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: 179

Скачиваний: 17

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

В качестве иллюстрации на рис. 13.13 приведены диапазоны

скоростей

и высот трех самолетов. У самолета 1 статический пото­

лок составляет

20 км, а

М т

а х д о п = 2,2. Самолет 2

имеет

потолок

# с т = 17 км и

М т а х д с ш = 1 , 9 .

Безусловно, самолет

У имеет явное

преимущество перед самолетом 2 на стратосферных

высотах. Од­

нако это не означает, что он не-

н

д

d

a

досягаем.

Своевременный

и точ-

'

 

I I

I

ный выход самолета 2 на рубеж

 

|

|

|

перехвата

с числом М, близким

 

 

 

 

кМщахдоп, Дает возможность

горкой

частично

или

полностью

 

 

 

ликвидировать

разницу

в

высо­

 

 

 

тах и выполнить

атаку

на

отста­

 

 

 

вании.

Естественно,

что

вероят­

 

 

 

ность

успешного

решения

таких

 

 

 

боевых задач может быть доста­

 

 

 

точной лишь при условии, что все

 

 

 

расчеты для ряда

возможных вы­

 

 

 

сот и скоростей полета цели (са­

 

 

 

молета / ) выполнены заранее, и

 

 

 

летчик

приобрел необходимые на- Рис. 13.14. Влияние внешних подве-

выки перехвата

целей на динами-

 

с о к н

а ^та*

ческих

высотах

с

использованием

 

 

 

наземных

средств

наведения.

 

 

 

На малых, средних и больших высотах преимущество перехо­

дит к самолету

2. Он имеет большую

прочность

и его максималь­

но допустимая

приборная

скорость

составляет

1400 км/ч, в то

время

как самолет / не может превысить

У п р т

а х д о п 2 = 1200 км/ч.

Различие

в скоростях

Ушахдоп (Мщахдоп)

однозначно определяет

возможность догона, если оба самолета летят на предельной ско­

рости.

 

 

 

Самолет 3— околозвуковой. Его максимальная

скорость у

земли примерно равна скорости звука

и уменьшается

с высотой.

Он не является серьезным конкурентом

для самолетов

1 и 2 при

полете на сверхзвуковых режимах, хотя

в определенных

условиях

атаки на отставании не исключены. На дозвуковых скоростях по­ лета околозвуковой самолет, как правило, имеет более широкий диапазон высот.

На малых высотах максимальные скорости самолетов / и 3 примерно совпадают, причем Ушах самолета 3 определяется не ограничением, а тягой двигателя. Значит, на маневрах со сниже­ нием он вполне может осуществлять догон сверхзвукового само­ лета 1.

При сравнении диапазонов скоростей и высот необходимо учи­ тывать возможные варианты внешних подвесок. Влияние подвесок на максимальную скорость полета показано на рис. 13.14. В слу­ чаях б и б скорость уменьшилась по сравнению с вариантом а за счет более жестких ограничений скоростного напора и числа М,

4 1 3


в связи с этим она не может быть увеличена за счет снижения. В случае г уменьшение скорости обусловлено ростом лобового со­ противления. На больших высотах она может существенно увели­ читься на маневрах, выполняемых с потерей высоты. Необходимо отметить, что в подавляющем большинстве случаев при ударном варианте подвесок самолет имеет более жесткие ограничения ско­ рости, чем при истребительном.

Маневренные возможности самолетов сравниваются по распо­ лагаемым значениям перегрузок. При одинаковых начальных зна­

чениях

скорости (числа

М), углов крена

и

тангажа

интенсивнее

искривлять траекторию

может

тот

самолет,

 

у

которого

больше

располагаемая нормальная

перегрузка n y v .

Если

маневр

выпол­

няется

в вертикальной плоскости, то мгновенный

радиус кривизны

траектории гв и мгновенная

угловая

скорость

 

ее

поворота

 

шв =

V

определяются

по известным

формулам:

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

в

~

g(ny—cos

в)

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g (пу — cos 0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Располагаемые значения

этих параметров

 

r B m ! n

и

ы В т а х

для

двух самолетов, имеющих различные значения пур,

находятся

в со­

отношениях:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r Bminl

 

 

ы в ш а х 2

Л у р 2 — C O S 0

 

 

(13.21)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' в mln 2

 

и в т а х 1

Л , р , — COS

в

*

 

 

 

 

 

При выполнении маневра в

горизонтальной

плоскости:

 

 

 

 

 

 

 

 

V2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соответственно в этом случае

