. Pouˇzit´ı uhl´ıkového kompozitu vyrobeného z polotovaru prepreg autoklávovou technologi´ı je v souˇcasnosti t´ım nejlepˇs´ım, co v kompozitových konstrukc´ıch existuje a co se pouˇz´ıvá u velkých dopravn´ıch letadel. Tato technologie umoˇzˇnuje minimalizovat hmotnost a maximalizovat mechanické vlastnosti kompozitu [8].

Letoun UL-39 Albi II vycház´ı z p˚uvodn´ı verze UL-39 Albi, má ale jiný pohon a zmˇenˇené parametry. Je koncipován jako cviˇcný letoun pro budouc´ı vojenské piloty. Pohon je realizo- ván pomoc´ı turbohˇr´ıdelového motoru. Maximáln´ı vzletová hmotnost bude vyˇsˇs´ı (890 kg) oproti pˇredchoz´ı verzi (472,5 kg) [7].

C´ılem této práce je provést rekonstrukci kˇr´ıdla pro vyˇsˇs´ı vzletovou hmotnost a vyˇsˇs´ı letové násobky pˇri zachován´ı obrysu kˇr´ıdla p˚uvodn´ı verze letounu. V prvn´ı ˇcásti bude analyzován potˇrebný prostor v kˇr´ıdle, který bude vyuˇzit pro instalaci zvˇetˇsené zásoby paliva. V dalˇs´ı ˇcásti bude proveden výpoˇcet zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdla pro zadané zvˇetˇsené letové násobky a vzletovou hmotnost.

Dále budou navrˇzeny úpravy konstrukce kˇr´ıdla a dimenzován´ı kˇr´ıdla pro upravené zat´ıˇzen´ı.

(11)

2. Vstupn´ı parametry

V této ˇcásti jsou uvedeny vstupn´ı parametry letounu, které byly zadány (základn´ı technická data) nebo stanoveny z 3D modelu kˇr´ıdla (prostory v kˇr´ıdle).

2.1 Z´ akladn´ı technick´ a data letounu UL-39 Albi II

N´ıˇze jsou zobrazeny z´akladn´ı technick´e parametry letounu.

Tabulka 2.1: Z´akladn´ı technick´e parametry letounu UL-39 Albi II

rozpˇet´ı 7,22 m

d´elka 7,71 m

v´yˇska 3,06 m

plocha kˇr´ıdla 8,899 m²

maxim´aln´ı vzletov´a hmotnost 890 kg

stˇredn´ı aerodynamick´a tˇetiva 1,306 m

maximáln´ı návrhová rychlost strmého letu 468 km/h

p´adov´a rychlost 110 km/h

pádová rychlost s plnˇe vysunutými vztlakovými klapkami 95 km/h

Obr´azek 2.1: Z´akladn´ı rozmˇery letounu [12]

(12)

2.2 Anal´ yza prostoru v kˇ r´ıdle vyuˇ ziteln´ eho pro uloˇ zen´ı zvˇ etˇ sen´ e z´ asoby paliva

Pro zjiˇstˇen´ı vyuˇzitelného objemu v kˇr´ıdle byl poskytnut k této práci 3D model kˇr´ıdla UL-39 Albi. Pro koncept UL-39 Albi II s turbohˇr´ıdelovým motorem je nutné um´ıstit do kˇr´ıdla dalˇs´ı nádrˇze. N´ıˇze jsou uvedeny hlavn´ı zadané parametry.

Tabulka 2.2: Srovn´an´ı z´akladn´ıch parametr˚u UL-39 Albi a UL-39 Albi II

Parametr UL-39 Albi UL-39 Albi II

Max. vzletov´a hmotnost [kg] 472,5 890

Objem n´adrˇz´ı [l] 112 180–240

Max. provozn´ı obratov´e n´asobky [1] +4/-2 +6/-3

Na obrázku n´ıˇze lze vidˇet um´ıstˇen´ı nádrˇz´ı v p˚uvodn´ı verzi letounu UL-39 Albi, tyto prostory jsou zvýraznˇeny modrou barvou. P˚uvodn´ı nádrˇze byly uloˇzeny v prostoru od nábˇeˇzné hrany kˇr´ıdla do hlavn´ıho nosn´ıku mezi koˇrenovým a druhým ˇzebrem.

Obr´azek 2.2: Rozvrˇzen´ı prostor˚u v kˇr´ıdle

Pro splnˇen´ı poˇzadavku na zvˇetˇsen´ı objemu nádrˇz´ı byl zjiˇst’ován objem dutin v kˇr´ıdle, které vyhovuj´ı na uloˇzen´ı potˇrebného mnoˇzstv´ı paliva. Prostor pro uloˇzen´ı paliva byl volen tak, aby neomezoval funkci jiných systém˚u, které jsou uloˇzeny v kˇr´ıdle.

Výsledné zvolené prostory pro um´ıstˇen´ı nádrˇz´ı jsou na obrázku 2.2 zobrazeny ˇcervenou a modrou barvou. ˇCervenˇe jsou zvýraznˇeny novˇe zvolené prostory, modˇre prostory z p˚uvodn´ı verze.

Um´ıstˇen´ı palivových nádrˇz´ı u konce kˇr´ıdla má pˇr´ıznivý vliv na zat´ıˇzen´ı. Vztlaková s´ıla a zejména ohybový moment p˚usob´ıc´ı v m´ıstˇe uchycen´ı kˇr´ıdla k trupu, je sn´ıˇzen vlivem t´ıhy paliva um´ıstˇeného na konci kˇr´ıdla. Nevýhodou um´ıstˇen´ı palivových nádrˇz´ı je zhorˇsen´ı manévrovac´ıch schopnost´ı letounu, respektive zvýˇsen´ı momentu setrvaˇcnosti k podélné ose.

(13)

2.3. Aerodynamick´e charakteristiky

Objemy a jejich oznaˇcen´ı dle obr´azku 2.2 jsou shrnuty v tabulce 2.3. N´ahradn´ı objemy dutin byly vytvoˇreny a zmˇeˇreny pomoc´ı programu NX.

Tabulka 2.3: Vyuˇziteln´e prostory pro uloˇzen´ı paliva

Oznaˇcen´ı prostoru a b c d e celkem

Objem [l] 107,9 40,6 40,9 72,7 38,1 300,2

V dalˇs´ım návrhu nen´ı uvaˇzováno vyuˇzit´ı prostoru na palivo v koncových vˇretenech. Mnoˇzstv´ı paliva, které by bylo moˇzné uloˇzit do vˇsech vyˇsetˇrovaných prostor˚u, výraznˇe pˇrevyˇsuje poˇzada- vek. Pro dalˇs´ı výpoˇcet jsou tedy zvoleny prostory pro uloˇzen´ı paliva na obrázku 2.2 oznaˇcené jako a, b, c, d.

Výsledný souˇcet zvolených objem˚u a, b, c, d - celkem 262 l splˇnuje a pˇrevyˇsuje poˇzadavek na um´ıstˇen´ı 180–240 l paliva.

2.3 Aerodynamick´ e charakteristiky

2.3.1 Z´akladn´ı aerodynamick´e charakteristiky letounu

V tabulce n´ıˇze jsou uvedeny základn´ı aerodynamické charakteristiky letounu pˇrevzaté ze zprávy [12].

