книги из ГПНТБ / Донов А.Е. Динамика полета летательных аппаратов

вращается в положение точки В. В точке В .разгибание* дуги

Оп направлена в сторону подъемной ^илы, то есть здесь проис­ ходит „сгибание* соответствующей дуги окружности. В резуль­ тате средний радиус кривизны на этом участке траектории мень­ ше радиуса исходной окружности, и превышение наивысшей точки С над точкой В также меньше этого радиуса. Но так как превышение точки В над точкой А' больше радиуса исходной окружности, то высота фигуры Н„ет приближенно равна диа­ метру этой окружности:

н - ~ х 3 г - ^ - <п 9 >

В точке С „сгибание* достигает максимума, так как здесь нор­

зависят от выбора программы движения. Так, например, для петли, выполняемой по программе (82), увеличение су приведет к уменьшению высоты и к „скруглению* петли, в то время как уменьшение су будет связано с увеличением высоты петли и к усилению „степени ее петлеобразности*.

Точно так же, если мы возьмем программу движения, для которой су будет являться переменной, но слабо изменяющейся величиной, то это обстоятельство приведет только к некоторой деформации формы траектории, движение же по-прежнему оста­ нется петлевым.

60

На начальном участке выполнения петли коэффициент су вообще должен быть существенно переменным, так как скачко­ образно перейти от значения су , соответствующего горизонталь­ ному полету, к значению, соответствующему большой перегруз­ ке п ,, не представляется возможным.

Петля может быть рассчитана лишь после того, как задана программа ее выполнения. Сам же расчет обычно выполняется при помощи метода, изложенного в предыдущей главе. Мы здесь в качестве примера рассмотрим расчет предельной петли, то есть петли наименьшего радиуса, причем ограни­ чимся только одним наи­ более характерным вари­ антом.

Для того чтобы полу­ чить петлю наименьшего радиуса, нужно с самого начала создать наиболь­ шую подъемную силу Y, искривляющую траекторию. Пусть в начальной точке петли А значения началь­ ной скорости v A и плотно­

главы, с той только разницей, что в данном случае вместо ура­ внения (89) следует взять уравнение

отличающееся от (89) только знаками. При переходе от одного участка петли к другому (участки I, II, III и IV) знаки в расчет­ ных уравнениях можно сохранить, но зато угол 0 считать не­ прерывно изменяющимся от 0 до 2я.

По мере увеличения высоты полета на восходящей части петли скорость v будет уменьшаться и для выдерживания пре­ дельно допустимого значения пу у самолета необходимо непре­

61

рывно увеличивать коэффициент су . Но такое увеличение воз­ можно только до тех пор, пока скорость v не сделается настоль­ ко малой, что су достигнет предельно допустимого значения Суп.д. Начиная с этого момента времени (точка В на фиг. 49) для получения наибольшего возможного искривления траекто­ рии нужно перейти от программы движения (121) к программе

Перегрузка же пу при выполнении программы (123) с уменьше­ нием скорости v будет также уменьшаться.

На нисходящей части петли, где скорость v с течением вре­ мени увеличивается, наступит такой момент времени (точка С на фиг. 49), когда нужно будет снова возвратиться к программе движения (121).

этой точке коэффициент су положителен, то есть угол атаки а

вляющая перегрузки пу всегда направлены вниз (фиг. 50). Сле­ довательно, нормальная составляющая приведенного веса летчи­

ка GAemnpaen, равная — й летпу , в данном случае всегда напра­ влена вверх и прижимает летчика к сиденью, независимо от того мала или велика скорость полета v.

Совсем другая картина получается, если коэффициент су от­ рицателен, то есть угол атаки а меньша а0. При таком угле

атаки подъемная сила У всегда направлена вверх, а приведен­

62

ный вес летчика действует вниз и отрывает летчика от сиденья, вызывая тем самым зависание на ремнях (фиг. 51).

Таким образом, явление „зависания на ремнях“ может полу­ читься только при полете с отрицательным значением су в верх­ ней части петли. На первый взгляд такая возможность почти

Фиг. 51

невероятна, так как по мере уменьшения скорости полета при подъеме на петле летчик, с целью сохранения достаточно силь­ ного искривления траектории, стремится компенсировать падение скоростного напора уве­ личением угла атаки, „вы­ бирая" ручку „на себя". Од­ нако выход на отрицатель­ ные су может произойти независимо от воли летчика.

