Методическое пособие по выполнению лабораторной работы по курсу "Динамика полета" часть I

• Название: Методическое пособие по выполнению лабораторной работы по курсу "Динамика полета" часть I
• Дата: 16.05.2022
• Размер: 0.82 Mb.
• Имя файла: 190525326_177610710304437929_1_2.docx
• Тип: Методическое пособие; #531469

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский авиационный институт

(национальный исследовательский университет)»

(МАИ)



КАФЕДРА ДИНАМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ
УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой
___________А.В. Ефремов

Методическое пособие по выполнению лабораторной работы по курсу "Динамика полета" часть I
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
РАСЧЕТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ И ДАЛЬНОСТИ КРЕЙСЕРСКОГО

ПОЛЕТА САМОЛЕТА


Автор: В.Н. Овчаренко

Москва, 2013

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Цель работы. Лабораторная работа направлена на освоение практических навыков расчета характеристик крейсерского полета самолета.

Теоретический минимум. Продолжительность и дальность крейсерского полета самолета определяются от момента окончания набора заданной высоты эшелона до момента начала снижения в стандартных атмосферных условиях. Продолжительность Т и дальность крейсерского полета L определяются часовым q_ч и километровым q_к расходами топлива соответственно

,

где m₀ и m_k – массы самолета в начале и в конце крейсерского полета.

Часовой расход топлива q_ч – расход топлива за один час полета в стандартных атмосферных условиях.

Километровый расход топлива q_к – расход топлива на километр пройденного пути, который отсчитывается по земной поверхности.

Размерность часового расхода q_ч в кг/ч, размерность километрового расхода q_к в кг/км.

Часовой и километровый расходы топлива для самолета с ТРД и ТРДД вычисляются по формулам

(1)

где – удельный расход топлива на заданной скорости и высоте крейсерского полета, кг/н час; Р_п – потребная тяга установившегося горизонтального полета, н; V – скорость полета, м/с; 3,6 – переводной коэффициент служит для перевода единиц измерения скорости м/с в км/час.

В общем случае удельный расход топлива – функция трех переменных
= f(M, H, R): скорости, высоты полета и степени дросселирования двигателя . Здесь Р_р – располагаемая тяга двигателей, н. Характерные зависимости удельного расхода топлива от условий крейсерского полета показаны на рис. 1 и 2.










Рис. 1 Рис. 2

Задачу расчета продолжительности и дальности полета решают в различных постановках. Практический интерес имеют следующие варианты решения этой задачи.

1. Найти продолжительность и дальность полета при заданном числе М, степени дросселирования двигателя R и определенном запасе топлива.

2. Найти продолжительность и дальность горизонтального полета на заданной высоте, заданной скорости полета и определенном запасе топлива.

3. Найти высоту и скорость крейсерского полета, на которых достигаются наибольшая продолжительность и наибольшая дальность полета при определенном запасе топлива.

В лабораторной работе рассматривается упрощенное решение задачи 2.

Наибольшая продолжительность и дальность горизонтального полета достигаются на скоростях полета, на которых часовой и километровый расход топлива наименьшие. Графики зависимости часового и километрового расходов топлива для различных высот и скоростей полета показаны на рис. 3 и 4.









Рис. 3. Рис. 4.

Характер изменения часового и километрового расходов топлива аналогичен характеру изменения потребной тяги установившегося горизонтального полета Р_п. Поэтому в первом приближении из формул (1) следует, что наименьший часовой расход (т.е. наибольшая продолжительность полета) достигается на скорости V_t , близкой к наивыгоднейшей скорости полета , на которой потребная тяга наименьшая . Аналогично, наименьший километровый расход (т.е. наибольшая дальность полета) будет достигаться на скорости V_KC, на которой отношение минимально. С увеличением высоты полета часовой и километровый расходы снижаются и, следовательно, продолжительность и дальность крейсерского полета возрастают. Более точный анализ приводит к следующим выводам:

• 
  наибольшая продолжительность крейсерского полета достигается на высотах 10 ... 12 км;
  
• 
  наибольшая дальность крейсерского полета достигается на высоте полета, которая на 2 ... 3 км меньше высоты практического потолка.
  