Tabulka 2.4: Z´akladn´ı aerodynamick´e charakteristiky letounu UL-39 Albi II

max. souˇcinitel vztlaku letounu bez klapek 1,699

max. souˇcinitel vztlaku letounu s vychýlenými klapkami – 15^◦ 1,918 max. souˇcinitel vztlaku letounu s vychýlenými klapkami – 35^◦ 2,299 stoupán´ı vztlakové ˇcáry kˇr´ıdla bez klapek 4,161 1/rad stoupán´ı vztlakové ˇcáry kˇr´ıdla s vychýlenými klapkami – 15^◦ 5,028 1/rad stoupán´ı vztlakové ˇcáry kˇr´ıdla s vychýlenými klapkami – 35^◦ 5,147 1/rad

´

uhel nulov´eho vztlaku kˇr´ıdla bez klapek −3, 6^◦

´

uhel nulového vztlaku kˇr´ıdla s vychýlenými klapkami – 15^◦ −8, 5^◦

´

uhel nulového vztlaku kˇr´ıdla s vychýlenými klapkami – 35^◦ −13, 7^◦

souˇcinitel klopiv´eho momentu letounu bez VOP -0,0939

souˇcinitel klopivého momentu letounu bez VOP s vychýlenými klapkami – 15^◦ -0,283 souˇcinitel klopivého momentu letounu bez VOP s vychýlenými klapkami – 35^◦ -0,51

(14)

2.3.2 Rozloˇzen´ı aerodynamick´ych souˇcinitel˚u po polorozpˇet´ı kˇr´ıdla

V grafech n´ıˇze jsou zobrazeny rozloˇzen´ı aerodynamick´ych souˇcinitel˚u po polorozpˇet´ı kˇr´ıdla. Tyto z´avislosti byly pˇrevzaty z [11].

Obrázek 2.3: Rozloˇzen´ı lokáln´ıho souˇcinitele vztlaku pro nulový vztlak kˇr´ıdla Cl0

-0,060 -0,050 -0,040 -0,030 -0,020 -0,010 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

Cl0[1] z [m]

Obr´azek 2.4: Norm´an´ı rozloˇzen´ı souˇcinitele vztlaku po polorozpˇet´ı kˇr´ıdla C_ln

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

Cln[1]

z [m]

Lokáln´ı souˇcinitel klopivého momentu pˇri nulovém vztlaku byl pˇrevzat ze zpr´avy [11] C_m0=

−0, 0736.

(15)

2.3. Aerodynamick´e charakteristiky

N´ıˇze je zobrazena aerodynamick´a pol´ara kˇr´ıdla.

Obrázek 2.5: Aerodynamická polára kˇr´ıdla

-1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22

CLW [1]

CDW [1]

(16)

3. Poˇ zadavky stavebn´ıch pˇ redpis˚ u

Letoun UL-39 Albi byl navrˇzen pro provoz v kategorii ultralehkých letoun˚u ˇr´ızených aerodyna- micky, tedy ve shodˇe se stavebn´ım pˇredpisem UL 2. Tento letoun zároveˇn splˇnuje poˇzadavky pˇredpisu CS-VLA. Letoun UL-39 Albi II svou vzletovou kategori´ı jiˇz spadá do kategorie nor- máln´ı, respektive pro tuto kategorii mus´ı být splnˇeny poˇzadavky dané stavebn´ım pˇredpisem CS-23 – Amendment 5.

Evropská agentura pro bezpeˇcnost letectv´ı zveˇrejnila dne 23.6.2016 rozhodnut´ı o reorganizaci pˇredpisu CS-23[5]. U tohoto rozhodnut´ı jsou uvedeny AMC normy, které poskytuj´ı pˇrijatelné zp˚usoby pr˚ukazu souladu s poˇzadavky pˇredpisu CS-23 – Amendment 5. AMC normy k pˇred- pisu CS-23 uvádˇej´ı, ˇze certifikaˇcn´ı specifikace a AMC normy pro velmi lehké letouny CS-VLA se povaˇzuj´ı za pˇrijatelný prostˇredek k prokázán´ı souladu s CS-23 – Amendment 5 v rozsahu definovaném v CS-VLA 1

”Platnost”a CS-VLA 3

”Kategorie letoun˚u”. CS-23 – Amendment 3 se povaˇzuje za pˇrijatelný prostˇredek k prokázán´ı souladu s CS-23 – Amendment 5.

V této kapitole jsou vypsány úseky potˇrebné pro výpoˇcet zat´ıˇzen´ı dle pˇredpisu CS-23 – Amendment 5 [1] a CS-23 – Amendment 3 [2].

3.1 Platnost a kategorie letounu

3.1.1 Pˇredpis CS-23

CS 23.2000 Platnost Tento pˇredpis letové zp˚usobilosti v normáln´ı kategorii (normal) plat´ı pro letouny v uspoˇrádán´ı s devatenácti nebo ménˇe sedadly mimo sedadla pilot˚u a se schválenou maximáln´ı vzletovou hmotnost´ı 8 618 kg (19 000 lb) nebo niˇzˇs´ı.

CS 23.2005 Kategorie letoun˚u Letoun UL-39 Albi II patˇr´ı dle pˇredpisu CS-23 do kategorie 1 – letouny v uspoˇrádán´ım s 0 aˇz 1 sedadly mimo sedadla pilot˚u a do kategorie pomalé rychlosti – pro letouny s maximáln´ı n´avrhovou cestovn´ı rychlost´ı v_{N O} a maximáln´ı provozn´ı rychlosti vM O ≤250 knots = 463 km/h. Dále patˇr´ı do akrobatické kategorie, kde je proveden´ı jakéhokoliv manévru bez omezen´ı, kromˇe tˇech omezen´ı, které jsou uvedeny v ˇcásti G pˇredpisu CS-23 – Amendment 5 [1].

3.1.2 Pˇredpis CS-VLA [3]

CS-VLA 1 Platnost

”Tento pˇredpis letové zp˚usobilosti plat´ı pro letouny s jedn´ım motorem (záˇzehovým nebo vznˇetovým) maj´ıc´ı ne v´ıce neˇz dvˇe sedadla, s maximáln´ı certifikovanou vzletovou hmotnost´ı ne v´ıce neˇz 750 kg a pádovou rychlost´ı v pˇristávac´ı konfiguraci ne vyˇsˇs´ı neˇz 83 km/h (45 uzl˚u)(CAS), které jsou schváleny pouze pro denn´ı VFR lety (Viz AMC VLA 1).”

CS-VLA 3 Kategorie letoun˚u

”Tyto CS-VLA plat´ı pro letouny urˇcené pouze pro neakro- batický provoz. Neakrobatický provoz zahrnuje:

(a) Vˇsechny obraty moˇzn´e pˇri norm´aln´ım letu;

(b) Pády (s výjimkou ostrých pád˚u); a

(17)

3.2. Souˇcinitel bezpeˇcnosti, pevnost a deformace [2]

(c) Horizontáln´ı osmy, sv´ıˇcky a ostré zatáˇcky s úhlem náklonu ne vyˇsˇs´ım neˇz 60^◦.”

Vzhledem k tomu, ˇze CS-VLA 1

”Platnost”a CS-VLA 3

”Kategorie letoun˚u”nejsou splnˇeny pro letoun UL-39 Albi II, bude d´ale uvaˇzov´an pouze pˇredpis CS-23.

3.2 Souˇ cinitel bezpeˇ cnosti, pevnost a deformace [2]

CS 23.303 Souˇcinitel bezpeˇcnosti

”Pokud nen´ı stanoveno jinak, mus´ı b´yt pouˇz´ıv´an souˇci- nitel bezpeˇcnosti hodnoty 1,5.”

CS 23.305 Pevnost a deformace

(a) ”Konstrukce mus´ı být schopna snáˇset provozn´ı zat´ıˇzen´ı bez výskytu ˇskodlivých trvalých deformac´ı. Pˇri kaˇzdém zat´ıˇzen´ı aˇz do provozn´ıho zat´ıˇzen´ı nesm´ı deformace naruˇsit bezpeˇcný provoz.”

(b) ”Konstrukce mus´ı být schopna snáˇset poˇcetn´ı zat´ıˇzen´ı bez poruˇsen´ı po dobu nejménˇe 3 sekund, mimo lokáln´ı poruchy nebo konstrukˇcn´ı nestability, které se vyskytnou v rozmez´ı provozn´ıho a poˇcetn´ıho zat´ıˇzen´ı, ale které jsou pˇr´ıpustné jen v pˇr´ıpadˇe, ˇze konstrukce odolá poˇzadovanému poˇcetn´ımu zat´ıˇzen´ı po dobu nejménˇe 3 sekund. Pokud je ale pr˚ukaz pev- nosti provádˇen dynamickými zkouˇskami napodobuj´ıc´ımi skuteˇcné podm´ınky zat´ıˇzen´ı, doba 3 sekund se neuplatˇnuje.”

