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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 165

Скачиваний: 17

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

Под продолжительностью / данного полета понимают полное время полета — от момента начала разбега до момента остановки самолета после пробега.

В зависимости от задания дальность и продолжительность по­ лета изменяются в широких пределах, но их располагаемые зна­ чения, конечно, ограничены. Зависимости располагаемых значений дальности и продолжительности полета от различных эксплуата­ ционных условий, прежде всего от профиля и режимов полета, на­

зывают х а р

а к т е р и с т и к а м и

д а л ь н о с т и

и п р о д о л ж и ­

т е л ь н о с т и

п о л е т а данного

самолета. Они

относятся к чис­

лу важнейших летно-технических характеристик, так как опреде­

ляют возможное удаление от аэродрома

базирования

и

возмож­

ный отрезок

времени, при которых летчик может

выполнять ту

или иную боевую задачу без посадки.

 

 

 

 

Методика

инженерно-штурманского

расчета

полета

опреде­

ляется специальными инструкциями и рассматривается

в курсе са­

молетовождения. Цель данной главы состоит в выявлении основ­ ных закономерностей, определяющих располагаемые дальность и продолжительность полета в заданных условиях.

Полные располагаемые значения дальности и продолжитель­

ности, которые можно

было бы получить при идеальном выдержи­

вании

заданных

профиля и

режимов полета с

использованием

всего

запаса

топлива,

называют соответственно

т е х н и ч е с к о й

д а л ь н о с т ь ю L T E X

и т е х н и ч е с к о й

п р о д о л ж и т е л ь н о ­

с т ь ю / т е х

п о л е т а .

 

полет на

технические дальность и

Естественно,

рассчитывать

продолжительность нельзя, поскольку в реальных условиях всегда имеют место и могут иметь место дополнительные расходы топ­ лива.

Наибольшие значения дальности и продолжительности, кото­ рые можно получить при заданных профиле и режимах полета с учетом всех необходимых расходов и запасов топлива, называют с о о т в е т с т в е н н о п р а к т и ч е с к о й д а л ь н о с т ь ю /,п р ак и

п р а к т и ч е с к о й

п р о д о л ж и т е л ь н о с т ь ю /Прак

п о л е т а .

Практическая дальность полета складывается из отрезков пути,

проходимых самолетом в

процессе взлета и

набора

высоты

L H . B ,

в горизонтальном

полете

Ьт.п и на снижении

(планировании)

1 п л :

 

^ п р а к =

A i . в + LT. п + £ п л [ К М ] .

(15.1)

Практическая продолжительность полета включает, кроме того, время, затрачиваемое на посадочный маневр fKp (обычно полет по кругу) и на сбор группы /С б (при групповых полетах):

*пр«с == *н. в + ' г . п + *пд + ' к р + *сб К М И Н ] .

(15.2)

При сложном профиле полета (рис. 15.1) участков, набора вы­ соты, горизонтального полета и снижения может быть несколько.

При расчете и анализе характеристик дальности и продолжи­ тельности полета прежде всего необходимо знать, какая часть

445

G T . c 6

общего запаса топлива G T расходуется на отдельных его этапах, идет на покрытие тех или иных дополнительных расходов или ре­ зервируется. Такое распределение выражается уравнением балан­ са топлива:

G T = G T T я - f G T - „. B

- f G T T C 6 - f C?T. r . n + Gr_ пл + GTi

кр +

+ G r . r . s +

G T , 6 +

G T . „ e ,

[кг].

(15.3)

G T . 3 — расход топлива

на

земле

перед

взлетом (на

запуск, про­

грев, опробование двигателя и руление). Обычно задается на ос­ новании опыта эксплуатации самолетов данного типа.

GT.H.B — расход топлива в процессе взлета и набора высоты. За­ дается в зависимости от набираемой высоты в виде таблиц и гра­

фиков для нескольких

наиболее рациональных

 

режимов

подъема

 

/

 

 

 

 

О

 

1-г.пЗ Lnn2

^

 

61

1-Г.П2 LH.62

 

Рис. 15.1. Профиль

полета

 

 

 

и нескольких наиболее

характерных

вариантов

загрузки

самолета

и внешних подвесок. При полете на большие высоты и при суще­ ственном отличии фактических условий полета от эталонных уточ­ няется специальным расчетом.

