История воздухоплавания и авиации в России (июль 1914 г. - октябрь 1917 г.)

АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ АЭРОПЛАНОВ "ИЛЬЯ МУРОМЕЦ"

Об аэропланах "Илья Муромец"

Из журнала технического комитета УВВФ от 23 мая 1917 года, М 79

Председательствовал полковник Яковлев.

В заседаниях 20 и 23 мая Технический комитет ознакомился с результатами работ комиссии, производящей аэродинамическую оценку и поверочный расчет прочности аэропланов "Илья Муромец" типа Г.

Из работ упомянутой комиссии следует, что с аэродинамической стороны аэропланы "Илья Муромец" в общем удовлетворительны, но все же имеют некоторые недочеты, сводящиеся к следующему:

а) Расстояние между несущими поверхностями мало.

б) Сопротивление корпуса аэроплана, благодаря открыто стоящим моторам и добавочным троссам и проволочкам, является весьма большим.

в) Благодаря большому лобовому сопротивлению, аппарат имеет малую горизонтальную скорость. Вследствие этого и значительной нагрузки на единицу площади несущих поверхностей, аппарат принужден летать под большими углами встречи н имеет малую восходящую скорость и низкий потолок.

г) Тяга расположена ниже центра тяжести.

д) Управление в горизонтальной плоскости, благодаря принятому устройству руля н киля, является весьма грубым и может быть причиной неблагоприятных явлений.

е) Естественная продольная устойчивость аппарата не велика, что заставляет с большой осторожностью отнестись к установке пулемета на концах хвоста.

В заключение разбора аэродинамических свойств было высказано, что постройка больших аппаратов целыми сериями без подробного изучения их свойств, без лабораторных испытаний моделей н без производства аэродинамических подсчетов на заводе представляется совершенно ненормальным явлением.

Поверочный расчет прочности аэроплана показал, что наиболее слабыми частями его являются: диагональные растяжки и средние стойки главной коробки, а также шасси.

Ввиду того, что завод не мог дать регулировочного чертежа аэроплана н указать величины первоначальной, регулировочной затяжки проволок, расчет прочности аппарата был сделан при разных предположениях о величинах этой затяжки, а также при различных распределениях нагрузок между передней и задней фермами главной коробки. Однако при всех этих расчетах принималось, что аэроплан испытывает напряжение только от своего полного веса, т. е. рассматривался случай нормального горизонтального полета.

Из результатов расчетов выяснилось, что при наиболее неблагоприятном случае подсчета, т. е. прн отнесении почти всего давления воздуха целиком на заднюю ферму (давление воздуха принималось равномерным по площади крыла) и при принятии первоначальной затяжки проволок равным диаграммным усилиям оказывается следующее: напряжения в средних стойках и растяжках главной коробки, а равно и стояках шасси (прн расчете на стоянку аппарата) превосходят временные сопротивления их материала или их критическую нагрузку. В лонжеронах главной коробки напряжения достигают половины временного сопротивления.

Усилия в хвостовой ферме при повороте руля глубины на 20° близки к критическим. При отклонении руля глубины на обычные величины запас прочности в хвостовой ферме является достаточным.

При наиболее благоприятном случае подсчета, т. е. при распределении давления воздуха поровну между передней и задней фермами главкой коробки и при отсутствии предварительной затяжки (случай на практике невозможный), оказывается, что запас устойчивости стоек и запас прочности растяжек главкой коробки составляют соответственно 2,8 и 2,4. При том же распределении нагрузок, во при первоначальной затяжке растяжек до величины диаграммных усилий, запас устойчивости и прочности получается: для стоек 1,3 и для диагоналей точно также 1,3.

Если считать, что первоначальная затяжка будет лишь немного превосходить половину диаграммных усилий, что необходимо для того, чтобы обратные растяжки не болтались в полете, то запасы прочности стоек и растяжек несколько превысят полуторный.

Из сравнения вышеприведенных цифр с аналогичными же данными, определенными для аэропланов Фарман-30 и Анатра-Д, следует, что при всех равных условиях упомянутые аэропланы прочнее Муромца примерно в два раза.

Фактическая возможность полетов на аппаратах "Илья Муромец" н даже возможность выполнения на них согласно докладу капитана Журавченко, некоторых резких эволюций, заставляют предполагать, что фактическое распределение нагрузок и предварительная затяжка растяжек в этих аппаратах таковы, что аппарат при нормальных условиях полета имеет некоторый запас прочности, но, как указывалось выше, примерно в два раза меньший, чем у обычных малых аппаратов.

Так как упомянутый запас прочности является по всей вероятности весьма небольшим (как максимум можно считать 1,5), то всякие резкие эволюции на "Муромцах" уже являются для него опасными и потому совершенно недопустимыми.

На основании расчетов прочности аппаратов "Илья Муромец", комиссия, состоявшая из профессоров Фан дер Флита, Тимошенко и Ботезата, пришла к следующему заключению: