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: 166

Скачиваний: 17

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

Поскольку боковые моменты учтены отдельно, сила Z перене­

сена в центр тяжести самолета. Она уравновешивается

суммарной

боковой реакцией

земли Z „ = Z K l + Z H 2 (рис. 14.8):

 

 

Z + Z K =

0.

 

 

Кроме того, сила

Z K создает поперечный момент

 

Мх к = ZKhK = ~ZhK

= clSqhK

,

(14.24)

направленный в ту же сторону, что и аэродинамический момент Мх. Оба эти момента (при нейтральном положении элеронов) урав­ новешиваются опорным поперечным моментом; он реализуется в виде пары сил AN приращений нормальных реакций земли, раз­ гружающих стойку шасси, со стороны которой дует ветер, и до­

гружающих

другую

стойку:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мх + Мхк+

Ь№ = 0,

 

 

 

 

где b — ширина колеи шасси.

 

 

 

 

 

 

Отсюда

приращение нормальных

реакций

земли

 

 

 

Ш

= -

А 1

' ^ * *

=-Sq(ml-L

+ d>±.)Jfr-.

 

(14.25)

Дополнительным

нормальным

реакциям ДМ соответствуют

при­

ращения сил трения

качения колес AF = fAN.

 

 

 

 

Относительно

оси Оуи

кроме

аэродинамического

момента

Му,

действует момент силы ZI t :

 

 

 

 

 

 

 

Му

к =

ZKxK =

-ZxK

= -

c\Sql^f-

 

 

(14.26)

и момент пары дополнительных сил трения AF:

 

 

 

 

МуР =

AFb = fANb ^-fSqlf^ml

+ c ?

^ ^ -

.

(14.27)

Оба эти момента направлены против момента Mv и стремятся развернуть самолет по ветру. Суммарный путевой момент, дей­ ствующий на самолет в процессе разбега с боковым ветром при нейтральном положении руля направления и отсутствии бокового юза колес:

Myz

= My +

MyK

+ MyF

=

 

S q l ( m l - c l ^ - - f m x - f c l ^ ) ^ ,

пропорционален

скорости

V

и

боковой

составляющей

ветра

иг и в зависимости от компоновки

самолета

может

быть направлен

в любую сторону. Он должен

быть уравновешен

рулевым

путевым

моментом MyS

— m*bnSql.

Потребный для

этого

 

угол отклонения

руля

направления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K - ~ - ~ ( n t l ~ c l ^ - - f m x - f

c l ^ -

)

^ -

(14.28)

уменьшается

с увеличением

скорости.

 

 

 

 

440


В

момент

трогания

с

места V

и

W=0.

При

этом угол

скольжения 3

arcsin - ~

=

arcsin —

180°

9 определяется уг­

лом

 

V

 

и

 

ветра ш (рис. 14.9) и при строго боковом

ветре

(9 =

90с ) дости­

гает 90°. (При попутно-боковом ветре угол скольжения был бы ту­ пым, по с таким ветром не взлетают.) Естественно, что при углах скольжения, близких к 90°, допущение j3 = sin(3 неприемлемо и, что еще важнее, обтекание вертикального оперения, фюзеляжа и дру­ гих частей самолета становится срывным. В этих условиях грубо нарушается пропорциональность между коэф­ фициентами боковых аэродинамических на­ грузок и углом скольжения, в связи с чем частные производные, входящие в записанные выше выражения, становятся переменными и по величине могут сильно отличаться от своих значений при плавном обтекании. С прибли­ жением угла |3 к 90° особенно характерно интенсивное уменьшение коэффициента ть» эффективности руля направления. В ре­

зультате

при

некоторой

скорости

строго

 

 

 

 

 

бокового

ветра не только в самом начале, но

 

 

 

 

 

и

далее

широком

интервале

скоростей

 

 

 

 

 

разбега)

приходится удерживать

самолет

от

 

 

 

 

 

разворота

односторонним

торможением

ко­

 

 

 

 

 

лес, что,

конечно,

ухудшает

характеристики

Рис.

14.9.

Образова­

взлета.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ние

скольжения на

 

Разбег

самолета без юза колес при

боко­

разбеге

с

боковым

вом ветре не может продолжаться до

скоро­

 

 

ветром

сти

отрыва. Дело

в том, что боковая реакция

 

 

 

 

 

земли FK

ни при каких условиях не может превышать силу

трения

скольжения

колес:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ к г а а х = / с к Л ^ с к ( С - К ) ,

 

 

 

 

 

где

/ск коэффициент

трения

скольжения

колес

(резины)

по по­

верхности

ВПП

(по

сухому

бетону,

мокрому

бетону,

грунту

и т. п.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С увеличением скорости во второй

фазе

разбега

подъемная

сила возрастает,

быстро приближаясь к весу

самолета.

