Лекции по аэродинамике. Учебное пособие по аэродинамике содержание содержание 2 раздел I. Основы аэродинамики 4 Тема основные понятия и законы аэродинамики 4 Классификация летательных аппаратов 5 атмосфера земли 6
 Скачать 9.65 Mb.
|
Тема 2.6. РЕЖИМ ПЛАНИРОВАНИЯ САМОЛЕТАПланированием называется прямолинейное и равномерное движение самолета по наклонной вниз траектории. Планирование есть случай снижения самолета с выключенным двигателем или двигателем, работающим на малых оборотах. Снижение может производиться как при наличии тяги, так и при ее отсутствии. Моторное снижение выполняется с целью подвода самолета к земле и последующей посадки. Благодаря использованию тяги двигателей значительно уменьшается вертикальная скорость, увеличивается дальность снижения. В случае необходимости выполняется скоростное (экстренное) снижение, а также уход на второй круг. При планировании на самолет действуют сила веса самолета G и полная аэродинамическая сила R. Сила веса G направлена вертикально вниз и раскладывается на две составляющие: в направлении, перпендикулярном траектории движения -  , и в направлении движения самолета  .Здесь  пл – угол планирования самолета.Полная аэродинамическая сила R раскладывается на: - подъемную силу У, уравновешивающую силу G1; - силу лобового сопротивления, уравновешивающую силу G2. Линии действия всех сил, действующих на самолет, пересекаются в его центре тяжести. Все силы должны быть взаимно уравновешены, и самолет в этом случае будет двигаться по инерции (Рисунок8.1).  Рисунок8.1 Схема сил, действующих на самолет при планировании Условием прямолинейности движения является равенство сил Y и G1:  Условием равномерности движения является равенство сил G2 и X:  При отсутствии тяги уравнения движения при планировании будут иметь вид:   ,Полная аэродинамическая сила R при планировании всегда направлена вверх и равна полетному весу самолета:  Из уравнений можно сделать следующие выводы: 1. Подъемная сила меньше, чем в горизонтальном полете на том же угле атаки; 2. Составляющая силы веса G2 при планировании выполняет роль тяги. Если угол планирования увеличивается, то сила G2 тоже увеличивается, что вызывает увеличение скорости движения. Характеристики планирования Потребная скорость планирования. Потребной скоростьюпланирования называется скорость, необходимая для создания подъемной силы, равной составляющей веса самолета G cos  : Максимальная скорость планирования может превышать максимальную скорость горизонтального полета. Предельная скорость полета самолета на планировании - это скорость установившегося пикирования на угле атаки нулевой подъемной силы:  Предельная скорость планирования при отвесном пикировании превышает максимальную скорость горизонтального полета почти в 3 раза. На практике ее достичь невозможно из-за ограничения прочности самолетов. Угол планирования. Угол, образованный вектором скорости (траекторией) планирования и линией горизонта, называется углом планирования пл (см. Рисунок 8.1).Для определения угла планирования запишем уравнения движения самолета в следующем виде: GSinθ =X; GCos =YРазделив первое равенство на второе, получим:  Сравнивая данную формулу с формулой аэродинамического качества, можно сделать вывод, что угол планирования равен углу качества: пл=кач.. Из формулы видно, что угол планирования зависит только от аэродинамического качествасамолета. Минимальный угол планирования достигается при наивыгоднейшем угле атаки αнв, когда аэродинамическое качество самолета достигает максимального значения: Угол планирования можно определить графически по поляре самолета (если она построена в одинаковых масштабах для СУ и СХ), проведя из начала координат вектор  к соответствующей точке кривой (Рисунок3.22,а). Угол, образованный вектором и осью Су, покажет величину угла планирования.Минимальный угол планирования мин получим, проведя касательную к кривой из начала координат.Так как качество самолета зависит только от угла атаки, то, следовательно, угол планирования от высоты полета и веса самолета не зависит. Вертикальная скорость планирования. Высота, которую самолет теряет при планировании за единицу времени, называется вертикальной скоростью планирования (Рисунок 8.2):  Рисунок 8.2 Вертикальная скорость планирования. Из 8.2 можно определить, что  . Если раскрыть формулу, то получим: .Анализ формулы показывает, что минимальная скорость снижения может быть получена при планировании самолета на экономической скорости Vэк. При увеличении полетного веса самолета вертикальная скорость планирования также увеличивается. Увеличение высоты полета сопровождается уменьшением массовой плотности воздуха, скорость планирования увеличивается, вследствие чего возрастает вертикальная скорость снижения. От величины вертикальной скорости зависит время снижения с данной высоты. Задача. Определите аэродинамическое качество самолёта при планировании с углом θпл =45˚. Задача. Самолёт планирует 6 минут со скоростью Vпл =360км/ч и за это время проходит путь, равный 18 км. Определите аэродинамическое качество самолёта. Поляра скоростей планирования График, показывающий зависимость вертикальной скорости снижения от поступательной скорости на различных углах атаки, называется полярой скоростей планирования (Рисунок 8.3). Для построения поляры скоростей планирования необходимо иметь поляру самолета (см. Рисунок 3.22).  