Скорости горизонтального крейсерского полета V_t на наибольшую продолжительность и V_KC наибольшую дальность можно оценить по диаграмме потребных тяг (рис.5).






Рис.5

Скорость V_t приближенно соответствует скорости полета на максимальном аэродинамическом качестве К_max , а скорость V_KC определяется точкой касания кривой потребной тяги и прямой, проведенной из начала координат. Диаграммы потребных тяг, построенные для различных высот полета (рис.5) показывают, что с увеличением высоты полета:

• 
  скорости V_t и V_KC возрастают;
  
• 
  величина отношения снижается;
  
• 
  между скоростями наблюдаются следующие соответствия: .
  

Приближенные формулы для вычисления продолжительности и дальности крейсерского полета имеют вид

. (2)

Здесь выражения в скобках вычисляются при значениях скоростей, указанных в виде индекса, продолжительность полета получают в часах, а дальность – в километрах.

Упрощенный алгоритм определения скоростей полета с наименьшими часовым и километровым расходами и расчета наибольшей продолжительности и дальности крейсерского полета состоит из следующих шагов.

1. Задаются высотой полета Н и массой самолета m.

2. Для диапазона скоростей установившегося горизонтального полета вычисляют потребную тягу Р_п и аэродинамическое качество самолета К.

3. Для каждого значения скорости полета вычисляют степень дросселирования двигателя R.

4. По расходным характеристикам двигателя определяют удельный расход топлива С_е.

5. По формулам (1) вычисляют часовой q_ч и километровый q_к расходы топлива для каждого значения скорости горизонтального полета.

6. Строят графики q_ч (V) и q_к (V).

7. По этим графикам определяют скорости полета, соответствующие наименьшим значениям часового и километрового расходов топлива.

8. По формулам (2) вычисляют продолжительность и дальность крейсерского полета.

Порядок выполнения лабораторной работы. Все студенты выполняют расчетную работу для варианта, полученного при выполнении лабораторной работы № 1.

Исходные данные, необходимые для выполнения расчетной работы, берутся из Приложений для указанного типа самолета.

Расчет характеристик крейсерского полета выполняется по алгоритму, изложенному выше.

Все расчеты должны быть оформлены в виде таблиц следующего вида.

Таблица 1

V

V1

V2

·

·

·

Vi

Примечание

Берутся из лабораторной работы № 1

, н

По характеристикам двигателя

Вычисляются по формулам (1)

Vt

Определяются по графикам и

VKC

Т, ч

Вычисляются по формулам (2)

L, км

На заключительном этапе лабораторной работы № 3 характеристики крейсерского полета по каждому самолету для различных высот полета объединяются преподавателем в итоговую таблицу 2.

Таблица 2

Самолет _________
Н, км	Т, ч	L, км
·	·	·
·	·	·
·	·	·
·	·	·
·	·	·
·	·	·

По данным таблицы 2 строятся графики Т(Н) и L(H) на плоскости (H,T) и (H,L) соответственно.

Отчет по лабораторной работе № 4 должен содержать:

• 
  исходные данные;
  
• 
  таблицы 1 и 2;
  
• 
  графики , , Т(Н) и L(H);
  
• 
  выводы.
  

Пример исходных данных.

Самолет: Ту–154М (марку самолета заменить на свою);

Площадь крыла S = ; Масса топлива ; Взлетная масса ;

Число двигателей ; Расчетная масса самолета m = ;

Заданная высота полета Н = ;

Характеристики атмосферы на высоте полета:

Давление атмосферы р_н = ; Скорость звука а_н = ;

Плотность атмосферы = .

Контрольные вопросы к лабораторной работе № 4.

1. Что такое часовой расход топлива.

2. Что такое километровый расход топлива.

3. Что такое удельный расход топлива.

4. Как зависит удельный расход топлива от высоты и скорости полета.

5. От каких переменных зависит удельный расход топлива.

6. Что понимают под степенью дросселирования двигателя.

7. На каких высотах достигается наибольшая продолжительность полета.

8. На каких высотах достигается наибольшая дальность полета.

9. Как можно оценить скорость V_t по диаграмме потребных тяг.

10. Как можно оценить скорость V_KC по диаграмме потребных тяг.

11. Какая из скоростей V_t или V_KC наибольшая.