Аэродинамика и динамика полета. Тема№7 «Взлет и посадка летательного аппарата», часть1

В электронном виде подготовлено планерным звеном Днепропетровского авиаспортклуба ОСОУ. 2003г.

Тема № 7. Взлет и посадка летательного аппарата(ла), часть1

Взлет самолета (мотопланера). Силы, действующие на самолет (мотопланер) при взлете. Этапы взлета. Ускорение при разбеге. Скорость отрыва. Длина разбе­га. Зависимость длины разбега от различных факторов. Взлетная дистанция. Взлет с боковым ветром. Техника выполнения взлета.

Посадка самолета (мотопланера). Силы, действую­щие на самолет (мотопланер) при посадке. Этапы по­садки. Расчет на посадку. Планирование, выравнивание, приземление и пробег. Посадочная скорость и ее зави­симость от различных факторов. Длина пробега и ее зависимость от различных факторов. Влияние ветра на посадку. Посадка с боковым ветром. Ошибки, допускае­мые при посадке.

Взлет самолета (мотопланера).

В данной теме рассматривается взлет ЛА, не путать с подъемом ЛА (Тема №4), хотя в теме№4 мы уже несколько заскочили в перед и дали определение как взлету, так и отдельным его этапам. Повторим:

Взлет - ускоренное движение ЛА от начала разбега до набора высоты 25(10 – обычно для случаев взлета с площадки ограниченных размеров)м. При этом все этапы взлета - неустановившиеся режимы полета, которые характеризуются наличием неуравновешенных сил и положительного ускорения (что и отличает взлет от подъема, который представляет из себя установившееся движение по наклонной траектории при равновесии сил).

Силы, действующие на самолет (мотопланер) при взлете.

Схему сил действующую на ЛА при взлете будем рассматривать на примере самолета ЯК-55, так как расположение его шасси сходно с расположением шасси у планеров (т.е. хвостовое колесо).

Когда ЛА находится еще на земле то на него действуют следующие аэродинамические силы:

Y – подъемная сила крыла;

X – сила лобового сопротивления;

G – вес ЛА;

Р – сила тяги силовой установки;

N=N₁+N₂ - нормальная реакция земли;

F=F₁+F₂ – сила трения колес о земную поверхность.

После того как ЛА отделяется от поверхности земли, на него перестают действовать N и F.

Этапы взлета.

Этапы взлета - разбег, отрыв, выдерживание, переход в набор высоты(подъем).

Разбег - начальный этап, необходимый для набора скорости при которой Y станет равна весу G, Y=G (до того момента пока ЛА передвигается по земле G>Y, т.к. есть еще N и полное уравнение будет выглядеть как G=Y+N), т.е. скорость при которой крыло создает подъемную силу, обеспечивающую безопасное отделение ЛА от земли, т.е. ЛА будет разгоняться двигаясь по земле и P>X+F.

Минимальная скорость безопасного отделения ЛА от ВПП(взлетно-посадочной полосы) называется скоростью отрыва V_отр.

Отрыв - точка в которой Y становиться равной G, хотя на самом деле отрыв производят чуть позже когда уже Y>G. Обычно это происходит на скорости, близкой к экономической. Движение при этом продолжает происходить с ускорением, т.е. P>X.

Выдерживание - этап необходимый для набора скорости перехода в набор высоты. Экономическая скорость не дает быстрого подъема, кроме того, она является границей между интервалами первых и вторых режимов, поэтому подъем сэтой скоростью на малой высоте опасен. Следовательно сразу же после отрыва от земли начинать подъем не следует, а необходимо предварительно набрать скорость, т.е. необходимо выдерживание для дальнейшего разгона скорости. Y=G, P>X

Переход в набор высоты(Подъем) - переход на режимы полета с углом соответствующим набору высоты с дальнейшим разгоном скорости. Скорость набирается до какого-то значения, после которого ее уже не увеличивают (Для Бланика скорость не более 140 км/час). Y=Gcos, P>X+Gsin, до тех пор пока не станет P=X+Gsin.

Взлет можно считать выполненным когда ЛА переходит в установившиеся режимы полета, тогда силы действующие на ЛА уравновешиваются.

Ускорение при разбеге.

Ускоряющей силой при разбеге является разность между тягой и суммой лобового сопротивления самолета и трения колес:

Продольное ускорение при разбеге равно

где F=Nf (в свою очередь f- коэф.трения колес при разбеге).

В процессе разбега постепенно уменьшается сила N и, как следствие, сила F. Лобовое сопротивление Х увеличивается. Суммарная сила сопротивления изменяется незначительно и остается практически постоянной величиной. Следовательно, ускорение при разбеге сохраняется постоянным j_x=const, т. е. разбег является равноускоренным движением.

Обозначим выражение буквой f_cp (среднее значение величины коэффициента трения), которое изменяется в зави­симости от состояния ВПП.

Для бетонной ВПП f_cp =0,06; для твердого грунта f_cp =0,08; для грунта средней прочности f_cp =0,11; для сырого, влажного грунта f_cp =0,21...0,26.

Таким образом, при расчете разбега можно пользоваться формулой усредненного значения ускорения

Из формулы видно, что величина среднего ускорения зависит от тяговооруженности самолета Р_ср (чем она больше, тем боль­ше величина среднего ускорения) и состояния ВПП.