Основы авиации ОСНОВЫ ДИНАМИКИ ПОЛЕТА САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ

Основы авиации ОСНОВЫ ДИНАМИКИ ПОЛЕТА САМОЛЕТОВ И ВЕРТОЛЕТОВ

На любом самолете взлет всегда сложен, полет приятен, посадка - опасна. М. М. Громов

Взлетом называется ускоренное движение самолета от начала разбега до набора высоты 10 м. Взлет самолета состоит из следующих этапов: разбег, отрыв, разгон с подъемом. Разбег самолета - это ускоренное движение его по земле, необходимое для набора скорости, при которой происходит безопасный отрыв. Минимальная скорость безопасного отрыва самолета от земли называется скоростью отрыва. Разгон с подъемом есть ускоренный прямолинейный полет с малым углом подъема до высоты 10 м.

Расстояние от начала разбега до набора высоты 10 м называют взлетной дистанцией, а расстояние от начала разбега до отрыва – длиной разбега. Основными характеристиками взлета являются длина разбега самолета и скорость его отрыва. В момент отрыва самолета его подъемная сила становится равной его массе (Y = G).

Для уменьшения скорости отрыва необходимо до возможного предела увеличить с. Y отр. Это достигается использованием так называемой механизации крыла, которая и позволяет увеличить на взлете коэффициент подъемной силы. Основные виды механизации крыла – щитки, закрылки предкрылки Обычно на самолетах гражданской авиации элементы механизации крыла используют в комплексе, что позволяет уменьшить скорость отрыва примерно на 100 км/ч.

Набор высоты самолетом. Понятие о потолках Подъемом называется прямолинейное движение самолета вверх с постоянной скоростью. Угол между траекторией движения самолета и горизонтальной плоскостью называется углом подъема и обозначается .

Набор высоты самолетом. Понятие о потолках уравнения движения для центра тяжести самолета

Набор высоты самолетом. Понятие о потолках Тяга двигателей должна быть больше лобового сопротивления на величину G sin . Эту величину обозначают Р и называют избытком тяги.

Так как с увеличением высоты избыток тяги уменьшается, то уменьшается и вертикальная скорость. На практике под скороподъемностью понимают время, которое затрачивает экипаж самолета для набора заданной высоты. Для современных самолетов гражданской авиации вертикальная скорость составляет десятки метров в секунду. Высота полета, на которой VY = 0, называется теоретическим (или статическим) потолком самолета. Практический потолок самолета - это такая высота, на которой максимальная вертикальная скорость подъема равна для реактивных самолетов 5 м/с, а для поршневых самолетов - 0, 5 м/с. Для современных самолетов разница в высоте между теоретическим и практическим потолком не превышает 200 -500 м.

Установившийся горизонтальный полет Движение самолета с постоянной по величине и направлению скоростью называется установившимся. Для прямолинейного движения необходимо равновесие сил в направлении, перпендикулярном к траектории движения, а для постоянства скорости - равновесие сил по траектории движения. Следовательно, для установившегося движения самолета равнодействующая внешних сил должна быть равна нулю. Установившимся горизонтальным полетом называется равномерное движение самолета по прямолинейной горизонтальной траектории.

Установившийся горизонтальный полет Уравнения движения центра тяжести самолета

Минимальная скорость, с которой можно выполнять полет на заданной высоте называется потребной скоростью горизонтального полета (Vгп). потребная скорость горизонтального полета зависит от угла атаки, высоты полета самолета и величины G/S, которую называют удельной нагрузкой на крыло. Vгп уменьшается при увеличении угла атаки и достигает минимума при a = aкр. Однако полеты выполняются не на критических углах атаки, а на так называемых допустимых углах атаки, которые чуть меньше критических.

Разделив уравнения движения друг на друга, получим В отличие от потребной тяги максимально возможная тяга двигателя называется располагаемой тягой и обозначается Ррасп. Т. о. тяга двигателя должна быть меньше массы самолета в К раз, где К – аэродинамическое качество самолета.

Планирование самолета Прямолинейное снижение самолета с постоянной скоростью называется планированием.

Планирование самолета При Р = 0 уравнения движения центра тяжести самолета имеют вид:

Разделив уравнения движения друг на друга, получим Следовательно, минимальный угол планирования будет при максимальном аэродинамическом качестве самолета К. Однако существует практически более важное следствие.

Поскольку то уравнение для дальности планирования, выраженное через высоту планирования и аэродинамическое качество самолета

Посадка самолета Посадке предшествует снижение самолета с эшелона полета и заход на посадку. Снижение самолета с эшелона полета по маршруту начинается примерно за 200 -250 км от аэродрома посадки. На высоте около 400 м самолет, продолжая снижаться, входит в глиссаду. Глиссада – траектория снижения самолета в вертикальной плоскости на конечном этапе захода на посадку Для самолетов гражданской авиации угол наклона глиссады к горизонтальной плоскости составляет 2° 40' – 3° 00' Посадкой называется замедленное движение самолета с высоты 15 м до полной остановки на земле.