При этом

нормальная реакция земли N, прижимающая колеса к полосе, а следовательно, и сила трения f „ m a i стремятся к нулю. Боковая же аэродинамическая сила Z, которую сила ZK должна уравновеши­ вать, непрерывно увеличивается пропорционально скорости. При некоторой скорости У с д сдува наступает равенство Z — —ZK m ax, после чего самолет начинает «сдувать» с ВПП. Естественно, что скорость сдува тем меньше, чем больше боковая составляющая ветра uz и меньше коэффициент /0 к-

Удержать самолет на ВПП и сохранить заданное направление разбега при юзе колес достаточно трудно. Поэтому в условиях

441


сильного бокового ветра и особенно на ВПП с малым коэффи­ циентом /ск Для компенсации сдува разбег выполняется не по оси ВПП, а ближе к тому краю, откуда дует ветер. Чтобы увеличить

скорость УСд, переднее

колесо поднимают на большей, чем обыч­

но, скорости. В интервале скоростей

от

V C H

до

V0Tp боковое

сме­

щение

самолета

обычно

невелико.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость

 

Уся

можно

определить

из условия

 

Z = Z K

m

a x ,

которое

можно

 

записать

в

виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5сР5Р Кс д «, =

U

(О ~

0,5^у 0 Т Р 5 Р К 2 Д )

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V2

А

 

V2

=

0

 

 

 

 

 

 

где V>отр =

С

у

о т

2р

0 Sq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

'

 

 

4 - i y c K L y o r p

 

v отр '

 

 

£J4KLy отр

' отр

 

J

 

 

В квадратной скобке заключена функция

вида У=]х2

+

1 — х,

которая

при

х>0

всегда

меньше

единицы

и

быстро

 

уменьшает­

ся с увеличением

х.

В

данном

случае

х — 0

,

ся

 

тИ— и его

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^/сксу отр ^отр

 

увеличение

 

равносильно

увеличению

боковой

составляющей

вет­

ра иг

и уменьшению коэффициента

/ск-

 

 

 

 

 

 

 

 

Зная скорость Усд, можно определить боковое смещение само­

лета за счет юза. При

скорости

1/с д

силы Z и ZK еще

уравнове­

шены. При

скорости

Уотр Z K = 0,

Значит,

среднее

значение

неурав­

новешенной

силы, вызывающей боковое перемещение самолета:

 

 

 

 

 

 

 

 

ДгС р =

- ^ -

=

0,5в$5?0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с р —

 

2

 

 

отр т / о т р

 

 

 

 

 

 

Эта

сила

 

сообщает

самолету

ускорение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д 7 с р

 

 

A Z c p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Время

разбега

самолета в интервале

скоростей от

Van ДО У0тр:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

At =

^отр

~

^сд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Боковое

смещение самолета за

счет сдува

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* ~

 

2

 

- ° > 2 5 ^ 1

 

3 - ( 1 - Т— •

О 4 ' 3 1 )

Если

ширина

ВПП

значительно

больше

смещения

 

ALZ,

 

то до

конца разбега целесообразно выдерживать направление продоль­ ной оси самолета на ориентир взлета. При необходимости боковое смещение можно (частично или полностью) компенсировать плав-

442


ным доворотом самолета навстречу ветру. Одновременное выдер­ живание взлетного угла атаки и регулирование азимутальной ориентировки продольной оси самолета требуют специальных на­ выков в перераспределении внимания и сильно усложняют взлет,

особенно если

учесть, что

боковой юз,

как

правило,

развивается

и протекает

неровно. Небольшие

продольные

колебания

самолета

вызывают изменения сил N и FK

= fCKN, сам коэффициент / с к

в силу

неоднородного

состояния

поверхности

 

 

 

 

 

полосы

несколько

меняется — все

это

 

 

 

 

 

усугубляется

 

боковыми

деформация­

 

 

 

 

 

ми

иневматиков,

имеющих

собствен­

 

 

 

 

 

ные

динамические

свойства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В зависимости

от протекания

на­

 

 

 

 

 

чальной и конечной стадий разбега с

 

 

 

 

 

боковым ветром для каждого типа са­

 

 

 

 

 

молетов

устанавливается

 

предельное

 

 

 

 

 

значение

боковой

составляющей

вет­

 

 

 

 

 

ра и2, при которой разрешается взле­

 

 

 

 

 

тать. Это значение соответствует нор­

 

 

 

 

 

мальным условиям взлета. В особых

 

 

 

 

 

случаях

(узкая

или скользкая

полоса

 

 

 

 

 

и т. п.)

