Скорость, потребная для подъема

СХЕМА СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА САМОЛЕТ НА ПОДЪЕМЕ

СИСТЕМА СИЛ И УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ САМОЛЕТА В НАБОРЕ ВЫСОТЫ

ЛЕКЦИЯ 5. НАБОР ВЫСОТЫ И СНИЖЕНИЕ САМОЛЕТА

1.	Система сил и уравнения движения самолета в наборе высоты.
2.	Система сил и уравнения движения в процессе снижения самолета.

Подъем является одним из видов установившегося движения самолета, при котором самолет набирает высоту по траектории, составляющей с линией горизонта некоторый угол.

Установившийся подъем - это прямолинейный полет самолета с набором высоты с постоянной скоростью. Режим подъема характеризуется следующими параметрами:

- скоростью по траектории - скорость подъема V_п;

- углом наклона траектории подъема к горизонту - угол подъема θ;

- вертикальной составляющей скорости подъема - вертикальная скорость V_у.

Рассмотрим прямолинейный установившийся подъем самолета, траектория которого наклонена к горизонту под некоторым углом , называемым углом подъема.

При подъеме на самолет действуют следующие силы (рис. 1):

- сила тяги Р - в направлении движения;

-сила лобового сопротивления Q - в направлении, обратном движению;

- составляющая сила веса G₂ в направлении, обратном направлению движения;

- в направлении, перпендикулярном к траектории полета, действуют подъемная сила Y и составляющая силы веса G₁.

Так как подъем является плоским поступательным установившимся движением, то все силы, действующие на самолет, приложены в его центре тяжести.

Для выполнения условия равномерности и прямолинейности подъема самолета все действующие на него силы должны быть взаимно уравновешены. Следовательно, условием прямолинейности движения при подъеме является равенство сил Y и G₁.

(1)

Условием равномерности движения самолета будет равенство сил, действующих вдоль траектории:

. (2)

При нарушении одного из этих равенств движение не будет прямолинейным и равномерным, так как появившиеся неуравновешенные силы будут искривлять траекторию в первом случае и ускорять или замедлять движение самолета во втором.

Рис. 1. Схема сил на подъеме У=Gcos - условие прямолинейности

P= Q =G sin - условие равномерности

Из анализа уравнений сил при подъеме можно сделать следующие выводы:

- подъемная сила при подъеме меньше, чем в горизонтальном полете на том же угле атаки, так как она уравновешивает только часть веса самолета;

- потребная сила тяги при подъеме больше, чем в горизонтальном полете на том же угле атаки, потому что кроме лобового сопротивления она уравновешивает составляющую веса самолета G₂. Таким образом, подъем совершается не за счет увеличения подъемной силы крыла, а за счет увеличения силы тяги. С увеличением угла подъема составляющая веса G, направленная перпендикулярно к траектории подъема, уменьшается, следовательно, должна быть меньше и уравновешивающая ее подъемная сила Y, При этом составляющая веса G₂ увеличивается, что требует увеличения тяги силовой установки. Увеличение же силы тяги при подъеме возможно только при наличии ее избытка.

Важной характеристикой самолета является его тяговооруженность - отношение максимальной располагаемой тяги у земли к весу самолета.

(3)

У современных самолетов с ТРД тяговооруженность достаточно высокая и может достигать единицы и более:

- у самолета МИГ-17 k = 0,52,

- у самолета Л-29 k = 0,34.

Если бы силовая установка обладала тягой, превышающей сумму веса самолета и его лобового сопротивления, то самолет мог бы выполнять установившийся вертикальный подъем ( = 90°).

Скоростью, потребной для подъема самолета V_под, называется скорость, необходимая для создания подъемной силы, уравновешивающей составляющую веса, перпендикулярную траектории подъема на данном угле атаки. Из условия прямолинейности движения можно определить величину потребной для подъема скорости.

Y =G cos .

Подставив в это уравнение значение подъемной силы, получим

(4)

Из уравнения (4) находим

(5)

Так как выражение - есть численная величина потребной скорости горизонтального полета V _гп то формула (5) примет вид

(6)

Величина всегда меньше единицы, поэтому можно сделать вывод, что для выполнения подъема самолета требуется меньшая скорость, чем при горизонтальном полете на том же угле атаки. Для небольших углов подъема (до = 20°) потребная скорость для подъема самолета незначительно отличается от потребной скорости горизонтального полета на том же угле атаки. Поэтому при подъеме с углом , не превышающим 20-25°, можно принимать, что скорость, потребная для подъема, равна скорости, потребной для горизонтального полета.

Дата добавления: 2015-05-08