'"г mini

ю г max2

1 /

п у

р 2

'

(13.22)

 

 

 

 

 

r r min2

ш г maxl

\

П2

t

1

В качестве иллюстрации на рис. 13.15 показаны располагаемые (по допустимому значению су, эффективности продольного управ­ ления и ограничению) нормальные перегрузки двух самолетов. Самолет 1 (сплошные линии) с треугольным крылом имеет более

- ^ r L > - ^ 1 J . Поэтому при малых

числах М пуР1<.Пу$2. Однако у него и более высокая эксплуа­ тационная перегрузка /г£ , = 7 >• л* 2 = 6. Самолет 2 (штриховые линии) имеет крыло большего удлинения при меньшей стрело-

414


видности

по передней

кромке. На

нем сильнее

проявляется

сжи­

маемость воздуха

и уже с числа

М=«0,8

наблюдается

интенсив­

ное уменьшение с,/ д с г а , приводящее к замедлению

роста

« У Р

2 -

За

счет

более

интенсивного

перемещения

аэродинамического

фоку­

са назад самолет 2 имеет бо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лее

низкие

располагаемые зна­

 

 

 

1

 

 

 

 

 

чения

нормальной

перегрузки

 

н--о

 

 

 

 

 

по

 

продольной

 

управляемо­

 

I A

M

 

 

 

 

сти

па

 

сверхзвуковых

 

скоро­

 

 

///,

/Iit

 

II Hi4

 

 

 

стях полета. В результате, как

 

 

 

II

 

л

 

 

 

видно из рис. 13.15, на

малых

 

—4-L1-1—1

 

J

 

 

 

и

средних

высотах до

выхода

 

h

/.

 

 

 

 

 

на

перегрузку

ъ

на

самоле­

 

i

i t

/ /

 

 

 

 

 

п у

 

i //

 

 

M

 

 

 

те

2

можно

получить

меньшие

 

17if

///

s^r—1

 

 

 

мгновенные

радиусы

и

боль­

 

Ih/jr.

 

 

 

16 K

 

 

 

шие

угловые скорости

искрив­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ления

траектории.

На

страто­

 

 

0,5

W

1,5

 

2,0

M

сферных

высотах,

начиная

с

Рис. 13.15. Нормальная перегрузка двух

М~0,95,

преимущество

пере­

 

 

 

самолетов

 

 

 

ходит к самолету /.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продольные

ускорения (как положительные, так и отрицатель­

ные)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dV

 

.

.

Л ,

 

 

 

 

 

определяются располагаемыми

продольными перегрузками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• sin в

 

 

 

 

(13.23)

 

 

 

 

 

 

 

 

Ур2

я, . р 2

— sin в

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Чем

 

больше

п ж р , тем лучше

характеристики

разгона

самолета

при

равных

начальных

условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как

уже

было

показано

ранее,

располагаемая

продольная

пе­

регрузка уменьшается с увеличением нормальной перегрузки, при­ чем тем быстрее, чем больше коэффициент индуктивности, т. е. чем меньше удлинение крыла. Полное сравнение возможностей раз­ гона, сохранения постоянства скорости или неизбежного тормо­ жения самолетов на маневрах с различными нормальными пере­ грузками можно провести, имея сетки кривых пхр (М, пу), подоб­ ные показанной на рис. 11.2. Но и не имея таких графиков, с уве­ ренностью можно сказать, что если самолеты / и 2 на какой-либо высоте имеют примерно одинаковые максимальные скорости гори­ зонтального полета, то на криволинейных маневрах с повышенны­ ми перегрузками самолет / с крылом малого удлинения несомнен­ но будет отставать.

При сравнении маневренных возможностей самолетов весьма удобно пользоваться графиками зависимостей предельной по рас­ полагаемой тяге перегрузки п у п р е я от скорости (числа М) полета

415


(рис. 13.16). Напомним, что пуГ1ред*—

это наибольшая

перегрузка,

при которой на маневре можно сохранить начальный

запас

энер­

гии самолета (начальную энергетическую высоту). Самолет,

имею­

щий преимущество в величине л у П р е д ,

может выполнять

установив­

шиеся развороты с меньшим радиусом и большей угловой скоро­

стью. При больших

перегрузках он

медленнее тормозится, а при

 

 

 

 

 

меньших он

интенсивнее

 

 

 

 

 

разгоняется.

Естественно,

 

 

 

 

 

что

в

обоих

случаях

он

 

 

 

 

 

имеет

 

возможность

 

до­

 

 

 

 

 

гнать

самолет

противни­

 

 

 

 

 

ка

или

уйти

от

его

 

пре­

 

 

 

 

 

следования.

