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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 246

Скачиваний: 17

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

й деля первое на второе, получаем

Ч ^ п л

' пл /

Зная, что углы установившегося планирования при работаю* щих двигателях обычно невелики, можно принять Yaa~G. Тогда

t g © - - ( ^ - ^ ) ,

(7.25-1)

Р

где р-пл — ~7J3 —тяговооруженность самолета на данном режиме планирования.

Рис. 7.25. К определению дальности планиро­ вания

Величину /Гп р = j

 

называют

п р и в е д е н н ы м

к а ч е ­

с т в о м с а м о л е т а

на

п л а н и р о в а н и и . Уравнение

(7.25-1)

позволяет определить угол планирования при заданном

режиме

работы двигателей (рП л)

или потребный

для обеспечения

задан­

ного угла планирования режим работы

двигателей

при

любых

значениях Н и V.

 

 

 

 

 

 

Больший интерес представляет расчет планирования

при от­

казе силовой установки и прежде всего

определение

располагае­

мой дальности планирования, не зная которой

летчик не может

принять обоснованное

решение на посадку. В этом случае

[ 1 Ш = 0 и

 

 

tg© = F ~ .

 

 

(7.25-2)

 

 

"\пл

 

 

 

 

Зная угол планирования и потерю

высоты

АНПя

— Н2 — Нх,

определим дальность планирования в штиль (рис. 7.25):

 

 

1*ПЛ = £^=ШПЛКПЛ.

 

 

(7.26-1)

Чем выше аэродинамическое качество самолета, тем больше дальность планирования в одном и том же интервале высот.

231


Как правило, установившееся планирование выполняется на дозвуковых скоростях. Здесь аэродинамическое качество самолета однозначно определяется потребным коэффициентом подъемной силы. Пренебрегая (по малости угла в) различием между коэффи­ циентами с у п л и С у Г . п , можно считать, что максимальное аэроди­ намическое качество самолета на планировании соответствует наивыгоднейшей скорости. При этой скорости максимальная даль­ ность планирования с высоты Я п л в штиль

=

( 7 - 2 6 - 2 )

При наличии встречной или попутной составляющей и скоро­ сти ветра за время г п л планирования самолет будет снесен на рас­ стояние uta3l. Следовательно, дальность планирования будет

(« + » при попутном ветре).

 

 

 

 

 

 

 

Время планирования

можно определить по формуле

 

 

 

j

Нпл

^пл

Нпл

^пл ^Спл

 

 

 

 

п л ~

Уу пл ~~ Vun sin в ~

КП Л tg 0 -

V„„

 

 

Следовательно,

дальность планирования

с

учетом сноса

будет

 

 

 

L M

= HttaKM{\

 

± ~ ) .

 

 

(7.27)

Полетный

вес самолета непосредственно

на дальность плани­

рования в штиль не влияет, но с его увеличением

возрастает

наи­

выгоднейшая

скорость. Поэтому фактический

вес самолета нужно

учитывать при выборе режима планирования.

Поскольку

при уве­

личенном полетном весе самолет снижается

по той же

траекто­

рии,

но с большей скоростью, время

^ п л уменьшается. При силь­

ном

ветре это приводит

к заметному

уменьшению

сноса utnJl.

Сле­

довательно, чем больше

полетный

вес, тем меньше влияние

ветра

на дальность

планирования.

 

 

 

 

 

 

 

Планирование можно рассматривать как установившийся полет лишь в сравнительно небольших интервалах высот, для которых изменения плотности воздуха несущественны. При снижении с больших высот плотность воздуха будет постепенно повышаться. Пропорционально плотности будет возрастать и лобовое сопротив­ ление самолета. В этих условиях для сохранения постоянства ско­ рости летчику пришлось бы непрерывно уменьшать угол атаки и увеличивать угол в, что, разумеется, привело бы к уменьшению аэродинамического качества и дальности планирования.

В реальных условиях планирование с больших высот осущест­ вляется обычно с постоянной наивыгоднейшей индикаторной (при­ борной) скоростью. При этом на протяжении всего планирования используется максимальное аэродинамическое качество самолета.