— расход топлива в процессе сбора группы. Определяется по самолету, который взлетает первым, в зависимости от установ­

ленного способа сбора.

 

GT .r.n — расход топлива

в горизонтальном полете.

G T . M — расход

топлива

на снижении. Задается в зависимости

от высоты полета

в виде

таблиц или графиков для нескольких

наиболее целесообразных скоростей (иногда для одной скорости). Поскольку этот расход обычно невелик по сравнению с другими

расходами, его

значение в связи с отклонениями условий полета

от эталонных не

имеет практического смысла.

GT.KP — расход топлива на посадочном маневре. Выбирается в зависимости от посадочного маневра, обязательно учитывает воз­

можность ухода на второй круг.

 

GTT.3 — гарантийный запас топлива,

обеспечивающий нормаль­

ное завершение полета при изменениях

метеорологической обста­

новки, случайных или преднамеренных

(например, для обхода гро­

зового фронта) отклонениях от маршрута и профиля полета, вре­ менной потере ориентировки и т. п. Обычно задается в размере 7—10% начальной заправки.

G T . 6 — з а п а с топлива на случай воздушного боя или дополни-

446

тельного маневрирования, связанного с боевыми действиями. Вы­ бирается в зависимости от обстановки.

От.нев — конструктивно невырабатываемый остаток топлива в топливной системе.

Все перечисленные выше расходы и запасы топлива сравни­ тельно мало зависят от фактических условий полета. Это же мож­

но сказать о дальностях L„,B, L U J l

и о продолжительностях /н .в, tan,

особенно если учесть, что обычно

нет необходимости в существен­

ных отклонениях от нескольких стандартных режимов подъема и снижения. Такие важные с точки зрения общей дальности и про­ должительности полета мероприятия, как изменения начальной за­ правки самолета, дозаправка в воздухе, перераспределение гори­ зонтальных участков полета по высотам при неизменной макси­ мальной высоте и т. п., вообще не влияют на них непосредственно.

Все эксплуатационные факторы влияют на практические даль­ ность и продолжительность полета прежде всего через распола­

гаемые

дальность

и продолжительность горизонтальных участков

полета,

которые к

тому же обычно составляют, если

и не большие,

то, во всяком случае, значительные части 1 п р а к и /П рак.

Располагаемый

расход топлива в горизонтальном

полете, или

запас топлива на горизонтальный полет GT .r .n , на основании урав­

нения

(15.3)

определяется

вычитанием всех остальных

расходов

и запасов

топлива

из полной заправки самолета. Зная

располагаем

мую величину GT.r.n, дальность и продолжительность

горизонталь­

ного полета

можно

определить по

формулам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ г

. п = - % ^

[км];

 

 

 

(15.4)

 

 

 

 

 

гг .п =

- %

^

 

К

мин].

 

 

 

(15.5)

Здесь

Ск

=

а 0 т

кг

километровый

расход

топлива,

т.

 

 

' к

 

dl

км

 

 

 

= dGT

Г кг

 

 

 

 

расход

топлива

на

1 км пути, и

С л

часовой

расход

топлива, т. е. расход топлива за

1 ч

полета.

 

 

 

 

Таким

образом,

если запас топлива GT .r .n для

горизонтального

полета

известен,

то

его дальность

и продолжительность

однознач­

но определяются километровым и часовым расходами топлива. Зависимость этих расходов от различных факторов рассматривает­ ся в последующих параграфах.

§ 15.2. Зависимость часового и километрового расходов топлива от скорости и высоты полета при бесфорсажных режимах работы двигателя

Любому режиму установившегося горизонтального полета соот­ ветствует определенный режим работы силовой установки, на ко­ тором она создает эффективную тягу:

P = Qr.n = -jr~

[кгс],

447

уравновешивающую лобовое сопротивление, и имеет вполне опре-

 

 

 

г>

Гкг (топлива)- ;

„

деленный удельный расход топлива С у д =

|_ к г с (Т яги)ч J •

Следова­

тельно, за время dt

[ч] на этом

режиме

полета

расходуется с?С?т =

= CyRPdt [кг] топлива. Часовой

расход топлива будет

 

с л

dt

CyflQr. п — СуЛ

£ п

— •

(15.6)

Так как при скорости V [км/ч] за время Л [ч] самолет проходит путь dL=Vdt [км], то километровый расход топлива определяется по формуле

р

dG^

р Qr_ „

р

G

С/,

 

(15.7)

к ~

dt

~ ° У Д V

~ Ь У Д

Кг.пУ

V

км

 

Рассмотрим сначала зависимости СЛ и Ск от скорости полета непосредственно у земли на бесфорсажных режимах работы двига­ теля.

