Файл: Цейтлин Г.М. Аэродинамика и динамика полета самолета с ТРД учебник.pdf

Скачать файл (20,95Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 241

Скачиваний: 17

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В летной практике режим наиболее крутого подъема (с углом наклона траектории вшах) используется редко. Значительно боль ший интерес представляет режим максимальной скороподъем ности.

Согласно уравнениям кинематических связей (6.11) скоро подъемность, или вертикальная скорость подъема:

Vy = ~ = Vsin® [м/с].

(7.19-1)

На основании выражения (7.18) располагаемую скороподъем ность, т. е. наибольшую вертикальную скорость, которая может

'50

400 800 1200 1600 2000 2400

Рис. 7.18. Располагаемая скороподъемность (пример)

быть реализована в установившемся подъеме при заданных зна чениях высоты и скорости полета, можно записать в виде

^ p =	l / s i n e p	=	^ p	[м/с].	(7.19-2)
При установившемся	подъеме	с	углом	Э т а х	самолет движется

по наиболее крутой из всех возможных траекторий, но с малой (наивыгоднейшей) скоростью и высота набирается медленно. Не которое уменьшение угла подъема позволяет значительно повы сить скорость полета и тем самым существенно увеличить скоро подъемность. Поэтому режим максимальной скороподъемности всегда соответствует скорости полета, значительно превышающей наивыгоднейшую.

Расчет располагаемой скороподъемности обычно производится по формуле (7.19-2) на основании кривых Н. Е. Жуковского или

построенных по ним графиков nxv(V).	Типичные	кривые	Vyp(V)
для ряда высот полета показаны на	рис. 7.18.	Все эти	кривые

имеют максимумы в области дозвуковых режимов полета. Харак терно, что дозвуковые максимумы Vyp на всех высотах соответ ствуют почти постоянной истинной скорости полета, которая при мерно вдвое больше наивыгоднейшей скорости горизонтального полета у земли. Уменьшение значений Vymax с увеличением вы соты происходит плавно, почти по линейному закону.

222

Начиная	с некоторой	высоты,	максимумы Vyp появляются и в
области сверхзвуковых режимов			полета. Здесь они увеличиваются
с подъемом	до высоты	11 км,	а далее начинают уменьшаться.

В большинстве случаев абсолютный сверхзвуковой максимум ско

роподъемности (на # = 1 1 км)				по величине				близок	к дозвуковому
максимуму у земли. У современных						самолетов на режиме полного
форсажа они могут достигать 150—250 м/с.
Взяв максимальные		значения V y				p на различных			высотах, мож
но построить	графики	К а р т а х ( Я )			для дозвукового				и сверхзвуко
вого режимов	подъема	(рис. 7.19).			Если на малых и средних высо
	ли хм		а 1ерхзв уково
			а 1ерхзв уково
	Ю			реши
	Ю
	12
	в
	4	'звуке вой/
	4	реши*1
		реши*1
		40	80	/20		160		Уутохм/с
	Рис. 7.19.	Максимальная				скороподъемность
тах большие	значения	V M	m a x получаются				на дозвуковых режимах,
то на больших и стратосферных высотах							максимальная скороподъ
емность при сверхзвуковом			наборе высоты становится явно больше,

чем при дозвуковом.

Важной характеристикой самолета является время набора за данной высоты. Так как время набора элементарной высоты dH

dt = dH

то время, потребное для подъема с высоты Я ] до высоты Я 2 , бу дет

t= Л ^

Ь2 A , v •

Интегрирование обычно выполняется численным методом. По скольку задачи, связанные с определением времени подъема, в авиационной практике встречаются часто, целесообразно заранее рассчитать зависимости t(H) для наиболее характерных режимов набора высоты и построить соответствующие им графики. Такой график называют барограммой подъема. Для расчета барограммы,

223

например,		при условии Vy=Vymax	весь диапазон	возможных вы
сот полета		(от земли до абсолютного статического потолка)			де
лится на	ряд небольших интервалов АН. По графику V b . m a x ( ^ )
для каждого t'-ro интервала определяется среднее				значение	Vym&Xi.
Время, необходимое для набора высоты в данном				интервале,опре
деляется	в	виде

v у max /

Время набора любой высоты определяется суммированием ве личин Ati для всех участков ЛЯ,-, расположенных ниже данной высоты. Типичный вид барограммы подъема сверхзвукового само-

Н, ,

в,

2. 4 6 в /0 12 t,MUH s

Рис. 7.20. Барограмма подъема

лета показан на рис. 7.20. Кривая 1 соответствует дозвуковому ре жиму подъема; кривая 2 построена в предположении, что после набора высоты Я] летчик с небольшим снижением разогнал само лет и перешел на сверхзвуковой режим максимальной скороподъ емности.

§ 7.7. Энергетическая высота и энергетическая скороподъемность

Механическая энергия Е самолета, летящего на высоте Я со скоростью V, складывается из потенциальной и кинетической энер гии:

•

[кгс-м].