232


При 1/; = const истинная скорость в процессе снижения умень­ шается, т. е. полет протекает с торможением, часть кинетической энергии, соответствующая изменению скорости, постепенно пере­ ходит в потенциальную, что равносильно увеличению высоты. При определении дальности планирования с постоянной приборной ско­ ростью можно считать, что снижение происходит не с геометриче­ ской, а с энергетической высоты. С учетом этого обстоятельства дальность планирования на наивыгоднейшем режиме с высоты Н\ до высоты #2 определится по формуле

4 max y i

* 1

2g

 

 

max "

i

-

"

»

+ - f = ( t - t

)

l -

Так,

например,

дальность

планирования

самолета с

высоты

12 км f — — 3,95)

до

высоты 500

м ( - ^ = 1 , 0 5 )

при

Ктах

= 8

\

Р12

/

 

 

 

 

 

 

 

Ч РО6.

 

/

и V; нам

= 450 км/ч =125 м/с составляет

 

 

 

 

 

£ п л = 8 (11500+

 

2,9) =

8 (11500 + 22700) =

 

 

 

=

92000 +

18000 =

110000 = 110 км.

 

 

 

В том числе 18 км получено за счет торможения.

 

 

 

Если

высота

начала

планирования # 1 была

меньше той, на ко­

торой МН аив = М к р и скорость

перед

переходом на

планирование

была сверхзвуковой, то сразу переводить самолет на снижение не­ целесообразно, поскольку аэродинамическое качество в сверхзву­ ковом полете значительно ниже, чем в дозвуковом. В данном слу­ чае с точки зрения увеличения общей дальности полета после от­ каза двигателя выгоднее удерживать самолет в горизонтальном полете до тех пор, пока скорость не упадет до наивыгоднейшей. Определение протяженности этого участка полета будет рассмот­ рено в следующей главе. В дальнейшем выполняется планирова­ ние с постоянной приборной скоростью.

Если начальная высота превышает указанную и, следовательно, выход в горизонтальном полете на дозвуковой наивыгоднейший режим невозможен, то в- зависимости от величины начальной ско­ рости следует либо сразу перевести самолет на снижение с не­ большим углом наклона траектории, либо (если скорость велика) предварительно выполнить участок горизонтального полета с тор­ можением. В обоих случаях углы наклона и темп потери скорости следует выбирать так, чтобы вывести самолет па дозвуковую наи­ выгоднейшую приборную скорость на максимально возможной высоте полета.

233


Г л а в а 8

БАЛАНСИРОВКА, УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ САМОЛЕТА В ПРОДОЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ

§8.1. Основные понятия и определения

Вкаждом режиме полета самолет должен находиться в опре­ деленном положении по отношению к вектору скорости. Чтобы это положение не менялось, моменты, действующие на самолет, дол­ жны быть взаимно уравновешены. Равновесие моментов, действую­

щих на

самолет, относительно

какой-либо оси называют

б а л а н ­

с и р о в к о й

с а м о л е т а

относительно

данной оси.

 

 

Равновесие моментов,

как

и любое

равновесие, может

быть

устойчивым,

неустойчивым

и

безразличным. Соответственно

са­

м о л е т

называют у с т о й ч и в ы м , н е у с т о й ч и в ы м

и

н е й ­

т р а л ь н ы м .

Устойчивый самолет через некоторое время после случайного нарушения равновесия сам, без вмешательства летчика восстанав­ ливает исходное равновесное состояние; неустойчивый самолет с течением времени уходит все дальше от этого состояния; для нейтрального самолета каждое состояние является равновесным, поэтому после действия возмущения он может остаться в любом

случайном

состоянии.

 

Таким

образом,- п о д у с т о й ч и в о с т ь ю с а м о л е т а

п о н и ­

м а е т с я е г о с п о с о б н о с т ь б е з в м е ш а т е л ь с т в а

л е т ­

ч и к а в о с с т а н а в л и в а т ь и с х о д н о е с о с т о я н и е р а в н о ­ в е с и я после случайных отклонений от него.

Действующие на самолет моменты принято делить на статиче­

ские, обусловленные режимом полета

(Я,

V), положением само­

лета относительно вектора скорости

(а,

Р)

и положением рулевых

поверхностей, и

динамические, вызванные

вращением

самолета.