Если в первом приближении не учитывать изменение удельного расхода, то кривая Ch(V) будет повторять кривую Qr .n(V), рас­ смотренную в § 7.2. В этом случае минимальный часовой расход

C'hmin

соответствует наивыгоднейшей скорости

полета

УНаив, а ско­

рость, при которой

минимален

километровый

расход топлива, в со­

ответствии с условием

С'к га[п =

С у д

{^у^~)т1п,

вытекающим из фор­

мулы (15.7), можно определить проведением касательной

к

кри­

вой

Qr.n(V)

(рис. 15.2, верхний

график)

из начала

координат.

 

Скорости, при которых часовой или километровый

расходы

топ­

лива в установившемся горизонтальном полете на данной

высоте

минимальны, принято

называть

соответственно

с к о р о с т ь ю

м а к с и м а л ь н о й

п р о д о л ж и т е л ь н о с т и

 

Vt max

и

с к о ­

р о с т ь ю м а к с и м а л ь н о й

д а л ь н о с т и

Vi,max

п о л е т а .

Действительное

(с

учетом

изменений С у д )

значение

скорости

У* max можно определить из следующих соображений. С одной

сто­

роны, чем меньше открытие дроссельного крана

(чем дальше

назад

перемещен

РУД), тем меньше

топлива

поступает

в

двигатель и,

следовательно, меньше часовой расход Си- С другой стороны, при­ крывая дроссельный кран, летчик уменьшает тягу двигателя и ско­ ростная характеристика P^(V) опускается вниз. При некоторой степени дросселирования, соответствующей минимально возможно­

му в горизонтальном

полете на данной

высоте числу

оборотов ро­

тора

Пг.птш

(рис.

15.2,

верхний график),

кривые

Рт{У)

и

Qr.n(V) касаются в одной

точке, которая и

определяет скорость

l^max. Поскольку на режимах, близких

к наивыгоднейшему,

тяга

Т Р Д

падает

с увеличением скорости,

V* ш а х < ^напв

обычно

на

5—20 км/ч.

 

 

 

 

 

 

 

Зависимость С У Д (У) в установившемся горизонтальном полете обусловлена главным образом изменениями степени повышения давления в компрессоре. Чем дальше (в любую сторону) скорость

448

о т V / m a x - т е м б о л ь ш е ч и с л о о б о р о т о в р о т о р а , п о т р е б н о е в устано­ в и в ш е м с я г о р и з о н т а л ь н о м п о л е т е , б о л ь ш е с т е п е н ь п о в ы ш е н и я д а в ­ л е н и я в к о м п р е с с о р е , п р и б о л ь ш е м д а в л е н и и п о д в о д и т с я к в о з д у х у т е п л о в к а м е р а х с г о р а н и я и л у ч ш е э к о н о м и ч е с к и е п о к а з а т е л и д в и ­

г а т е л я

— н и ж е

Суд. Эта з а к о н о м е р н о с т ь н а р у ш а е т с я л и ш ь

н а р е ­

ж и м а х

п о л е т а ,

н а к о т о р ы х

ч и с л о о б о р о т о в р о т о р а б л и з к о

к

птах.