3.3 Speci´ aln´ı souˇ cinitel´ e bezpeˇ cnosti [2]

CS 23.619 Zvl´aˇstn´ı souˇcinitele

”Souˇcinitel bezpeˇcnosti stanovený v CS 23.303 mus´ı být násoben nejvyˇsˇs´ımi pˇr´ısluˇsnými zvláˇstn´ımi souˇciniteli bezpeˇcnosti stanovenými v CS 23.621 aˇz 23.625 pro kaˇzdou ˇcást konstrukce, jej´ıˇz pevnost:

(1) Je nejist´a;

(2) Se pravdˇepodobnˇe zhorˇs´ı bˇehem provozu pˇred bˇeˇznou pl´anovanou v´ymˇenou; nebo

(3) Má znaˇcný rozptyl v d˚usledku nejistot ve výrobn´ım procesu nebo v kontroln´ıch postupech.”

CS 23.623 Souˇcinitele pro uloˇzen´ı

(a) ”Kaˇzdá souˇcást, která má v˚uli (volné uloˇzen´ı) a je vystavena ráz˚um nebo vibrac´ım, mus´ı m´ıt dostateˇcnˇe velký souˇcinitel pro uloˇzen´ı respektuj´ıc´ı vlivy normáln´ıho vzájemného pohybu.”

(b) ”U závˇes˚u ˇr´ıdic´ıch ploch a spoj˚u systému ˇr´ızen´ı postaˇc´ı ke splnˇen´ı poˇzadavk˚u odstavce (a) vyhovˇen´ı souˇcinitel˚um stanoveným v CS 23.657 a 23.693.”

CS 23.625 Souˇcinitele pro spoje

”Na kaˇzdé spoje (ˇcást nebo koncovka pouˇzité ke spojen´ı jedné ˇcásti konstrukce ke druhé) se vztahuj´ı následuj´ıc´ı poˇzadavky:

(a) Pro kaˇzdý spoj, jehoˇz pevnost nen´ı ovˇeˇrena zkouˇskami provozn´ım a poˇcetn´ım zat´ıˇzen´ım napodobuj´ıc´ımi skuteˇcné namáhán´ı spoje a pˇrilehlé konstrukce, mus´ı být pouˇzit souˇcinitel pro spoje alespoˇn 1,15 pro kaˇzdou ˇcást:

(1) spoje;

(2) prostˇredku uchycen´ı; a (3) uloˇzen´ı spojen´ych ˇc´ast´ı.

(18)

(b) Souˇcinitel pro spoje se nemus´ı pouˇz´ıt pro návrhy spoj˚u zaloˇzené na d˚ukladných podkladech ze zkouˇsek (jako jsou souvislé kovové pˇreplátované spoje, svaˇrované spoje a ˇsikmé spoje ve dˇrevˇe).

(c) U kaˇzdého integráln´ıho spoje mus´ı být ˇcást povaˇzována za spojovac´ı aˇz k bodu, ve kterém se vlastnosti pr˚uˇrezu stávaj´ı typickými pro daný ˇclen.

(d) U kaˇzdého sedadla, lehátka, bezpeˇcnostn´ıho pásu a popruhu mus´ı být prokázáno výpoˇctem, zkouˇskou nebo oboj´ım, ˇze jejich pˇripevnˇen´ı ke konstrukci je schopno pˇrenáˇset setrvaˇcné s´ıly, stanovené v CS 23.561 a vynásobené souˇcinitelem pro spoje 1,33.”

3.4 Letov´ a zat´ıˇ zen´ı, n´ avrhov´ e rychlosti letu [2]

CS 23.331 Symetrick´e letov´e podm´ınky

(a) ”Pˇrimˇeˇrené vyvaˇzuj´ıc´ı zat´ıˇzen´ı vodorovných ocasn´ıch ploch mus´ı být vypoˇc´ıtáno racionál- n´ım nebo konzervativn´ım zp˚usobem, který stanov´ı zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdla a lineárn´ı setrvaˇcné zat´ı- ˇ

zen´ı, odpov´ıdaj´ıc´ı vˇsem symetrickým letovým pˇr´ıpad˚um uvedeným v CS 23.331 aˇz 23.341.

(b) Pˇr´ır˚ustky zat´ıˇzen´ı vodorovných ocasn´ıch ploch od obrat˚u a poryv˚u mus´ı být uvedeny do rov- nováhy úhlovými setrvaˇcnými silami letounu racionáln´ım nebo konzervativn´ım zp˚usobem.

(c) Pˇri stanoven´ı letových zat´ıˇzen´ı mus´ı být vzato v úvahu vzájemné ovlivnˇen´ı aerodynamických ploch.

CS 23.333 Letov´a ob´alka

(a) ”Vˇseobecnˇe. Pevnostn´ı poˇzadavky této Hlavy mus´ı být splnˇeny pro kaˇzdou kombinaci rychlosti letu a násobku zat´ıˇzen´ı v rámci letové obálky vˇcetnˇe jejich hranic (podobné té, která je znázornˇena v pododstavci (d)), která pˇredstavuje obálku letového zat´ıˇzen´ı v podm´ınkách urˇcených podm´ınkami obrat˚u uvedenými v pododstavci (b) a podm´ınkami poryv˚u uvedenými v pododstavci (c).”

(b) ”Obratová obálka. Pˇredpokládá se, ˇze kromˇe pˇr´ıpad˚u, které jsou omezeny maximáln´ımi (sta- tickými) souˇciniteli vztlaku, je letoun vystaven symetrickým obrat˚um, ze kterých vyplynou následuj´ıc´ı provozn´ı násobky zat´ıˇzen´ı:

(1) Kladn´y n´asobek zat´ıˇzen´ı pˇri obratech, jak je stanoven v CS 23.337 pˇri vˇsech rychlostech aˇz do VD;

(2) Záporný násobek zat´ıˇzen´ı pˇri obratech, jak je stanoven v CS 23.337 pˇri rychlosti V_C; (3) Násobky mˇen´ıc´ı se lineárnˇe s rychlost´ı od stanovené hodnoty pˇri V_C do 0,0 pˇri V_D – pro letouny kategorie normáln´ı a pro sbˇernou dopravu; a do -1,0 pˇri V_D – pro letouny kategorie akrobatická a cviˇcná.”

(c) ”Poryvov´a ob´alka

(1) Pˇredpokládá se, ˇze letoun je ve vodorovném letu vystaven symetrickým vertikáln´ım poryv˚um. Výsledné provozn´ı násobky zat´ıˇzen´ı mus´ı odpov´ıdat tˇemto podm´ınkám:

(i) Pˇri rychlosti V_C mus´ı být vzaty v úvahu kladné (nahoru) i záporné (dol˚u) poryvy o rychlosti 50 ft/s od nulové výˇsky do výˇsky 6 096 m (20 000 ft) nad hladinou moˇre. Rychlost poryvu sm´ı být lineárnˇe sniˇzována z 50 ft/s v nadmoˇrské výˇsce 6 096 m (20 000 ft) na hodnotu 25 ft/s ve výˇsce 15 240 m (50 000 ft); a

(19)

3.4. Letová zat´ıˇzen´ı, návrhové rychlosti letu [2]

(ii) Pˇri rychlosti V_D mus´ı být vzaty v úvahu kladné i záporné poryvy o intenzitˇe 25 ft/s od nulové výˇsky do výˇsky 6 096 m (20 000 ft) nad hladinou moˇre. Rychlost poryvu sm´ı být lineárnˇe sniˇzována z 25 ft/s v nadmoˇrské výˇsce 6 096 m (20 000 ft) na hodnotu 12,5 ft/s ve výˇsce 15 240 m (50 000 ft).