Для оценки и сравнения энергетических состояний самолетов удобнее пользоваться не абсолютными, а удельными энергиями, отнесенными к 1 кгс полетного веса. Механическая энергия са молета, приходящаяся на 1 кгс полетного веса:

Н9 = ±	= Н + ^ [м],	-	(7.20)
имеет линейную размерность	и называется	э н е р г е т и ч е с к о й
в ы с о т о й . Она складывается	из действительной высоты		полета Я

224

и кинетической высоты Нк =	1/2
	которую самолёт мог бы допол

нительно набрать за счет полного перевода всей кинетической энергии в потенциальную. Подобно тому, как перегрузка является более универсальной характеристикой нагружения самолета, чем поверхностная сила, энергетическая высота является более уни версальной характеристикой энергетического состояния самолета, чем сама энергия. Например, при равных скоростях и высотах по лета все самолеты (независимо ог их весов) имеют одну и ту же энергетическую высоту; при выходе на общую высоту полета са

молет,	у которого больше энергетическая высота, будет				иметь
большую скорость и т. п.
Для оценки темпа изменения энергетического состояния са
молета	по	аналогии с	геометрической скороподъемностью		Vy =
dH,	. ,
= -^-[м/с]		вводится	э н е р г е т и ч е с к а я	с к о р о п о д ъ е м
н о с т ь		,
			У ' у = ЧГ - м / с ] .		(7.21)

Энергия самолета может изменяться только за счет работы действующих на него внешних поверхностных сил (напомним, что, поскольку поле земного тяготения является потенциальным, сила веса и ее составляющие могут обусловить лишь переход потен циальной энергии в кинетическую и наоборот, но не могут изме нить ее полный запас). Так как проекция равнодействующей по

верхностных сил на направление движения	есть избыток тягиДЯ =
= Р — Q, а путь, проходимый самолетом	при скорости V за вре

мя dt, есть Vdt, то элементарное изменение энергии самолета бу дет

dE= APVdt.

Относя приращение энергии к единицам веса и времени, полу чим общее выражение энергетической скороподъемности:

Максимально возможное на данном режиме полета, т. е. рас полагаемое, значение V* получим, если будет задействована вся

располагаемая тяга СИЛОВОЙ установки:

V;p^nxpV. (7.22-2)

Минимальное (наибольшее отрицательное) значение V* мож но получить при дросселировании двигателя до режима малого газа и выпуске воздушных тормозов.

Сравнивая общее выражение располагаемой энергетической скороподъемности (7.22-2) с выражением вертикальной скорости установившегося подъема (7.19-2), можно сделать ошибочный вы вод о тождественности этих параметров. На самом же деле вы-

ражение (7.19-2) является лишь одним из частных случаев вы ражения (7.22-2). Во-первых, сама продольная перегрузка пхр в установившемся подъеме определялась по кривым Н. Е. Жуков

ского, т. е.	при % « 1 . В	общем же случае перегрузка пу может
быть любой,	вплоть до пур.	Это может вызвать существенные из

менения располагаемой продольной перегрузки. Во-вторых, фор мула (7.19-2) относится к установившемуся подъему, когда ско


рость и кинетическая энергия остаются		постоянными. Естествен
но, что в этом случае вся приобретаемая			самолетом	энергия ак
кумулируется	в виде его потенциальной	энергии.
В общем	случае в зависимости от характера полета энергия,
приобретаемая самолетом за счет работы			избытка	тяги,	может
как угодно распределяться между своими			потенциальной		и кине

тической частями, что будет проявляться в приобретении самоле том либо вертикальной скорости Vv, либо тангенциального'ускоре-

ния /ж , либо того и другого		одновременно.
Дифференцируя по	времени		выражение (7.20), получаем
v ,	==аНъ	^.dH		V	dV
у		dt	dt	g ' V
или окончательно
	V\	= V y	+	^ . J x .	(7.23)
Если К* = 0 (P = Q,	пх — 0),		то общий		запас энергии самолета

не меняется. В этом случае возможен только переход одного вида

энергии	в другой,		причем,	как	видно из формулы (7.23),			чем
больше	скорость	V,	тем больше		и	абсолютная	величина верти
кальной	скорости	Vy	при одном и том же ускорении. Практически
это значит, что чем			больше	средняя		скорость	какого-либо	ма

невра, тем выше эффективность изменения, скорости как допол нительного средства изменения высоты и, наоборот, ниже эффек тивность изменения высоты как средства изменения скорости. Эта

же	закономерность следует		и	непосредственно		из	выражения
(7.20).
	Если	при фиксированных	значениях		# 3 = const	задавать		ряд
значений		скорости и для каждого		из них определять			высоту	Я =
=	/ 7 3 ~ " 2 ^ . т о можно построить кривые				постоянных		энергетиче