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 2.8. РЕЖИМ ВЗЛЕТА САМОЛЕТАВзлетом называется ускоренное движение самолета от момента начала разбега до набора высоты 25 м.  Рисунок 9.1 Элементы взлета самолета Взлет включает в себя три этапа (Рисунок9.1): разбег по земле , отрыв и набор безопасной высотыHбез. По международным нормам для пассажирских самолетов Hбез=10,7м; для других типов самолетов принимают Hбез=25м. Взлет представляет собой один из видов неустановившегося движения. Элементы взлета Разбег – это ускоренное движение самолета по земле, необходимое для приобретения скорости, при которой крыло создает подъемную силу, необходимую для отрыва. Перед началом разбега средства механизации крыла отклоняются во взлетное положение. Летчик плавно увеличивает тягу двигателей до максимальной, затем отпускает тормоза, и самолет начинает движение на всех колесах шасси. Большая часть разбега производится «на трех точках» (самолет касается земли и основными колесами, и носовым колесом). В конце разбега, когда руль высоты становится достаточно эффективным, летчик путем увеличения угла атаки отрывает носовое колесо от земли и разбег продолжается на «двух точках». В процессе разбега скорость самолета увеличивается от нуля до скорости отрыва. Разбег представляет собой ускоренное движение под действием неуравновешенных сил (Рисунок9.2): Р  исунок 9.2 Силы, действующие на разбеге - сила тяги двигательной установки Р; в начале разбега ее величина максимальна, а затем по мере увеличения скорости постепенно уменьшается; - сила веса самолета G; направлена вниз; - подъемная сила У; в начале разбега равна нулю, а в конце разбега, при отрыве достигает величины веса самолета; - сила лобового сопротивления X; возрастает по мере разбега; - нормальная сила реакции земли N; в начале разбега равна весу самолета, а по мере нарастания скорости и увеличения подъемной силы уменьшается до нуля при отрыве; - сила трения пневматиков колес о грунт F; зависит от коэффициента трения колес о землю и от силы реакции земли N: F=N f. Уравнение движения центра тяжести самолета при разбеге будут иметь вид: P –Х –F =  jx ,где jХ =  - ускорение движения.Из уравнения следует, что в направлении движения действует неуравновешенная сила, равная разности сил Р - (Х + F) и вызывающая ускорение движения. Сила трения колес о землю равна F=f N=f(G-Y). В реальных условиях ускорение зависит от коэффициента трения f, который изменяется в зависимости от состояния взлетной полосы. Отрыв – это момент отделения самолета от земли. Подъемная сила становится несколько больше силы веса. У современных самолетов угол атаки при отрыве не превышает 9–11 º. Большое влияние оказывает техника выполнения взлета. Если с целью уменьшения длины разбега летчик резко выводит самолет на углы атаки, близкие к критическому, подъемная сила возрастает и самолет отрывается. Однако при этом скорость уменьшается до Vмин, ухудшаются характеристики устойчивости и управляемости, полет становится небезопасным. Вследствие этого в целях безопасности отрыв производится на углах атаки, меньших критического на 3–40 и скорости больше минимальной приблизительно на 15%. Набор безопасной высоты. Выполняется с целью достижения высоты, обеспечивающей продолжение безопасного и быстрого подъема. Экономическая скорость не дает быстрого подъема, она является границей между интервалами первых и вторых режимов. Поэтому подъем с этой скоростью на малой высоте опасен. Следовательно, сразу после отрыва от земли выполняется выдерживание для дальнейшего разгона скорости с медленным отходом от земли. Самолеты с большой тяговооруженностью сразу после отрыва переходят к набору высоты, без выдерживания. В первые секунды подъема запас скорости мал, что требует от летчика усиленного внимания и безупречного пилотирования. Задача. Определите, на какой скорости самолёт оторвётся от земли, если удельная нагрузка на крыло составляет 200кгс\м2, коэффициент подъёмной силы Су=1,2. Высота на уровне моря. Взлетные характеристики самолета К ним относятся: - длина разбегаLраз; - скорость отрыва Vотр; - длина взлетной дистанции Lвзл. Длиной разбега называется путь, проходимый самолетом от момента страгивания до точки отрыва от земли. Длина разбега является одной из главных характеристик, по которой определяют размер взлетно-посадочной полосы. Она рассчитывается по формуле: Lраз= V2отр/2 jср, где Vотр – скорость отрыва; jср – среднееускорение при разбеге. Как следует из формулы, длина разбега зависит от скорости отрыва и величины среднего ускорения на разбеге. Скоростью отрыва самолета называется скорость, при которой достигается подъемная сила, необходимая для отрыва от земли. Определяется по формуле:   ,гдеCyотр – коэффициент подъемной силы на угле атаки αотр в момент отрыва, с учетом механизации крыла. Из формулы также видно, что скорость отрыва зависит от удельной нагрузки на крыло  и плотности воздуха ρ.