(iii) Nav´ıc u letoun˚u kategorie pro sbˇernou dopravu mus´ı být vzaty v úvahu kladné (nahoru) a záporné (dol˚u) poryvy v turbulentn´ım ovzduˇs´ı o rychlosti 66 ft/s pˇri rychlosti VB od nulové výˇsky do 6 096 m (20 000 ft) nad hladinou moˇre. Rychlost poryvu se sm´ı sniˇzovat lineárnˇe z 66 ft/s v nadmoˇrské výˇsce 6 096 m (20 000 ft) na hodnotu 38 ft/s ve výˇsce 15 240 m (50 000 ft).

(2) Mus´ı b´yt splnˇeny n´asleduj´ıc´ı pˇredpoklady:

(i) Poryv m´a tvar:

U = U_de 2 ·

1 − cos2πs 25¯c

(3.1) kde:

s = vzd´alenost vl´etnut´ı do poryvu (ft);

c¯ = stˇredn´ı geometrick´a tˇetiva kˇr´ıdla (ft); a

U_de = rychlost poryvu odvozen´a podle pododstavce (1) line´arnˇe s rych- lost´ı mezi VC a VD

(ii) N´asobky zat´ıˇzen´ı pˇri poryvu se mezi rychlost´ı V_C a V_D mˇen´ı line´arnˇe.”

(d) ”Letov´a ob´alka”

Obrázek 3.1: Letová obálka [2]

CS 23.335 N´avrhov´e rychlosti letu

”S výjimkou údaj˚u uvedených v pododstavci (a)(4) jsou zvolené návrhové rychlosti ekvivalentn´ı rychlosti letu (EAS).

(a) N´avrhov´a cestovn´ı rychlost V_C. Pro V_C plat´ı n´asleduj´ıc´ı ustanoven´ı:

(1) V_C (v uzlech) nesm´ı b´yt menˇs´ı neˇz:

(20)

(i) 33 ^pW/S (pro letouny kategorie normáln´ı, cviˇcná a pro sbˇernou dopravu); a (ii) 36^pW/S (pro letouny kategorie akrobatická). kde W/S = ploˇsné zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdla

pˇri maximáln´ı návrhové vzletové hmotnosti lb/ft2.

(2) Pro hodnoty W/S vˇetˇs´ı neˇz 20 mohou b´yt souˇcinitele (33 a 36) sn´ıˇzeny line´arnˇe s W/S na hodnotu 28,6 pro W/S = 100.

(3) V_C nemus´ı být v nulové nadmoˇrské výˇsce vˇetˇs´ı neˇz 0,9 V_H.

(4) V nadmoˇrských výˇskách, ve kterých je stanovena rychlost prostˇrednictv´ım MD, m˚uˇze být zvolena hodnota cestovn´ı rychlosti omezená stlaˇcitelnost´ı, MC.

(b) Návrhová rychlost strm´eho letu VD. Pro VD plat´ı následuj´ıc´ı ustanoven´ı:

(1) VD/MD nesm´ı b´yt menˇs´ı neˇz 1,25 VC/MC;a

(2) Je-li VCmin minimáln´ı poˇzadovaná návrhová cestovn´ı rychlost, nesm´ı b´yt VD menˇs´ı neˇz:

(i) 1,40 VCmin pro letouny kategorie norm´aln´ı a pro sbˇernou dopravu;

(ii) 1,50 V_Cmin pro letouny kategorie cviˇcn´a; a (iii) 1,55 V_Cmin pro letouny kategorie akrobatick´a.

(3) Pro hodnoty W/S vˇetˇs´ı neˇz 20 mohou být souˇcinitel´e u VCmin uvádˇené v pododstavci (2) sn´ıˇzeny lineárnˇe s W/S na hodnotu 1,35 pro W/S = 100.

(4) Vyhovˇen´ı poˇzadavk˚um uvedeným v pododstavc´ıch (1) a (2) nen´ı nutné prokazovat v tom pˇr´ıpadˇe, je-li VD/MD zvolena tak, ˇze nejmenˇs´ı hodnota v rozpˇet´ı rychlost´ı mezi VC/MC a VD/MD je vˇetˇs´ı z následuj´ıc´ıch hodnot:

(i) Výsledná zvýˇsen´ı rychlosti, které vznikne, kdyˇz se letoun potlaˇc´ı z poˇcáteˇcn´ıch podm´ınek ustáleného letu pˇri VC/MC a polet´ı 20 sekund po dráze sklonˇené proti p˚uvodn´ı dráze letu o 7,5^◦ dol˚u, a potom se vybere s násobkem zat´ıˇzen´ı 1,5 (pˇr´ı- r˚ustkem zrychlen´ı 0,5g). Aˇz do zahájen´ı vyb´ırán´ı se mus´ı pˇredpokládat pouˇzit´ı nejménˇe 75% maximáln´ıho trvalého výkonu u p´ıstových motor˚u a maximáln´ıho cestovn´ıho výkonu u turb´ınových motor˚u, nebo výkonu potˇrebného pro dosaˇzen´ı V_C/M_C u obou druh˚u motor˚u v pˇr´ıpadˇe, ˇze je menˇs´ı; v tomto bodˇe (tj. pˇri zahájen´ı vyb´ırán´ı) m˚uˇze být výkon sn´ıˇzen a mohou být pouˇzity pilotem ovládané prostˇredky ke zvýˇsen´ı odporu; a

(ii) 0,05 Machova ˇc´ısla pro letouny kategorie normáln´ı, cviˇcná a akrobatická (v nad- moˇrských výˇskách, ve kter´ych je stanovena M_D);

(iii) 0,07 Machova ˇc´ısla pro letouny kategorie pro sbˇernou dopravu (v nadmoˇrských výˇskách, ve kter´ych je stanovena M_D), pokud nen´ı pouˇzito racionáln´ı analýzy, zahrnuj´ıc´ı úˇcinky automatických systém˚u, ke stanoven´ı niˇzˇs´ıho rozd´ılu hodnot.

Pokud je uˇzito racionáln´ı analýzy, mus´ı být nejmenˇs´ı hodnota rozd´ılu rychlost´ı dostateˇcná s ohledem na atmosférické zmˇeny (takové, jako horizontáln´ı poryvy a pr˚unik tryskového proudˇen´ı (jet stream) nebo studených front), chyby pˇr´ıstroj˚u, odchylky pˇri výrobˇe draku letounu a nesm´ı být niˇzˇs´ı neˇz 0,05 Machova ˇc´ısla.

(c) Návrhová obratov´a rychlost VA. Pro VA plat´ı následuj´ıc´ı ustanoven´ı:

(1) VA nesm´ı b´yt menˇs´ı neˇz Vs

√n , kde:

(i) V_s je vypoˇctená pádová rychlost se zasunutými vztlakovými klapkami pˇri návr- hové hmotnosti obvykle stanovená pro maximáln´ı souˇcinitel normálové s´ıly le- tounu CN A; a

(ii) n je provozn´ı násobek zat´ıˇzen´ı pˇri obratech pouˇzitý v návrhu.

(21)

(2) Hodnota V_A nemus´ı pˇrevyˇsovat hodnotu V_C pouˇzitou v n´avrhu.

(d) Návrhová rychlost pˇri maximáln´ı intenzitˇe poryv˚u V_B. Pro V_B plat´ı následuj´ıc´ı ustanoven´ı:

(1) VB nesm´ı být menˇs´ı neˇz rychlost stanovená pr˚useˇc´ıkem pˇr´ımek pˇredstavuj´ıc´ıch ma- ximáln´ı kladn´y vztlak C_{N M AX} a rychlost poryvu v turbulentn´ım ovzduˇs´ı v poryvovém V-n diagramu, nebo V_S1√

n_g, podle toho, kter´a je menˇs´ı, kde:

(i) ng je kladný násobek zat´ıˇzen´ı letounu pˇri poryvu pˇri rychlosti VC (stanovený v souladu s CS 23.341) a s uvaˇzován´ım vybrané hmotnosti;

(ii) VS1je pádová rychlost se zasunutými vztlakovými klapkami s uvaˇzován´ım vybrané hmotnosti.

