Курс лекций по дисциплине « ОСНОВЫ ПОЛЁТА, АЭРОДИНАМИКА»
Составил Артемьев В.Л.
Основы полёта,аэродинамика.
1. Горизонтальный полет.
Динамика полета изучает взаимодействие самолета с потоком воздуха, рассматривая движение его центра масс как поступательное движение материальной точки. Все силы, действующие на самолет, условно считают приложенными в центре масс, а моменты уравновешенными отклонениями рулей.
Режимом горизонтального полета называется установившееся равномерное прямолинейное движение самолета на постоянной высоте. Горизонтальный полет основной эксплуатационный режим полета самолетов гражданской авиации:
V = сопst; H = сопst; θ = 0°.
Схема сил и уравнения горизонтального полета. Все силы, действующие на самолет, условно считают приложенными в центре масс (рис.1.1 ).
Рис. 1.1. Схема сил, действующих на самолет в горизонтальном полете
Подъемная сила Уа направлена перпендикулярно потоку воздуха вверх, сила лобового сопротивления Ха по потоку, сила тяги - Р по направлению полета, а сила веса G всегда вертикально вниз. Все эти силы лежат в плоскости симметрии самолета.
Для равновесия плоской системы сходящихся сил необходимо и достаточно, чтобы сумма проекций сил на каждую из осей координат была равна нулю.
Уа = 0 условие горизонтальности;
Ха = Р условие равномерности.
Потребная скорость это скорость, необходимая для выполнения режима горизонтального полета.
Формула потребной скорости горизонтального полёта
Vпотр=
где Vпотр —потребная для горизонтального полета скорость, м/с;
G/S — удельная нагрузка на крыло, Н/м2;
ρ— плотность воздуха, кг/м3.
Таким образом, потребная скорость зависит от удельной нагрузки на крыло G/S,
высоты полета,
угла атаки а.
Увеличение угла атаки вызывает увеличение коэффициента су и уменьшение потребной скорости горизонтального полета. Vпотр.
Любой скорости горизонтального полёта соответствует свой су и а
При горизонтальном полете на акр коэффициент су максимальный, поэтому потребная скорость минимальна (теоретически).
Практически полет на Vmin не допускается, так как может привести к потере скорости и сваливанию самолёта в штопор.
Потребная тяга Рпотр — это тяга, необходимая для выполнения режима горизонтального полета (уравновешивания силы лобового сопротивления).
Формула потребной силы тяги: Рпотр = G/К,
где Рпотр — потребная сила тяги, Н;
G — вес самолета, Н;
К — аэродинамическое качество.
Из выражения следует, что потребная сила тяги зависит от веса самолета и его аэродинамического качества. При полете на наивыгоднейшем угле атаки тяга, потребная для горизонтального полета, минимальна, так как аэродинамическое качество максимально: Pmin = G/Kmax.
Потребная тяга, для скорости , на котором нет волнгового сопротивления, при неизменном угле атаки не зависит от высоты полёта(G и К от высоты не зависят)
Потребная мощность необходимая для выполнения режима горизонтального полета измеряется работой, которую совершает потребная сила тяги за 1 с:
Nпотр = A/t = ( Рпотр S )/t,
где Nпотр — потребная мощность,
Вт; Рпотр — потребная сила тяги, Н;
А — работа, Дж;
S — путь, пройденный самолетом в горизонтальном полете, м;
t - продолжительность полета, с.
или Nпотр = GV/К. но Р= G/K тогда Nпотр= PV