Рисунок8.3 Поляра скоростей планирования Определив Су и Сх и зная полетный вес самолета и высоту полета, рассчитывают значения аэродинамического качества, угла планирования, скорости планирования, скорости снижения для каждого угла атаки. Строят поляру скоростей планирования (Рисунок8.3). По поляре скоростей можно определить ряд характерных скоростей и режимов планирования. 1.Экономическая скорость планированияVэк и экономический угол атаки эк определяются проведением касательной параллельно оси абсцисс к поляре скоростей. Планирование на экономической скорости будет происходить с наименьшей скоростью снижения Vу. 2. Наивыгоднейшую скорость планирования Vнв и наивыгоднейший угол атаки нв можно найти проведением касательной из начала координат к поляре скоростей. На этой скорости угол снижения минимальный, а дальность планирования - максимальная.3. На поляре скоростей планирования определяются два режима планирования: I и II, границей раздела которых является наивыгоднейшая скорость полета, наивыгоднейший угол атаки НВ. Интервал первых режимов планирования - это планирование со скоростями, соответствующими углам атаки меньше наивыгоднейшего. Интервал вторых режимов планирования, - это планирование со скоростями, соответствующими углам атаки больше наивыгоднейшего. Вторым режимам планирования свойственны: ухудшение устойчивости и управляемости, особенно при приближении к критическому углу атаки; изменение характера управления самолетом - при взятии ручки управления на себя угол планирования не уменьшается, а увеличивается. Когда угол атаки приближается к критическому, самолет проваливается. Такое планирование называется парашютированием. Самолет может сорваться в штопор. Дальность планирования. Расстояние по горизонтали, проходимое самолетом относительно земли за время планирования с данной высоты, называется дальностью планирования (Рисунок8.4):  Рисунок8.4 К определению дальности планирования Из Рисунок 8.4 можно определить:  Здесь H – высота планирования; Lпл– дальность планирования; пл - угол планирования.Отсюда: Lпл=H / tg пл.Так как tg пл=tgкач = , формула дальности планирования приобретает вид:Lпл=HК.Из формулы следует, что дальность планирования зависит от высоты планирования и аэродинамического качества самолета, то есть от угла атаки. Наибольшая дальность может быть достигнута при полете на наивыгоднейшем угле атаки αнв, при котором аэродинамическое качество имеет максимальное значение. Скорость наибольшей дальности планирования – это скорость по своей величине близка к наивыгоднейшей скорости горизонтального полета Vнв. Данная формула справедлива только при отсутствии ветра. Влияние ветра на планирование Влияние горизонтального ветра. Движение самолета при наличии ветра состоит из движения его относительно воздуха и перемещения относительно земли со скоростью ветра (Рисунок 8.5 ): При наличии ветра дальность планирования изменяется, так как изменяется путевая скорость – скорость движения самолета относительно земли Vзем.  Рисунок8.5 Влияние ветра на дальность планирования и на угол планирования относительно земли Дальность планирования в этом случае определяется по формулам: LПЛ=НК + Ut – при попутном ветре, LПЛ=НК - Ut – при встречном ветре, где t - время планирования, с; U - скорость ветра, м/с. Летные качества самолета остаются неизменными относительно воздушной среды, изменяется только дальность планирования. Например, если самолет планирует с высоты Н в некоторую точку А, то при встречном ветре самолет будет сносить ветром назад со скоростью ветраU. Сложив скорость планирования и скорость ветра, получим путевую скорость полета относительно земной поверхности:  = +  .При встречном ветре относительно земной поверхности путевая скорость уменьшается, угол планирования увеличивается. Но относительно воздушной среды они остаются неизменными. Дальность планирования при этом уменьшается: L1=L – U t, При попутном ветре самолет сносит ветром вперед со скоростью U(Рисунок8.5,в). Путевая скорость увеличивается, угол планирования относительно земной поверхности уменьшается, дальность планирования увеличивается: L2=L+Ut. Для любого направления ветра: L1,2=HK±Ut. Время планирования от ветра не зависит, так как вертикальная скорость Vy остается постоянной. При увеличении полетного веса самолета увеличивается потребная скорость планирования VПЛ. Следовательно, вертикальная скорость планирования VУувеличивается, время планирования tПЛ уменьшается. При уменьшении веса самолета наблюдается обратная картина. Для получения максимальной дальности планирования при сильном встречном ветре планирование необходимо осуществлять со скоростью, большей наивыгоднейшей vНВ. При планировании с попутным ветром необходимо выдерживать скорость полета немного меньше наивыгоднейшей. Отклонение закрылков или посадочных щитков сопровождается уменьшением аэродинамического качества, вследствие чего увеличиваются вертикальная скорость и угол планирования, уменьшается дальность планирования. Влияние вертикальных потоков. Рассмотрим планирование при нисходящем и восходящем потоках ветра (8.6).  Рисунок 8.6 Влияние нисходящих и восходящих воздушных потоков на планирование При нисходящем вертикальном течении вертикальная скорость снижения VУвозрастает, время и дальность планирования уменьшаются (Рисунок8.6,а). При вертикальном потоке ветра, направленном вверх (Рисунок8.6,б), дальность и время планирования увеличиваются, так как вертикальная скорость снижения уменьшается. Вывод: Планирование или снижение самолета является установившимся движением, после которого следует заход на посадку. От правильного выполнения планирования зависит точный расчет и выполнение безопасной посадки. Занятие №17 |