Взлетной дистанцией называется путь, проходимый самолетом от начала разбега до момента набора высоты 25 м. Взлетная дистанция включает в себя длину разбега и воздушный участок пути от места отрыва до места набора высоты 25 м ( см. Рисунок9.1) : Lвзл= Lраз+Lвоз. Длина воздушного участка зависит от угла набора высоты и определяется по формуле:  ,где  - угол набора.Чем меньше угол подъема, тем больше длина воздушного участка, тем больше взлетная дистанция. После отрыва на воздушном участке производится выдерживание с постепенным отходом от земли и разгоном скорости. Все движение требует избытка тяги, т. е. ускоряющей силы. На воздушном участке эта сила определяется по формуле: Р= Р - Х - GSinθ, где Р – избытоктяги ( ускоряющая сила). Влияние эксплуатационных факторов Влияние силы тяги. С увеличением силы тяги Р увеличивается ускоряющая сила Р-(Х+F). Следовательно, увеличивается ускорение, самолет быстрее набирает скорость отрыва. Как правило, взлет производят на взлетном режиме. Влияние взлетного веса. Увеличение массы самолета приводит к увеличению скорости отрыва и уменьшению ускорения. И то и другое увеличивает длину разбега. Влияние состояния поверхности аэродрома. При рыхлом, мягком грунте сила трения возрастает, ускоряющая сила [Р - (Х + Р)] уменьшается, уменьшается ускорение, длина разбега увеличивается. Применение взлетных полос с твердым покрытием является одним из способов уменьшения длины разбега. Влияние механизации крыла. Перед взлетом на большинстве самолетов выпускаются щитки (или закрылки) во взлетное положение, чтобы увеличить максимальное значение коэффициента подъемной силы самолета. Подъемная сила, необходимая для отрыва, создается на меньшей скорости. Требуется меньшая длина разбега. Влияние давления и температуры воздуха. С уменьшением давления увеличивается скорость отрыва, а сила тяги уменьшается, что ведет к увеличению длины разбега. При повышении температуры наружного воздуха длина разбега увеличивается, так как из-за уменьшения массовой плотности ρ увеличивается скорость отрыва и уменьшается сила тяги. Влияние ветра. Взлет самолета, как правило, выполняется против ветра, так как встречный ветер сокращает разбег и взлетную дистанцию и облегчает управление самолетом. Например, скорость отрыва составляет Vотр = 100 км/ч. Это значит, что на этой скорости подъемная сила должна уравновесить вес самолета. Рассмотрим взлет самолета при встречном ветре U=36 км/ч. Когда самолет стоит на старте, он обдувается встречным потоком воздуха со скоростью 36 км/ч. Так как для отрыва необходима скорость 100 км/час, самолет оторвется, когда его путевая скорость относительно земли будет составлять 64 км/ч. При взлете с попутным ветром при достижении путевой скорости самолета 36 км/ч его воздушная скорость будет равна нулю (V=0). Так как для отрыва необходима скорость Voтp = 100 км/ч, самолет должен увеличить скорость до значения100+36=136 км/ч. Длина разбега с учетом попутного или встречного ветра определяется по формуле:  Из формулы видно, что длина разбега при взлете против ветра меньше, чем по ветру. При взлете против ветра самолет лучше управляем, чем при безветрии, так как в самом начале разбега обдувается встречным воздушным потоком. При взлете по ветру самолет плохо слушается рулей. Попутный ветер ослабляет также эффект обдувки рулей струёй от воздушного винта. Поэтому взлет необходимо осуществлять против ветра. Взлет при боковом ветре. Наличие бокового ветра ухудшает взлетные характеристики самолета и усложняет технику его выполнения. Несимметричное обтекание крыла создает разность подъемных сил правого и левого полукрыльев. В результате происходит накренение самолета на разбеге и снос по ветру после отрыва от земли. Несимметричное обтекание вертикального оперения и фюзеляжа создает разворачивающий момент против ветра (Рисунок 9.3).  Рисунок9.3 Взлет при боковом ветре При разбеге кренящий момент от бокового ветра будет создавать разную нагрузку на колеса шасси. Для устранения разворота самолета при разбеге летчик использует элероны и руль направления. Однако их эффективность в начале разбега мала и величина отклонения рулей для предупреждения разворота будет больше в начале разбега. Поэтому при взлете с боковым ветром необходимо: - для уменьшения кренящего момента во время разбега отклонять ручку управления против ветра, а для предупреждения разворота самолета отклонять руль направления по ветру; - по мере увеличения скорости на разбеге их отклонение следует постепенно уменьшать; - отрыв самолета производить на несколько увеличенной скорости; - после отрыва самолета от ВПП борьбу со сносом вести созданием крена против ветра и отклонением руля направления по ветру; с высоты 50 м борьбу со сносом вести углом упреждения. Занятие №20 |