Покажем, как это может слу­ читься.

В процессе криволинейно­ го движения летательного аппарата в вертикальной пло­ скости угол атаки а состав­ ляется двумя вращающимися отрезками: отрезком, связан­ ным с летательным аппара­ том, например хордой крыла,

и вектором скорости v. Фи­

зические причины вращения этих направлений относительно земли разные. Причиной, вызывающей вращение летательного аппарата и изменяющей это вращение, является суммарный мо­

мальная составляющая всех внешних сил, перенесенных в центр тяжести аппарата Fn (фиг. 52).

63

Имея все это в виду, рассмотрим самолет, приближающийся к верхней точке петли с положительным коэффициентом с„

(фиг. 52).

В данном случае

и при приближении к верхней точке может сделаться очень ма­ лой, если только начальная скорость входа в петлю была недо­ статочна велика. Следовательно, в этом случае знаменатель правой части формулы (126) может сделаться очень малым, в то время как числитель всегда будет либо больше g, либо бли­

шой величины, причем при приближении v к нулю эта большая величина будет неограниченно возрастать.

Посмотрим теперь, как будет при малых v изменяться угло­ вая скорость другой стороны угла атаки (хорды крыла). Эта угловая скорость является угловой скоростью вращения само­ лета шг. Ее может изменять только момент Мг всех внешних сил относительно центра тяжести самолета (фиг. 54). При ма­ лом же значении v, то есть при малом скоростном напоре, этот момент может сделаться также очень малым, даже при пол­

64

ностью взятой „на себя* ручке управления. В результате воз­ можность увеличения о>2 может при малых v почти полностью исчезнуть, в то время как <ор будет при этом неограниченно возрастать. Но тогда станет развиваться процесс отставания

вращения хорды крыла от вращения вектора v, то есть угол атаки начнет независимо от воли и действий летчика сокра­ щаться, достигнет значения а0 и станет уменьшаться дальше. В результате коэффициент су станет отрицательным и возникнет явление „зависания на ремнях“.

Таким образом, мы видим, что причиной зависания на ремнях является непроизвольный выход самолета на отрицательные зна­

зуется в учебных целях при отработке летчиками техники пило­ тирования.

Пикирование и горка

Как уже указывалось ранее, пикированием называется резкое снижение летательного аппарата, сопровождающееся увеличе­

сток ввода в пикирование закончится и начнется участок пря­ молинейного пикирования.

В процессе ввода в пикирование коэффициент су может быть

положителен. Подъемная сила Y будет при этом направлена в сторону выпуклости траектории (фиг. 57), но по величине

считая, что в граничных точках В и С происходит скачкообразное изменение Коэффициента су. Выбирая то или иное значение пу, мы тем самым зададимся сте­ пенью резкости ввода в пикирование. В том случае, когда требуется оценка влияния резкости ввода на характеристики пикирования, следует проделать вычисле­ ния для нескольких значений пу .

Расчет можно выполнить по методу, изложенному в § 1 настоящей главы, но с изменением знаков в формулах (83) и (89), в связи с принятыми

схемой движения, направлением отсчета углов и выбором поло­ жительного направления нормали (фиг. 56):

1/2

(130)

r ~ g (cos 6 - пу) ’

Процесс расчета следует закончить, когда угол 6 достигнет зна­ чения, соответствующего прямолинейному участку пикирования,

причем в частном, но очень распространенном случае тяга Вначале прямолинейного участка правая часть формулы (134)

q также быстро увеличивается, и для поддержания постоян­ ного (если пренебречь изменением веса аппарата) значения У не­ обходимо постепенно уменьшать коэффициент су . Для этого на пилотируемом самолете летчик по мере уменьшения высоты

68

нуль и после этого, из-за продолжающегося интенсивного роста

плотности, делается отрицательной, благодаря чему скорость v начинает уменьшаться. Следовательно, если мы построим гра­ фик изменения v в зависимости от времени t, то получим кри­ вую, изображенную на фиг. 60. Экстремальной точке А этой кривой соответствует максимальное значение скорости v max.

Для уменьшения скорости в процессе выполнения прямоли­ нейного участка пикирования могут использоваться воздушные

69