Поскольку у г л ы у с т а н о в к и

л о п а т о к к о м п р е с с о р а , т у р б и н ы

и и х

н а ­

п р а в л я ю щ и х а п п а р а т о в р а с с ч и т а н ы н а о п р е д е л е н н о е ч и с л о о б о р о ­ т о в ( о б ы ч н о б л и з к о е к н о м и н а л ь н о м у ) , т о п р и б о л ь ш е м ч и с л е о б о -

р о т о в и н т е н с и в н о в о з р а с т а ю т

г и д р а ­

 

 

 

 

в л и ч е с к и е

п о т е р и

в

к о м п р е с с о р е

и

 

Qr.n

 

 

т у р б и н е , к . п . д . д в и г а т е л я

 

п а д а е т ,

 

 

 

 

Суд р а с т е т .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как

в и д и м ,

и з м е н е н и я

у д е л ь н о г о

 

 

 

 

р а с х о д а т о п л и в а в

 

у с т а н о в и в ш е м ­

 

 

 

 

с я г о р и з о н т а л ь н о м п о л е т е п о з н а к у

 

 

 

 

п р о т и в о п о л о ж н ы

 

и з м е н е н и я м

 

л о б о ­

 

 

 

 

в о г о с о п р о т и в л е н и я Qr .n , в с в я з и с

 

 

 

 

 

ч е м п р и у в е л и ч е н и и и у м е н ь ш е н и и

 

 

 

 

с к о р о с т и о т р е ж и м а

 

м а к с и м а л ь н о й

 

 

 

 

п р о д о л ж и т е л ь н о с т и

п о л е т а

 

ч а с о в о й

 

 

 

 

р а с х о д

т о п л и в а

С/,

р а с т е т

 

м е д л е н ­

 

 

 

 

н е е , ч е м Q,..n. Лишь с

п р и б л и ж е н и е м

 

 

 

 

к с к о р о с т и

Vmax,

к о г д а

о б о р о т ы

пг.а

 

 

 

 

П р и б Л И Ж а Ю Т С Я

К

« щ а х ,

РЭСХОД

С у

д

 

 

 

 

в о з р а с т а е т

и

з а в и с и м о с т ь Ch{V)

 

п р о ­

 

 

 

 

т е к а е т к р у ч е ,

ч е м

з а в и с и м о с т ь

 

 

Qrn(V)

 

 

 

 

( р и с .

15.2, с р е д н и й

г р а ф и к ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Имея з а в и с и м о с т ь

 

Ch(V),

 

 

к и л о ­

 

 

 

 

м е т р о в ы й

р а с х о д т о п л и в а С к

л е г к о

 

 

 

 

о п р е д е л и т ь д е л е н и е м ч а с о в о г о

 

р а с ­

 

 

 

 

х о д а

н а с о о т в е т с т в у ю щ у ю

с к о р о с т ь

 

L max

 

( с м .

ф о р м у л у

14.7).

Режим

м а к с и ­

Рис. 15.2. Зависимость Сл и Ск от

м а л ь н о й

д а л ь н о с т и

п о л е т а

 

( l ^ m a x )

 

скорости

полета

 

о п р е д е л я е т с я п р о в е д е н и е м

к а с а т е л ь ­

 

 

 

 

н о й к

к р и в о й

Ch(V)

 

из

 

н а ч а л а

к о о р д и н а т

(рис. 15.2, н и ж н и й

г р а ­

ф и к ) .

Непосредственно у з е м л и

 

и н а м а л ы х

в ы с о т а х с к о р о с т ь

VLmax

о б ы ч н о п р е в ы ш а е т

с к о р о с т ь

Vtmax

н а

30—50%.

 

 

Таким о б р а з о м ,

 

при у в е л и ч е н и и

с к о р о с т и о т VHSim

л о б о в о е с о ­

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

н о й р а б о т о й

д в и г а т е л я п р и б о л ь ш е м ч и с л е

о б о р о т о в ,

несколько з а ­

м е д л я е т

р о с т Сн- В и н т е р в а л е с к о р о с т е й

о т VtSaax Д о

Vi,max ч а с о в о й

р а с х о д

р а с т е т

м е д л е н н е е , ч е м с а м а скорость ( в ы р а б а т ы в а я

т о ж е

к о л и ч е с т в о

т о п л и в а ,

с а м о л е т п р о х о д и т больший путь), и к и л о м е т р о ­

в ы й р а с х о д

С к

п а д а е т . С д а л ь н е й ш и м

у в е л и ч е н и е м

скорости Ch

р а с т е т б ы с т р е е ,

чем

с а м а с к о р о с т ь , и к и л о м е т р о в ы й

р а с х о д

н а ч и ­

н а е т повышаться.

Особенно быстрое

увеличение часового и

15-831

 

 

 

 

 

4 4 9

 

 

Смотрите также файлы