В соответствии

с таким

делением

вводится понятие

с т а т и ч е ­

с к а я у с т о й ч и в о с т ь

с а м о л е т а

(устойчивость

равновесия

статических моментов). Если самолет статически устойчив, то сразу после нарушения равновесия, до того как появится сколько-нибудь

существенная

угловая

скорость вращения, он

будет стремиться

к исходному

состоянию.

 

Таким образом,

п о д с т а т и ч е с к о й

у с т о й ч и в о с т ь ю

с а м о л е т а п о н и м а е т с я е г о т е н д е н ц и я к в о с с т а н о в ­ л е н и ю и с х о д н о г о р а в н о в е с н о г о с о с т о я н и я , прояв­ ляющаяся сразу после нарушения равновесия.

Статическая устойчивость является необходимым, хотя в общем случае недостаточным, условием устойчивости вообще. Важность статической устойчивости определяется тем, что, обеспечивая пра­ вильную начальную тенденцию в поведении самолета при случай­ ных нарушениях равновесия, она разгружает внимание. летчика, устраняет необходимость поспешных действий, дает ему резерв


времени, необходимый для оценки возникшей ситуации, упрощает пилотирование и намного повышает безопасность полета.

П о д у п р а в л я е м о с т ь ю с а м о л е т а б у д е м п о н и ­ м а т ь е г о с п о с о б н о с т ь и з м е н я т ь у г л ы а т а к и , к р е н а и с к о л ь ж е н и я п р и о т к л о н е н и и л е т ч и к о м р у л е в ы х п о в е р х н о с т е й .

При изучении балансировки, устойчивости и управляемости са­ молета в основном будет рассматриваться его вращательное дви­ жение. Изменение скорости и искривление траектории полета будут учитываться лишь постольку, поскольку они влияют на ха­ рактеристики балансировки, устойчивости и управляемости. Вра­

щательные движения

самолета принято анализировать в связан­

ной системе координат

с началом в центре тяжести самолета. На­

звания угловых скоростей вращения самолета, естественно, совпа­ дают с названиями моментов относительно осей связанной системы

координат (совпадают и правила знаков

для моментов

и угловых

скоростей, рис. 5.10):

 

 

 

 

 

 

 

 

шх

поперечная угловая

скорость,или

угловая

скорость крена;

ыу —путевая угловая скорость, или угловая скорость

рыскания;

coz

— продольная угловая

скорость, или угловая

скорость

тан - ,

гажа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д в и ж е н и е с а м о л е т а , п р о и с х о д я щ е е

 

в п л о с к о ­

с т и

е г о с и м м е т р и и , н а з ы в а ю т п р о д о л ь н ы м д в и ж е ­

н и е м . Оно

состоит

из трех

компонентов: перемещений

по

осям

Ох\ и Оух и вращения вокруг оси О г ь В силу симметрии

самолета

продольное движение, как правило, не вызывает

дополнительных

сил по оси Ozi я дополнительных моментов вокруг осей

Ох{ и

Оу\.

Поэтому в большинстве случаев продольное движение

самолета

можно рассматривать

изолированно.

 

 

 

 

Ozx

Три остальных компонента движения: перемещение по оси

(скольжение)

и вращения относительно осей Охх

и

Оух

—состав­

ляют боковое движение самолета.

 

 

 

 

 

 

 

§ 8.2. Продольная балансировка самолета

 

 

Согласно

введенному понятию

балансировки

сбалансировать

самолет в продольном движении — значит взаимно

уравновесить

все моменты, действующие на него

относительно

поперечной

оси.

Отсюда следует, что общее условие продольной балансировки само­

лета можно записать

в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mzQ-cy(xF-xJ

+ т<?с? + т1*Ъв =

0

 

(8.1)

(моменты МгТ

и Mzp

пока учитывать не будем).

 

 

 

 

Для летчика смысл

балансировки состоит в том, чтобы подобрать

такое положение руля высоты или стабилизатора, при котором ру-1

левые

моменты уравновешивали

бы все остальные

моменты.

У г о л о т к л о н е н и я р у л я

в ы с о т ы или

с т а б и л и з а ­

т о р а ,

необходимый для балансировки самолета в данном режиме

235