(2) V_B nemus´ı b´yt vˇetˇs´ı neˇz V_C.”

CS 23.337 Provozn´ı n´asobky zat´ıˇzen´ı pˇri obratech

(a) ”Kladný provozn´ı násobek zat´ıˇzen´ı pˇri obratech (n) nesm´ı být menˇs´ı neˇz:

(1)

2, 1 + 24000 W + 10000

pro letouny kategori´ı normáln´ı a pro sbˇernou dopravu (kde W = maximáln´ı návrhová vzletová hmotnost v lb), n nemus´ı být vˇetˇs´ı neˇz 3,8;

(2) 4,4 pro letouny cviˇcn´e kategorie; nebo (3) 6,0 pro letouny akrobatick´e kategorie.

(b) Záporný provozn´ı násobek zat´ıˇzen´ı pˇri obratech nesm´ı být menˇs´ı neˇz:

(1) 0,4krát kladný násobek – pro letouny kategorie normáln´ı, cviˇcná a pro sbˇernou dopravu;

(2) 0,5krát kladný násobek – pro letouny akrobatické kategorie.

(c) Niˇzˇs´ı hodnoty provozn´ıch násobk˚u, neˇz jsou stanoveny v tomto odstavci, sm´ı být pouˇzity, pokud konstrukˇcn´ı proveden´ı letounu znemoˇzˇnuje stanovené hodnoty násobk˚u pˇrekroˇcit za letu.”

CS 23.341 N´asobky zat´ıˇzen´ı pˇri poryvech

(a) ”Kaˇzdý letoun mus´ı být navrˇzen pro zat´ıˇzen´ı kaˇzdé nosné aerodynamické plochy zp˚usobené poryvy specifikovanými v CS 23.333 (c).

(b) Poryvová zat´ıˇzen´ı pro konfigurace kachna nebo tandemové kˇr´ıdlo mus´ı být vypoˇcteny pomoc´ı racionáln´ı analýzy nebo smˇej´ı být vypoˇcteny podle odstavce (c) tohoto odstavce s podm´ınkou, ˇ

ze výsledná ˇcistá zat´ıˇzen´ı jsou konzervativn´ı s ohledem na kritéria poryv˚u podle CS 23.333 (c).

(c) Nen´ı-li k dispozici racionálnˇejˇs´ı výpoˇcet, mus´ı být násobky zat´ıˇzen´ı pˇri poryvech vypoˇcteny následovnˇe:

n = 1 ±kgρ0U_deV a

2(W/S) (3.2)

(22)

kde

k_g= _5,3+µ^0,88µ^g

g = zm´ırˇnuj´ıc´ı souˇcinitel poryvu;

µ_g= ^2(W/S)

ρ ¯Cag = hmotnostn´ı pomˇer letounu;

U_de = odvozen´e rychlosti poryv˚u podle CS 23.333 (c) (m/s);

ρ₀ = hustota vzduchu na hladinˇe moˇre (kg/m³);

W/S = ploˇsn´e zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdla od hmotnosti letounu pˇri vybran´em pˇr´ıpadu zat´ıˇzen´ı (N/m²);

C¯ = stˇredn´ı geometrick´a tˇetiva (m);

g = gravitaˇcn´ı zrychlen´ı (m/s²);

V = ekvivalentn´ı rychlost letu letounu (EAS) (m/s); a;

a = sklon kˇrivky souˇcinitele normálov´e s´ıly C_{N A} na radián, zavede-li se racionáln´ı metodou souˇcasné p˚usoben´ı poryvových zat´ıˇzen´ı na kˇr´ıdla a vodorovné ocasn´ı plochy. Sklon kˇrivky vztlaku kˇr´ıdla CL

na radián m˚uˇze být pouˇzit, kdyˇz se poryvové zat´ıˇzen´ı pouˇzije pouze na kˇr´ıdla a poryvová zat´ıˇzen´ı vodorovných ocasn´ıch ploch se berou jako zvláˇstn´ı pˇr´ıpad zat´ıˇzen´ı.”

CS 23.343 N´avrhov´e zat´ıˇzen´ı palivem

(a) ”Uvaˇzované kombinace zat´ıˇzen´ı mus´ı zahrnovat vˇsechna zat´ıˇzen´ı palivem od nulového po maximáln´ı zat´ıˇzen´ı palivem.

(b) Je-li palivo neseno v kˇr´ıdlech, mus´ı být stanovena maximáln´ı dovolená hmotnost letounu s prázdnými palivovými nádrˇzemi (nádrˇz´ı) v kˇr´ıdlech jako

”maximáln´ı hmotnost s nulovým mnoˇzstv´ım paliva v kˇr´ıdle”, jestliˇze je menˇs´ı neˇz maximáln´ı hmotnost letounu.”

CS 23.345 Zaˇr´ızen´ı pro zv´yˇsen´ı vztlaku

(a) ”Jsou-li na letounu pouˇzity vztlakové klapky nebo podobná zaˇr´ızen´ı pro zvýˇsen´ı vztlaku, po- uˇz´ıvaná pˇri vzletu, pˇribl´ıˇzen´ı na pˇristán´ı nebo pˇri pˇristán´ı, pˇredpokládá se, ˇze letoun s úplnˇe vysunutými vztlakovými klapkami pˇri rychlosti VF bude vystaven symetrickým obrat˚um a poryv˚um v rozsahu daném následuj´ıc´ımi podm´ınkami:

(1) obraty do kladn´eho provozn´ıho n´asobku zat´ıˇzen´ı 2,0; a

(2) kladné a záporné poryvy o rychlosti 7,62 m/s (25 ft/s) p˚usob´ıc´ı kolmo na dráhu letu pˇri vodorovném letu.

(b) Uvaˇzovan´a hodnota rychlosti V_F nesm´ı b´yt menˇs´ı neˇz 1,4 V_S, nebo 1,8 V_SF (vol´ı se hodnota, kter´a je vˇetˇs´ı), kde:

(1) VS je vypoˇctená pádová rychlost se zasunutými vztlakovými klapkami pˇri návrhové hmotnosti; a

(2) V_SF je vypoˇctená pádová rychlost s plnˇe vysunutými vztlakovými klapkami pˇri návr- hové hmotnosti.

Jestliˇze je vˇsak pouˇzito automatické zaˇr´ızen´ı omezuj´ıc´ı zat´ıˇzen´ı vztlakových klapek, m˚uˇze být letoun navrˇzen pro kombinace rychlosti letu a polohy vztlakových klapek, které toto zaˇr´ızen´ı dovoluje.

(c) Pˇri urˇcován´ı vnˇejˇs´ıch zat´ıˇzen´ı letounu jako celku mohou být tah vrtule, vrtulový proud i klopivé zrychlen´ı povaˇzovány za nulové.

(23)

(d) Vztlakové klapky, jejich ovládac´ı mechanismus a jejich nosná konstrukce mus´ı být navrˇzeny pro podm´ınky uvedené v pododstavci (a). Nav´ıc jsou-li vztlakové klapky plnˇe vysunuty pˇri V_F, mus´ı být pˇri výpoˇctu zvláˇst’ uvaˇzovány následuj´ıc´ı podm´ınky:

(1) ˇCeln´ı poryvy o rychlosti 7,6 m/s (25 ft/s) (EAS), kombinované s vrtulovým proudem odpov´ıdaj´ıc´ım 75% maximáln´ıho trvalého výkonu motoru; a

(2) Úˇcinek vrtulového proudu odpov´ıdaj´ıc´ıho maximáln´ımu vzletovému výkonu motoru.”

