Угол и вертикальная скорость подъема

Являются важными характеристиками подъема самолета. Они определяют маневренные свойства самолета при наборе высоты.

Угол подъема – это угол, образованный вектором скорости движения ЛА и линией горизонта. Это – угол наклона траектории полета (Рисунок7.2) .

Рисунок 7.2 Треугольник скоростей при наборе высоты

Из уравнения Р= G ∙ sin следует_, что угол подъема равен:

sin=Р/G.

Из формулы следует, что угол подъема зависит от избытка тяги и силы тяжести самолета.

Из кривых Жуковского для тяг ( Рисунок6.2) видно, что максимальный избыток тяги Р_max создается на экономическом угле атаки _эк и экономической скорости V_эк.

Вертикальная скорость подъема – это высота, набираемая самолетом за единицу времени.

Из треугольника скоростей ( Рисунок7.2 ) и формулы Р= G ∙ sin определим sin и составим систему уравнений:

sin=V_y / V; sin=Р/G.

Решив ее относительно V_y, получаем:

V_y=N / G.

Таким образом, вертикальная скорость создается за счет избытка мощности.

На рисунке 7.3 показана графическая зависимость вертикальной скорости от высоты полета.

При увеличении высоты полета избыток мощности уменьшается и поэтому уменьшается вертикальная скорость V_y.

Рисунок7.3 Зависимость вертикальной скорости от высоты

Самолеты ГА могут выполнять набор высоты с вертикальными скоростями от 7 – 25 м/с (на малых высотах), до 3 – 10 м/с (на больших высотах).

Задача. Подъём самолёта осуществляется за счёт избытка тяги ΔР=5000кгс. Угол подъёма составляет θпод=30°. Определить, какому весу самолёта он соответствует.

Барограмма подъема и потолок самолета

Барограмма подъема представляет собой график, показывающий время, затрачиваемое на набор высоты на режиме максимальной вертикальной скорости подъема.

Барограмму подъема можно получить с помощью барографа или путем записи показаний высотомера через определенные промежутки времени.

Для построения барограммы подъема расчетным путем всю набираемую высоту (до теоретического потолка) разделяют на ряд участков.

По графику V_Y = f{H} находят значения вертикальной скорости. Полученные данные заносятся в таблицу:

Для каждого участка высоты находят V_Уср - среднюю скорость вертикального подъема. Вычисляют продолжительность подъема на каждом участке по формуле:

.

Складывая величины t для всех участков, получают время набора высоты потолка: t = Σ Δt (Рисунок 7.4 ).

Из графика следует, что кривая Н = f(t) асимптотически приближается к теоретическому потолку самолета, но для его достижения требуется бесконечно большое время

Чем ближе к потолку, тем больше времени требуется для набора одинаковой высоты.

Рисунок 7.4 Барограмма подъема

С подъемом на высоту избыток тяги уменьшается и на определенной высоте становится равным нулю – это значит, что и вертикальная скорость подъема тоже уменьшается до нуля. На этой высоте и выше самолет не имеет возможности совершать подъем.

Теоретический потолок самолета. Высота полета, на которой вертикальная скорость установившегося подъема равна нулю, называется теоретическим потолком самолета.

На теоретическом потолке возможен только горизонтальный полет. Диапазон скоростей при этом равен нулю.

При установившемся подъеме самолет практически не может достигнуть теоретического потолка, так как избыток тяги становится мал. Для набора оставшейся высоты потребуется затратить слишком много времени и топлива.

Кроме понятия теоретического потолка введено понятие так называемого практического потолка. Это высота, на которой максимальная вертикальная скорость подъема равна 0,5 м/с.

Практический потолок современных пассажирских самолетов составляет 8000 – 13000м, а время его набора 20 – 60 мин.