Вместо

пере­

 

 

 

 

 

грузок

 

Я у п р е д можно

рас­

 

 

 

 

 

сматривать

непосредст­

 

 

 

 

 

венно

радиусы установив­

 

 

 

 

 

шихся

виражей,

предель-

05

10

 

15

2 0

М н ы х

п 0

 

т я г е

( н а г Р а н и ц . е

 

 

 

 

 

по

располагаемой

тяге).

Рис. 13.16. Перегрузки,

предельные

по тяге

 

Хак

 

как

располагае­

 

 

 

 

 

мая энергетическая

 

ско­

роподъемность определяется выражением V*y—nxV,

то

очевидно,

что при заданных скорости и нормальной перегрузке начала

ма­

невра самолет, имеющий большее значение пхр,

будет

иметь и

большую энергетическую

скороподъемность.

Он

обладает лучши­

ми характеристиками подъема. В конце маневра он может иметь

преимущество

в высоте

и

скорости

полета.

 

 

 

 

 

 

Г л а в а

14

 

 

 

 

ВЗЛЕТ И ПОСАДКА САМОЛЕТА

 

 

 

§ 14.1.

Взлет и его

характеристики

 

 

В з л е т о м

называется

ускоренное движение

самолета

от

мо­

мента начала

разбега

до

момента

достижения

скорости

или

вы­

соты, установленных для данного типа самолетов и обеспечиваю­ щих безопасный переход к последующему этапу полета.

Для самолетов, у которых уравновешивание веса и искривле­ ние траектории обеспечиваются в основном аэродинамическими силами, отделение от земли возможно только при наличии доста­ точной скорости. Поэтому первым этапом взлета такого самолета

является

р а з б е г — прямолинейное

ускоренное

движение по

взлетно-посадочной полосе (ВПП) .

 

 

 

 

По достижении определенной скорости V 0 T P , которая называется

с к о р о с т ь ю о т р ы в а , подъемная

сила

становится

равна

полет­

ному весу

и самолет отделяется от земли.

Хотя собственно

отрыв

416


длится мгновение, он связан

с определенными

действиями

лет­

чика, требует определенного

перераспределения

внимания.

По­

этому его целесообразно выделить в самостоятельный, второй этап взлета.

"Третий, завершающий этап взлета — разгон с постепенным на­ бором высоты — протекает уже в воздухе. Как следует из приве­ денного выше определения взлета, он заканчивается выходом са­ молета на установленные, безопасные значения скорости и высо­ ты. Если для данного самолета и данного аэродрома специальных указаний нет, этими значениями являются эволютивная скорость и высота 25 м. Последняя определяется стандартными требования­ ми к допустимым препятствиям в полосе подхода (отхода) к аэро-

Отрыв

i n 00

/7

Lo

777Т7777777ТГ77777Т7777777Т777

 

 

 

 

Рис. 14.1. Взлет

дрому. Для летчика

четкое определение окончания взлета имеет

принципиальное значение, поскольку до этого момента он распре­ деляет свое внимание по установленной схеме и не должен зани­

маться

ничем,

непосредственно

не

связанным

с

выполнением

взлета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вид траектории взлета в вертикальной

плоскости развертки

(рис. 14.1) называют п р о ф и л е м

в з л е т а .

Горизонтальное рас­

стояние

/,цзл от начала

разбега

до

точки,

над

которой

самолет

имеет высоту 25 м (если аэродром

не имеет дополнительных огра­

ничений)

относительно

точки начала

разбега,

называют

в з л е т ­

н о й д и с т а н ц и е й .

 

 

 

 

 

 

 

Одним из основных

параметров, от которого

зависят

все ха­

рактеристики

взлета,

является

скорость

отрыва.

Желательно,

чтобы она была возможно меньше, так как тогда при равных прочих условиях меньше будет и длина разбега L p , определяющая длину ВПП аэродромов, с которых могут работать самолеты дан­ ного типа.

Скорость отрыва определяется из условия равновесия сил, дей­ ствующих на самолет по вертикали (рис. 14.2). Поскольку взлет­ ный угол атаки есвзл обычно достаточно велик, при тяговооруженности современных самолетов должна учитываться вертикальная составляющая силы тяги Pv — B sin авзл^-Равзл. Тогда в момент от­ рыва

с , о т р $ - ф ^ Я в в м - ( ? = 0,

14—831

417