9.1. Взлетная масса как критерий выбора проектного решения
В любой ситуации масса ЛА является стабильным критерием, характеризующим техническое совершенство ЛА. Оценка проектных вариантов категориями массы не является корректной, так как стоимость отдельных компонентов ЛА (планера, двигателя, оборудования) не пропорциональна их массе. Тем не менее масса ЛА и отдельных его компонентов, рассматриваемая в качестве критерия, не противоречит обобщенному критерию "эффективность-стоимость". Как уже отмечалось, каждый лишний килограмм массы ЛА уменьшает полезную нагрузку, ухудшает ЛТХ и, следовательно, снижает эффективность ЛА. Так, чем больше масса самолета m, тем при определенном аэродинамическом совершенстве (качестве самолета К) больше потребная для горизонтального полета тяга двигателей Р = mg/К и, следовательно, их масса, расход (и стоимость) топлива. Расходы на строительство и эксплуатацию аэродромов (и, как следствие, расходы на эксплуатацию самолетов) тем меньше, чем меньше ВПП, потребная длина которой определяется посадочной скоростью самолета
которая тем меньше, чем меньше масса самолета. C другой стороны, увеличение коэффициента подъемной силы на посадке CYпос требует более мощной механизации крыла и, следовательно, увеличения его массы и массы самолета. Можно более корректно показать, что каждая из составляющих полной (взлетной) массы самолета m0 определенным образом отражает выполнение соответствующих требований ТЗ на проект. Можно показать также, что в первом приближении при соответствующих ограничениях полная (взлетная) масса самолета m0, способного выполнить определенную транспортную операцию, может служить критерием оценки проекта и построенного самолета. Естественно, чем меньше масса самолета, способного выполнить определенную транспортную операцию, тем меньше материалов и овеществленного человеческого труда затрачено на его изготовление, тем выше экономическая отдача такого самолета при его эксплуатации. Если по одному ТЗ выполнено несколько вариантов проекта самолета, то более эффективным будет тот самолет, у которого меньше взлетная масса, или, что то же самое, у которого больше отдача по полезной нагрузке (относительная масса полезной нагрузки):
|
где |
mп.н |
- |
заданная ТЗ масса полезной нагрузки; |
|
|
|
m0 |
- |
взлетная масса самолета. |
|
Чем больше этот показатель, тем меньшей массой самолета "обрастает" масса полезной нагрузки, тем совершеннее проектный вариант самолета. В зависимости от типа ЛА, параметров, указанных в ТЗ (высота, скорость, дальность полета),mп.н составляет от 2% (для ракетно-космических систем) до 30% (для дозвуковых пассажирских самолетов), оставаясь достаточно стабильной величиной для определенного типа ЛА в пределах сходных (достаточно близких) параметров, указанных в ТЗ. Расчет массы самолета является основной составной частью предварительного проектирования, поскольку позволяет оценить не только его ЛТХ, стоимость и, следовательно, эффективность выполнения ТЗ, но и в некоторых случаях саму возможность или невозможность выполнения ТЗ на современном уровне развития техники.