CS 23.347 Nesymetrick´e letov´e podm´ınky

(a) ”Pˇredpokládá se, ˇze letoun je vystaven nesymetrickým letovým podm´ınkám podle CS 23.349 a 23.351. Nevyváˇzené aerodynamické momenty kolem tˇeˇziˇstˇe mus´ı být vyrovnány racionál- n´ım nebo konzervativn´ım zp˚usobem s uvaˇzován´ım základn´ıch hmot, které vyvozuj´ı reakˇcn´ı setrvaˇcné s´ıly.

(b) Letouny akrobatické kategorie schválené pro provádˇen´ı rychlých (kopaných) obrat˚u (vý- krut˚u) mus´ı být konstruovány pro dalˇs´ı asymetrická zat´ıˇzen´ı, p˚usob´ıc´ı na kˇr´ıdla a vodorovné ocasn´ı plochy.”

CS 23.349 Podm´ınky klonˇen´ı

”Konstrukce kˇr´ıdla a jeho vyztuˇzen´ı mus´ı b´yt navrˇzeny pro n´asleduj´ıc´ı podm´ınky zat´ıˇzen´ı:

(a) Nesymetrické zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdel pro pˇr´ısluˇsnou kategorii letounu. Jestliˇze z tˇechto hodnot vy- plývaj´ı nereálná zat´ıˇzen´ı, klonivá zrychlen´ı smˇej´ı být z´ıskána následuj´ıc´ı modifikac´ı symet- rických letových podm´ınek podle CS 23.333 (d):

(1) Pro akrobatickou kategorii se pˇredpokládá, ˇze v bodech A a F obálky p˚usob´ı 100%

aerodynamického zat´ıˇzen´ı poloviny rozpˇet´ı kˇr´ıdla na jedné stranˇe letounu od roviny symetrie, a 60% tohoto zat´ıˇzen´ı na druhé stranˇe; a

(2) Pro letouny kategorie normáln´ı, cviˇcná a pro sbˇernou dopravu se pˇredpokládá, ˇze v podm´ınce A obálky p˚usob´ı 100% aerodynamického zat´ıˇzen´ı poloviny rozpˇet´ı kˇr´ıdla na jedné stranˇe letounu, a 75% tohoto zat´ıˇzen´ı na druhé stranˇe.

(b) Zat´ıˇzen´ı, vznikaj´ıc´ı od vychýlen´ı kˇridélek a rychlost´ı stanovených podle CS 23.455 v kombinaci s násobkem zat´ıˇzen´ı letounu o velikosti nejménˇe dvou tˇretin kladného násobku zat´ıˇzen´ı pˇri obratech, který byl pouˇzit pˇri návrhu. Jestliˇze následuj´ıc´ı hodnoty vedou na nereálná za- t´ıˇzen´ı, sm´ı být úˇcinek pohybu kˇridélek na krut kˇr´ıdla zapoˇc´ıtán pˇriˇcten´ım následuj´ıc´ıho pˇr´ı- r˚ustku k základn´ımu souˇciniteli výsledného momentu profilu nosné plochy na ˇcásti rozpˇet´ı kˇr´ıdla s kˇridélky u kritické podm´ınky stanovené podle CS 23.333 (d):

∆Cm = −0, 01δ kde: ∆Cm je pˇr´ır˚ustek souˇcinitele v´ysledn´eho momentu; a

δje v´ychylka kˇrid´elka smˇerem dol˚u ve stupn´ıch u kritick´e podm´ınky.”

(24)

4. Letov´ a zat´ıˇ zen´ı

V´ypoˇcet zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdla uveden v t´eto kapitole byl proveden v souladu s pˇredpisem CS-23 [2].

Useky pˇ´ redpisu potˇrebn´e pro tento v´ypoˇcet jsou uvedeny v pˇredchoz´ı kapitole.

4.1 Hmotnostn´ı charakteristiky

Pro sestaven´ı hmotnostn´ı obálky letounu je potˇreba vyjádˇrit hmotnosti a polohy tˇeˇziˇst’ prázd- ného letounu a variabiln´ıch poloˇzek (posádka a palivo).

V tabulce n´ıˇze jsou zobrazeny hmotnosti a polohy tˇeˇziˇst’ jednotliv´ych poloˇzek.

Tabulka 4.1: Hmotnostn´ı parametry letounu Poloˇzka m [kg] x [m]

Prázdný letoun 517,5 4,615 Pilot 1 (pˇredn´ı) 65–100 3,120 Pilot 2 (zadn´ı) 65–100 4,100 Palivová nádrˇz a 83,6 4,074 Palivová nádrˇz b 31,5 4,096 Palivová nádrˇz c 31,7 4,115 Palivová nádrˇz d 56,3 4,438

Hmotnost prázdného letounu byla odhadnuta na základˇe zadané maximáln´ı návrhové hmotnosti letounu, celkové nejvyˇsˇs´ı hmotnosti paliva a pilot˚u. Hmotnosti a polohy tˇeˇziˇst’ palivových nádrˇz´ı znaˇcených dle obrázku 2.2 byly stanoveny z 3D modelu pomoc´ı programu NX. Pro tento výpoˇcet zat´ıˇzen´ı jiˇz byly zvoleny konkrétn´ı prostory v kˇr´ıdle (oznaˇcen´e a, b, c, d), nebot’ pro ulo- ˇzen´ı poˇzadovaného mnoˇzstv´ı paliva nen´ı potˇreba vyuˇz´ıt vˇsechny prostory urˇcené v kapitole 2.

Zvolené prostory pro nádrˇze maj´ı celkový objem 262 l, coˇz pˇri hustotˇe benz´ınu 0, 75 kg/dm³ odpov´ıd´a 196, 5 kg paliva.

Uvedené polohy tˇeˇziˇst’ jsou vztaˇzeny k souˇradnicovému systému, který je zobrazen n´ıˇze.

Hmotnosti a polohy tˇeˇziˇst’ prázdného letounu a pilot˚u byly zadány. Rozsahy hmotnost´ı pilotu plat´ı s omezen´ım, ˇze celková hmotnost obou pilot˚u nemus´ı pˇresáhnout 176 kg (tato hmotnost je dána pˇredpisem CS 23). Dále byla zad´ana poloha x_b_SAT a délka stˇredn´ı aerodynamické tˇetivy bSAT:

b_SAT = 1, 306 m

xbSAT = 3, 945 m

Pˇri sestavován´ı hmotnostn´ı obálky letounu jsou urˇceny r˚uzné kombinace poloˇzek uvedených v tabulce 4.1. Ubýván´ı paliva v pr˚ubˇehu letu je uvaˇzováno od konc˚u kˇr´ıdel smˇerem k trupu.

Dle CS 23.25 je minimáln´ı hmotnost letounu dána mnoˇzstv´ım paliva potˇrebného na 1/2 hodinu provozu pˇri maximáln´ım trvalém výkonu, coˇz odpov´ıdá 30 kg. Dle poˇzadavku CS 23.343 jsou uvaˇzovány vˇsechny kombinace zat´ıˇzen´ı od nulového po max. zat´ıˇzen´ı palivem.

(25)

4.1. Hmotnostn´ı charakteristiky

Obrázek 4.1: Souˇradnicový systém [12]

Pro jednotlivé letové konfigurace, je výsledná poloha tˇeˇziˇstˇe cel´eho letounu x_T[m] vzhledem k poˇcátku souˇradnicového systému urˇcena dle vztahu:

xT =

Pm_i· x_i Pmi

(4.1) Poloha tˇeˇziˇstˇe vztaˇzena k stˇredn´ı aerodynamick´e tˇetivˇe x_T[%b_SAT]:

xT[%b_SAT] = (x_T − x_b_SAT) · 100

b_SAT (4.2)

Výsledné polohy centráˇze pro jednotlivé letové konfigurace lze vidˇet na obrázku n´ıˇze.