Посадка самолета Посадку самолета можно разделить на пять этапов: • снижение, • выравнивание, • выдерживание, • парашютирование, • пробег.

Посадка самолета Выравнивание На этапе выравнивания траектория полета переходит из наклонной в горизонтальную с постепенным уменьшением вертикальной скорости. Выравнивание заканчивается на высоте около 1 м.

Посадка самолета Выдерживание Этап выдерживания необходим для дальнейшего уменьшения скорости полета. Это достигается постепенным увеличением угла атаки, что приводит, как и на этапе выравнивания, к увеличению коэффициента с. Y и уменьшению скорости полета V при сохранении равенства Y = G.

Посадка самолета Парашютирование При движении самолета в процессе этапа выдерживания подъемная сила постепенно уменьшается и становится меньше массы самолета. Самолет начинает парашютировать и мягко касается ВПП.

Посадка самолета Пробег Движение самолета по взлетной полосе после касания до полной остановки называется пробегом самолета. Основными характеристиками посадки самолета являются длина пробега, посадочная дистанция и посадочная скорость.

Посадка самолета V=Vпос V=0 Длина пробега самолета – это расстояние, которое проходит самолет по ВПП от точки касания до полной остановки. Посадочная дистанция — расстояние по горизонтали, которое проходит самолет при посадке с момента пролета высоты 15 м до полной остановки на ВПП. Посадочная скорость (Vnoc) – это минимальная скорость безопасного приземления самолета. Значение посадочной скорости можно определить из равенства Y = G в конце этапа выдерживания.

Посадка самолета V=Vпос V=0 Если учесть влияние так называемой воздушной подушки между самолетом и землей, то посадочная скорость меньше скорости в конце выравнивания примерно на 5%. Для современных самолетов посадочная скорость равна 200 -250 км/ч.

Вопросы динамики полета самолета рассматривались для условий стандартной атмосферы, т. е. влияние отклонения параметров атмосферы на параметры полета самолетов не учитывалось.

Режимы полета вертолетов Полет вертолета начинается с использования комплекса различных режимов движения: • руление по взлетной площадке, • вертикальный подъем на высоту контрольного висения, • горизонтальный разгон скорости в воздухе или на взлетной полосе, • набор высоты по наклонной траектории. Руление (или буксировка) вертолета осуществляется для передвижения его на небольшое расстояние по аэродрому Взлет представляет собой неустановившееся ускоренное движение вертолета от места старта до набора высоты стандартного препятствия (15 или 25 м).

Режимы полета вертолетов Режим висения - режим, при котором вертолет не перемещается относительно земли, а висит на определенной высоте. Этот режим выполняется при каждом взлете для проверки расчета центровки, исправности системы управления и других жизненно важных агрегатов и систем вертолета. Режим висения фиксирует вертолет на высоте менее 10 м (чаще всего на высоте около 3 м). На этой же высоте после опробования всех систем управления выполняется перемещение (полет) вертолета со скоростью не более 10 км/ч.

Режимы полета вертолетов Взлет по-вертолетному является основным способом взлета. При таком взлете подъемная сила вертолета возникает только за счет работы несущего винта. Взлет по-самолетному выполняется в том случае, если избыточная сила тяги несущего винта недостаточна для взлета по-вертолетному из-за перегрузки вертолета. При таком взлете для разбега вертолета нужна посадочная площадка длиной 80 -100 м. После отрыва вертолет выдерживают на высоте около 5 м до выхода на скорость 50 -60 км/ч, а затем продолжают разгон с плавным набором высоты. Горизонтальный разгон вертолета и набор высоты – завершающие этапы любого способа взлета вертолета. Разгон вертолета производится по слабо наклонной траектории и заканчивается на высоте 30 -50 м, а затем продолжается набор высоты до заданного эшелона полета.

Режимы полета вертолетов Горизонтальный полет вертолета может происходить с любой скоростью от нулевой до максимально возможной. Помимо установившегося горизонтального полета различают горизонтальные прямолинейные маневры вертолета (разгон, торможение, вираж, восьмерка, змейка), выполняемые для изменения скорости или (и) направления при неизменной высоте полета, маневры в вертикальной плоскости (горки и пикирование), а также пространственные маневры (спираль, боевой разворот и т. д. ).

Режимы полета вертолетов Для выполнения посадки также используется комплекс неустановившихся режимов движения вертолета: снижение по наклонной траектории, вывод из планирования (выравнивание), горизонтальное торможение (выдерживание), зависание, вертикальное снижение, приземление, пробег и руление с посадочной площадки на стоянку. Посадка по-вертолетному (практически без поступательного движения) – это посадка вертолета в обычных условиях. По-самолетному вертолет садится в тех случаях, когда по каким-либо причинам нельзя «зависнуть» над местом посадки, а на режиме самовращения несущего винта посадка осуществляется в аварийных ситуациях.