оно,

естественно,

должно

кор­

 

 

 

 

 

ректироваться.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Способы борьбы с боковым ветром

 

 

 

 

 

на

воздушных

участках

 

интересно

 

 

 

 

 

рассмотреть

применительно

к

посад­

 

 

 

 

 

ке,

где

требуется

большая

точность

 

 

 

 

 

выдерживания

заданной

линии

пути.

Рис.

14.10. Борьба

со

сносом

Принципиально

возможны

два

спосо­

 

подбором

курса

 

ба

борьбы с

боковым ветром:

подбор

 

 

 

 

 

курса и скольжение. При сильном боковом ветре они могут ис­ пользоваться совместно.

При первом способе четвертый разворот выполняется на не­ сколько больший или меньший угол, чтобы после вывода из него нос самолета был развернут навстречу ветру относительно нор­ мального посадочного курса (рис. 14.10). Заход при этом осуще­ ствляется не по оси ВПП, а ближе к тому ее краю, со стороны которого дует ветер. В процессе предпосадочного планирования курс уточняется так, чтобы самолет без крена и скольжения сни­

жался

в вертикальной плоскости, параллельной оси ВПП.

Этот

курс

сохраняется и уточняется (ветер по высотам может

менять­

ся)

на

всем воздушном участке посадки. Приземление

в

этом

случае должно выполняться особенно мягко, так как путевая ско­ рость имеет боковую составляющую относительно плоскости коле­ са и при грубом приземлении могут возникнуть опасные боковые нагрузки на шасси.

Сразу после приземления самолет будет двигаться вдоль поло­ сы с боковым юзом. Но, пока подъемная сила почти равна посадочному весу, боковая реакция земли FK = fcK(G— Y) невг-

443


лика и, следовательно,

неопасна. Момент этой силы будет развора­

чивать самолет

вдоль

ВПП. Для уменьшения AL Z переднее колесо

целесообразно

опустить раньше. Если к этому моменту самолет

еще не довернулся параллельно

оси ВПП, это нужно сделать со­

ответствующим

отклонением педалей. Движение самолета, когда

его продольная

ось параллельна

оси ВПП, было рассмотрено при­

менительно к взлету.

 

 

При борьбе со сносом путем

скольжения самолет после четвер­

того разворота накреняется навстречу ветру и при этом удержи­

вается от разворота отклонением

педалей

против

крена. Углы кре-

 

 

 

.

 

на

и

скольжения

должны

быть

таки-

i ^ — ^ ^ ^ s v ^

Кг cos т

м и >

чтобы

боковая

составляющая воз-

 

^

Ш

^ ^

1 — Ц

ДУШНОЙ

СКОРОСТИ

\ ' г COS "f

(рис.

14.11)

 

 

T ^ ^ v ^ j T y I

компенсировала

боковую

составляю-

 

ul^t

 

_ ! ^ J

щую

ветра

uz . Тогда

самолет

будет

, . . ,

_

,

vz

двигаться

в

заданной вертикальной

со сносом

плоскости.

К

концу

выдерживания

Рис.

14.11.

Борьба

к Р е н

 

 

 

 

3

^

 

v

 

 

скольжением

и

скольжение

необходимо убрать,

 

 

 

 

 

чтобы приземление произошло на два

 

 

 

 

 

колеса.

 

 

 

 

 

 

 

 

Боковая

балансировка

самолета

в

прямолинейном

полете со

скольжением была рассмотрена в § 9.1. Разумеется, этот способ борьбы с боковым ветром в чистом виде применим только при условии, что потребный угол скольжения, равный углу сноса, не выходит за предельное значение угла % лимитируемое полным отклонением руля направления или элеронов.

При компенсации сноса скольжением еще важнее упреждение бокового смещения самолета заходом на наветренный край по­ лосы, так как сносу самолета в конце выдерживания ничто не пре­ пятствует. Необходимо помнить, что скольжение снижает аэроди­ намическое качество самолета. Чтобы при обычном расчете на

посадку избежать

приземления с недолетом, при скольжении нуж­

на повышенная

тяга.

 

Необходимо отметить, что для выдерживания направления при

сильном боковом

ветре на значительном участке пробега

требу­

ются большие отклонения педалей. Это лишает летчика

возмож­

ности интенсивно

использовать тормоза и, следовательно,

приво­

дит к увеличению пробега. Применение тормозных парашютов при сильном боковом ветре также ограничено, поскольку собственный снос парашюта усугубляет сдувание самолета с полосы.

 

Г л а в а

15

ДАЛЬНОСТЬ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛЕТА

 

§ 15.1. Основные понятия и определения

Под дальностью L данного полета понимают расстояние, про­

ходимое

самолетом относительно

земной (водной) поверхности

от места

вылета до места посадки

по маршруту полета.

444