Obr´azek 4.2: Hmotnostn´ı ob´alka letounu

500 550 600 650 700 750 800 850 900 950

26 31 36 41 46 51

m [kg]

xT[% bSAT]

Letové případy Prázdná hmotnost

40 45

15

46 52

39

(26)

Krajn´ı letové konfigurace vyznaˇcené na hmotnostn´ı obálce, které jsou dále uvaˇzovány pro výpoˇcet zat´ıˇzen´ı:

Tabulka 4.2: Hraniˇcn´ı body hmotnostn´ı ob´alky

Konf. pos´adka palivo m [kg] x_T[m] x_T[%b_SAT]

15 pilot 1 - 65 kg + pilot 2 - 88 kg a+b+c+d 867 4,353 31,25 39 pilot 1 - 100 kg + pilot 2 - 76 kg a+b+c 835,5 4,3 27,15 40 pilot 1 - 100 kg + pilot 2 - 76 kg a+b+c+d 890 4,308 27,8 45 pilot 1 - 76 kg + pilot 2 - 100 kg a+b+c+d 890 4,334 29,82

46 pilot 1 - 65 kg ˇz´adn´e 582,5 4,448 38,53

52 pilot 1 - 100 kg ˇz´adn´e 617,5 4,373 32,76

4.2 Letov´ a ob´ alka

Vzorový výpoˇcet n´ıˇze je proveden pro letovou konfiguraci 40: maximáln´ı vzletová hmotnost.

Letová obálka je sestavena pro vˇsechny krajn´ı hmotnostn´ı konfigurace uvedené v tabulce 4.2.

4.2.1 N´avrhov´e rychlosti letu

N´avrhov´e rychlosti letu jsou n´ıˇze stanoveny podle CS 23.335.

Návrhová cestovn´ı rychlost V_C Dle pˇredpisu V_C (v uzlech) nesm´ı být menˇs´ı neˇz: 36^pW/S pro letouny kategorie akrobatick´a, kde W/S = ploˇsné zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdla pˇri maximáln´ı návrhové vzletové hmotnosti lb/ft². Pro maxim´aln´ı vzletovou hmotnost W = 890 kg = 1962,114 lb a plochu kˇr´ıdla S = 8,899 m² = 95,788 ft² tedy:

V_C_min = 36 ·^qW/S = 36 ·^q1962, 114/95, 788 = 162, 9 kts = 301, 8 km/h (4.3) N´avrhov´a cestovn´ı rychlost V_C je potom V_C = 302 km/h.

Návrhová rychlost strm´eho letu V_D Dle pˇredpisu V_D nesm´ı být menˇs´ı neˇz 1, 55 · v_cminpro letouny kategorie akrobatická.

V_D_min= 1, 55 · V_c_min = 1, 55 · 162, 9 = 252, 5 kts = 467, 7 km/h (4.4) N´avrhov´a rychlost strm´eho letu V_D je potom V_D = 468 km/h.

Návrhová obratov´a rychlost V_A Dle pˇredpisu V_Anesm´ı být menˇs´ı neˇz V_S·√

n, n je provozn´ı násobek zat´ıˇzen´ı pˇri obratech pouˇzitý v n´avrhu a VS je vypoˇctená pádová rychlost se zasunu- tými vztlakovými klapkami pˇri návrhové hmotnosti obvykle stanovená pro maximáln´ı souˇcinitel normálové s´ıly letounu, tedy:

VS=

s 2 · m · g CLmax· ρ · S =

s 2 · 890 · 9, 81

1, 699 · 1, 225 · 8, 899 = 110, 5 km/h (4.5) kde C_LW_max je max. souˇcinitel vztlaku letounu bez klapek. Návrhová min. obratová rychlost V_A je potom tedy:

V_A_min = V_S·√

n = 110, 5 ·√

6 = 270, 8 km/h (4.6)

N´avrhov´a obratov´a rychlost V_Aje potom V_A= 271 km/h.

(27)

4.2. Letov´a ob´alka

4.2.2 Provozn´ı násobky zat´ıˇzen´ı pˇri obratech Obratové násobky zat´ıˇzen´ı jsou n´ıˇze urˇceny dle CS 23.337.

Kladný provozn´ı násobek zat´ıˇzen´ı pˇri obratech (n) dle pˇredpisu nesm´ı být menˇs´ı neˇz 6,0 pro letouny akrobatické kategorie.

Pˇri návrhu tohoto letounu je pˇredpokládán max. kladný provozn´ı násobek zat´ıˇzen´ı n = +6.

Záporný provozn´ı násobek zat´ıˇzen´ı pˇri obratech dle pˇredpisu nesm´ı být menˇs´ı neˇz 0,5krát kladný násobek – pro letouny akrobatick´e kategorie, tedy: n = −0, 5 · 6 = −3.

Pˇri návrhu tohoto letounu je pˇredpokládán max. záporný provozn´ı násobek zat´ıˇzen´ı n = −3.

4.2.3 N´asobky zat´ıˇzen´ı pˇri poryvech

Podle CS 23.341 jsou n´asobky zat´ıˇzen´ı urˇceny n´asledovnˇe:

n = 1 ± k_g· ρ₀· U_de· V · C_L^α

2 · (W/S) (4.7)

µ_g = 2 · (W/S)

ρ · ¯c · C_L^α· g = 2(m/S)

ρ¯c · C_L^α = 2 · (890/8, 899)

1, 225 · 1, 265 · 4, 161 = 31, 021 (4.8)

k_g = 0, 88 · µ_g

5, 3 + µ_g = 0, 88 · 31, 021

5, 3 + 31, 021 = 0, 752 (4.9)

k_g je zm´ırˇnuj´ıc´ı souˇcinitel poryvu, µg je hmotnostn´ı pomˇer letounu,

U_de je odvozen´e rychlosti poryv˚u podle CS 23.333 (c) (m/s), ρ₀ je hustota vzduchu na hladinˇe moˇre (kg/m³),

¯c je stˇredn´ı geometrick´a tˇetiva (m), g je gravitaˇcn´ı zrychlen´ı (m/s²),

W/S ploˇsn´e zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdla od hmotnosti letounu pˇri vybran´em pˇr´ıpadu zat´ıˇzen´ı (N/m²),

V je ekvivalentn´ı rychlost letu letounu (EAS) (m/s) a C_L^α je smˇernice vztlakov´e ˇc´ary kˇr´ıdla.

Pˇri rychlosti VC mus´ı být podle CS 23.333 (c) vzaty v úvahu kladné i záporné poryvy o rychlosti 50 ft/s (15,24 m/s) a pˇri rychlosti V_D kladné i záporné poryvy o intenzitˇe 25 ft/s (7,62 m/s).

Pˇri vyˇsˇs´ıch rychlostech letu (M > 0, 4) by bylo nutn´e uvaˇzovat vliv stlaˇcitelnosti vzduchu, resp. zmˇenu stoupán´ı vztlakové ˇcáry a klopivých moment˚u s rostouc´ım Machovým ˇc´ıslem. [16]

Kontrola pˇri rychlosti V_D:

M = vD

a = 468/3, 6

340, 3 = 0, 38 (4.10)

Vzhledem k tomu, ˇze i pˇri max. rychlosti Machovo ˇc´ıslo letu nepˇresáhne hodnotu 0,4, nen´ı pˇri dalˇs´ım vypoˇctu uvaˇzována zmˇena aerodynamických charakteristik s rostouc´ı rychlost´ı letu.

