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 2.7. ВИРАЖИ И РАЗВОРОТЫ САМОЛЕТААэродинамические перегрузки Перегрузкой называется отношение равнодействующей всех сил, действующих на самолет, к весу самолета. Полная перегрузка определяется по формуле:  где nx - продольная перегрузка; nу - нормальная перегрузка; nz - боковая перегрузка. Продольная перегрузка nх возникает при изменении тяги двигателя и лобового сопротивления. Определяется по формуле:  Боковая перегрузка nz возникает при полете самолета со скольжением. Но по величине боковая перегрузка очень мала. Поэтому в расчетах её принимают равной нулю. Нормальной перегрузкой nу называется отношение подъемной силы к весу самолета. Определяется по формуле:  В горизонтальном полете при спокойной атмосфере подъемная сила равна весу самолета, следовательно, нормальная перегрузка равна единице:    Рисунок 11.1 Действие центробежной силы инерции В криволинейном полете, когда подъемная сила становится больше веса самолета, перегрузка будет больше единицы. При движении самолета по криволинейной траектории центростремительной силой является подъемная сила. Центростремительной силе сопутствует равная, но противоположная центробежная сила инерции Fцб (Рисунок11.1). Центробежная сила действует подобно весу. Таким образом, аэродинамическая перегрузка подобна увеличению веса самолета. При появлении перегрузки летчику кажется, что его тело стало тяжелее. Когда перегрузка прижимает летчика к сиденью, то эта перегрузка положительная, если же отделяет его от сиденья - отрицательная. Максимально возможная нормальная перегрузка может быть получена, когда в полете на данной скорости и высоте полета будут полностью использованы возможности самолета по созданию подъемной силы. Эту перегрузку можно получить в том случае, когда самолет резко выводится на критический угол атаки, при котором Су=Су макс:  Однако при такой перегрузке произойдет потеря устойчивости и срыв в штопор. По этой причине не рекомендуется отклонять резко ручку управления на себя. Максимально возможная или располагаемая перегрузка должна быть:  Превышение в полете этих перегрузок запрещается, так как могут появиться остаточные деформации в конструкции самолета. При выполнении криволинейных маневров перегрузка зависит от запаса тяги силовой установки. С изменением высоты полета изменяется плотность воздуха, следовательно, изменяется и располагаемая нормальная перегрузка. Для измерения перегрузки на самолете устанавливают прибор, получивший название акселерометр. Летчик, руководствуясь показаниями этого прибора, может своевременно уменьшить перегрузку, когда она становится опасной для прочности самолета. Наибольшую эксплуатационную перегрузку имеют маневренные самолеты, такие как пилотажные, спортивные и самолеты-истребители. Неманевренные самолеты (пассажирские, транспортные) рассчитываются на действие больших перегрузок для полета в сильную болтанку. Понятие виража самолетаВираж самолета – это криволинейный полет самолета в горизонтальной плоскости с разворотом на 360°. Часть виража называется разворотом. Вираж с постоянной скоростью и углом крена называется установившимся. Установившийся вираж без скольжения называется правильным (Рисунок11.2,а).  Рисунок 11.2 Схемы виражей: а - правильный вираж; б - вираж с внутренним скольжением; в - вираж с внешним скольжением Вираж может быть неустановившимся, при котором будет меняться скорость и радиус, вираж со скольжением, вираж с набором или потерей высоты. Если самолет имеет скольжение во внутреннюю сторону виража или во внешнюю, то направление скорости не совпадает с плоскостью симметрии и составляет с ней некоторый угол b (11.2,б,в). В первом случае скольжение называется внутренним, во втором - внешним. Правильный вираж На вираже на самолет действует подъемная сила Y, лобовое сопротивление X, вес самолета G и тяга силовой установки Р. Для выполнения виража необходима неуравновешенная сила (центростремительная сила). Для получения этой силы необходимо накренить самолет элеронами в сторону виража на угол g, который называется углом крена (11.3). На этот же угол наклоняется вектор подъемной силы крыла  . Рисунок 11.3 Схема сил на вираже (вид спереди) Разложив подъемную силу по вертикали и горизонтали, получим две ее составляющие – Ycos и Ysin . Из них сила Ycos должна уравновешивать силу веса самолета G, а сила Ysin служит центростремительной силой. Следовательно, для осуществления правильного виража подъемная сила должна увеличиться, чтобы составляющая Ycos могла уравновесить вес самолета G. Это достигается двумя способами: увеличением угла атаки или увеличением скорости полета. Если не выполнить эти условия, то самолет будет снижаться, т. е. получитсянеправильный вираж – со скольжением. Уравнения движения на правильном вираже: -условие постоянства скорости: Р-Х=0; -условие постоянства высоты: Ycos - G=0; -  условие искривления траектории: Здесь rв - радиус виража. Перегрузки на вираже Для выполнения виража подъемная сила должна быть увеличена. Следовательно, на вираже создается перегрузка. Она будет расти с увеличением крена:  . Из формулы следует, что на правильном вираже величина потребной перегрузки определяется только углом крена. Зависимость потребной перегрузки ny от углов крена на вираже показаны на графике (Рисунок 11.4):  Рисунок 11.4 Зависимость перегрузки от угла крена Следовательно, чем больше угол крена, тем больше перегрузка. Задача Определите перегрузку на вираже самолёта при скорости V=400 км\ч, если скорость горизонтального полёта на том же угле атаки составляет VГП=200 км\ч. Занятие №18 |