(28)

N´asobek zat´ıˇzen´ı pˇri poryvu na rychlosti V_C

n = 1 ±0, 752 · 1, 225 · 15, 24 · 83, 9 · 4, 161

2 · (890 · 9, 81/8, 899) = 1 ± 2, 5 (4.11) Pro kladn´y poryv: n = 3,5

Pro z´aporn´y poryv: n = -1,5

Násobek pˇri poryvu na rychlosti V_C pˇri minimáln´ı hmotnosti (konfigurace 46) Pro kladný poryv: n = 4,54

N´asobek zat´ıˇzen´ı pˇri poryvu na rychlosti V_D

n = 1 ± 0, 752 · 1, 225 · 7, 62 · 130 · 4, 161

Násobek pˇri poryvu na rychlosti VD pˇri minimáln´ı hmotnosti (konfigurace 46) Pro kladný poryv: n = 3,74

Pro záporný poryv: n = -1,74 4.2.4 Klapkové obálky

Podle CS 23.345 jsou násobky zat´ıˇzen´ı pˇri vysunutých vztlakových klapkách urˇceny následovnˇe:

u letounu s plnˇe vysunutými vztlakovými klapkami pˇri rychlosti V_F se pˇredpokládá vystaven´ı obrat˚um do kladného provozn´ıho násobku zat´ıˇzen´ı 2,0 a kladným a záporným poryv˚um o rychlosti 7,62 m/s p˚usob´ıc´ım kolmo na dráhu letu pˇri vodorovn´em letu. Hodnota rychlosti VF nesm´ı být menˇs´ı neˇz 1,4 V_S, nebo 1,8 V_SF (vol´ı se hodnota, která je vˇetˇs´ı). Kde V_S = 110 km/h je vypoˇctená pádová rychlost se zasunutými vztlakovými klapkami (stanovena výˇse v odstavci ná- vrhová obratov´a rychlost) a VSF je pádová rychlost s plnˇe vysunutými vztlakovými klapkami (pˇri výchylce klapek 35^◦):

V_SF =

s 2 · m · g CL_maxkl35◦ · ρ · S =

s 2 · 890 · 9, 81

2, 299 · 1, 225 · 8, 899= 95 km/h (4.13) Stejnˇe tak pádová rychlost pro malé klapky (pˇri výchylce klapek 15^◦):

V_SF =

s 2 · m · g C_L

maxkl15◦ · ρ · S =

s 2 · 890 · 9, 81

1, 918 · 1, 225 · 8, 899 = 104 km/h (4.14)

VF 1min = 1, 4 · V_S = 1, 4 · 110, 5 = 154, 8 km/h (4.15)

V_{F 2}_min = 1, 8 · V_SF = 1, 8 · 95 = 171 km/h (4.16) Zvolen´a V_F je potom vyˇsˇs´ı z V_{F 1}_min a V_{F 2}_min; V_F = 171 km/h.

(29)

4.2. Letov´a ob´alka

Násobek zat´ıˇzen´ı pˇri poryvu o rychlosti 7,62 m/s na rychlosti V_F: Pro plnˇe vysunuté vztlakové klapky je stoupán´ı vztlakové ˇc´ary C_L^α

kl35◦ = 5, 147 rad⁻¹, potom:

µ_g= 2(m/S) ρ¯c · C_L^α

kl35◦

= 2 · (890/8, 899)

1, 225 · 1, 265 · 5, 147 = 25, 078 (4.17)

k_g = 0, 88 · µ_g

5, 3 + µ_g = 0, 88 · 25, 078

5, 3 + 25, 078 = 0, 726 (4.18)

n = 1 ±0, 726 · 1, 225 · 7, 62 · 47, 5 · 5, 147

Pro z´aporn´y poryv: n = 0,17

Pro malé klapky je zadané stoupán´ı vztlakové ˇc´ary C_L^α

kl15◦ = 5, 028 rad⁻¹. N´asobek zat´ıˇzen´ı pˇri poryvu pro mal´e klapky je potom:

Pro kladný poryv: n = 1,83 Pro záporný poryv: n = 0,17

Násobek pˇri poryvu na rychlosti VF pˇri minimáln´ı hmotnosti (konfigurace 46) Pro kladný poryv: n = 2,18

(30)

4.2.5 Výsledné letové obálky pro vybrané konfigurace

N´ıˇze je zobrazena letová obálka pro konfiguraci 30,40,45: max. vzletová hmotnost.

Obrázek 4.3: Letová obálka provozn´ıch násobk˚u: konfigurace 30,40,45: max. vzletová hmotnost

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

n [1]

v [km/h]

Obratová obálka Poryvová obálka

Klapková obálka (15 ͦ) Klapková obálka (35 ͦ)

Poryvová obálka při vysunutých klapkách (15 ͦ) Poryvová obálka při vysunutých klapkách (35 ͦ) Křidélkové případy

Na následuj´ıc´ı stranˇe je zobrazena letová obálka pro konfiguraci 46: min. vzletová hmotnost.

Na tomto obrázku jsou vyznaˇceny body pro dalˇs´ı výpoˇcet kritických pˇr´ıpad˚u zat´ıˇzen´ı.

(31)

4.3. Pˇr´ıpady zat´ıˇzen´ı

4.3 Pˇ r´ıpady zat´ıˇ zen´ı

Obrázek 4.4: Letová obálka provozn´ıch násobk˚u: konfigurace 46: min. vzletová hmotnost

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

n [1]

v [km/h]

Obratová obálka Poryvová obálka

Klapková obálka (15 ͦ) Klapková obálka (35 ͦ)

Poryvová obálka při vysunutých klapkách (15 ͦ) Poryvová obálka při vysunutých klapkách (35 ͦ) Křidélkové případy

1 2

3 4

5 6

7

8

10 9 11

12 13

14 15

16

17 18

19

N´ıˇze jsou definovány letové pˇr´ıpady zat´ıˇzen´ı, které jsou vyznaˇceny na obálce násobk˚u. Pro tyto konkrétn´ı body je dále proveden výpoˇcet zat´ıˇzen´ı kˇr´ıdla.

1–6 obratov´e pˇr´ıpady zat´ıˇzen´ı 7–10 poryvov´e pˇr´ıpady zat´ıˇzen´ı

11–13 klapkové pˇr´ıpady zat´ıˇzen´ı - velké klapky 14–16 klapkové pˇr´ıpady zat´ıˇzen´ı - malé klapky

17–19 kˇridélkové pˇr´ıpady zat´ıˇzen´ı (dle CS 23.349 dosazeno 2/3 kladného obratového násobku)

Pro výsledné rozloˇzen´ı vztlaku je nejprve nutné stanovit souˇcinitel vztlaku kˇr´ıdla pro pˇr´ı- sluˇsný letový pˇr´ıpad, který je urˇcen ze vztlakové s´ıly pro letoun ve vyváˇzeném stavu. Výpoˇcet vztlakové s´ıly letounu ve vyváˇzeném stavu vycház´ı ze silové a momentové rovnováhy letounu dle obrázku 4.5.

(32)

Obrázek 4.5: Momentová a silová rovnováha letounu

Ze silové rovnováhy je vztlaková s´ıla letounu ve vyváˇzeném stavu:

Lwf = m · g · n − L_h (4.20)

Vyvaˇzovac´ı s´ıla na VOP je stanovena z momentové rovnováhy k aerodynamickému stˇredu bez VOP dle obrázku 4.5:

L_h= 1

L⁰_{V OP} [M_wf + m · g · n · (x_T − x_ACwf)] (4.21) Kde:

Mwf moment k AC letounu bez VOP [Nm]

LV OP vzd´alenost AC VOP od AC letounu bez VOP [m]

x_T poloha tˇeˇziˇstˇe letounu v GSS [m]

x_ACwf poloha AC letounu bez VOP v GSS [m]

GSS je souˇradnicový systém definovaný v 4.1.

Vzd´alenost AC VOP od AC letounu bez VOP je:

L⁰_{V OP} = L_{V OP} + (x_ACw− x_ACwf) · b_SAT (4.22) Kde:

L_{V OP} vzd´alenost AC kˇr´ıdla od AC VOP [m]

xACw poloha AC kˇr´ıdla [m]

Klopiv´y moment k AC letounu bez VOP je:

Mwf = m_wf ·1

2· ρ · v²· S · b_SAT (4.23)

Kde:

m_wf souˇcinitel klopiv´eho momentu letounu bez VOP [1]