Основы гидроавиации (Волков Г., 1940 - Основы гидроавиации), страница 11

6$. Ивмененне сввп тати винта в вависимости от скорости Графическое изображение изменения силы тяги по скорости дано на рис. 65. Закон изменения силы тяги очень близок к прямой линии, идущей от некоторой точки максимальной тяги при стоянке гидросамолета на месте к нулевой тяге на некоторой большой скорости (примерно в 2 раза превышающей максимальную скорость полета). Сопротивление воздуха определяетоя величиной Д=рС 8 пт. (27) ' оооо т В последнее време воздушное сонротнвление прмаато вмрапатв: рот где с;- — скоростноз напор.

0 При сохранении постоянной мощности и величины ч с увеличением скорости и сила тяги Ф должна уменьшаться. Физически это явление объясняется тем, что с увеличением скорости движения уменьшаются углы атаки лопастей; при уменьшении углов атаки лопастей в свою очередь уменьшаются подъемная сила, сопротивление, а следовательно, и тяга, а уменьшение торможения ведет к увеличению оборотов, Следовательно, величина силы сопротивления воздука прямо' пропорциональна: а) плотности воздуха'--,'р; б) несущей поверхности Я и в) скорости полета в квадрате и', кроме того, она зависит от профиля крыльев, размаха и ширины их, угла атаки, формы и размеров остальных частей самолета.

Последнее учитывается коэфициентом лобового сопротивления самолета С, в наан отличие от С,— коэфпциента лобового сопротивления крыльев. Ввиду того, что разбег и взлет гидросамолета происходят при незначительных изменениях угла атаки крыльев, для упрощения наших рассуждений величину С. будем 'считать постоянной асан я зависящей только от скорости пробега. По некоторым данным при 40"~о взлетной скорости величина сопротивления воздуха соответствует 1,6 — 3,2а~о полетного веса гидросамолета, в зависимости от его конструкции.

Уеуоее Сеодоема роебеео Рие. 66. Графов иредвееегиого равбегв гидроеаиоеега Водяное сопротивление оказывает на разбег значительно болыпее влияние, чем рассмотренное нами сопротивление воздуха. При рассмотрении водяного сопротивления мы будем говорить только о плавательных приспособлениях, снабженных р е д а н о м. Поперечный уступ на днище, называемый реданом, имеет назначение нарушать струйное обтекание водой поплавков или лодки для того чтобы избежать прилнпания воды к днищу и бортам.

Момент разрыва особенно важен, когда плавательное приспособление при разбеге выйдет на редан, т. е. выйдет пз воды и начнет скользить по ней при сильно уменьшенном водоизмещении. Выход на редан оказывает влияние иа продольную остойчивость гидросамолета и сопровождается значительным уменьшением водяного сопротивления; этому способствует и уменьшение смачиваемой поверхности плавательного приспособления при его выходе из воды. 62 В начале разбега водяное сопротввлг ние возрастает приблизительно в линейной зависимости от скорости и достигает наибольшей величины, равной в среднем 15 — 25",, полетного веса гидроСаМОЛЕта ПРИ 30 — 40о~о ВЗЛЕтНОй СКОРОСтн. Эта СКОРОСТЬ НОСИТ название критической скорости. Ултссл Унритии.

Улгл Утр л ллллти Рис. 67. Графин предввлетного разбега гидросамолета (валет возможен) Величина водяного сопротивления при этом примерно в 10 раз превьштает силу воздушного сопротивления. После выхода на редан, что происходит примерно для нормальных условий при указанной выше скорости, сопротивление быстро падает н исчезает Уттсгт Унритил знорость разбеги Рис. аа. График предвзлетного разбега гвдроеамолета (взлет невозможен) совершенно в момент отрыва. Отстода следует, что чем скорее гидросамолет выйдет на редан, тем меныпе будет величина водяного сопротивления и тем быстрее произойдет отрыв, Графическое изображение изменения водяного сопротивления от скорости движения гидросамолета показано на рис, 58. 6$ Имея изменение сил Ф, Л и (1 по скорости, мы можем построить график суммарного изменения действия этих сил в зависимости от скорости (рис.

ее и ет). На графике (рис. с|) сила инерции 6, для любого значения скорости будет выражаться разностью ордийат Ф и Л+ 9 и по величине равна избытку силы тяги, сообщающей ускорение гидросамолету Из графика видно, что взлет возможен лпшь при условии прохождения кривой силы тяги выше суммарной кривой. Если кривая тяги пересекает кривую суммарного сопротивления (рис. 68) в точке а, то гидросамолет не выйдет даже на редан, так как соответствующая этой точке скорость о меньше критической скорости о„. 'сс|/се Чеве|еоч Сверен||о расовое Гие. 60. Графин вредеасесвосо раеоега свдроеаводеса (седее вееовиоиен: свдроеаиосес свдроидаввртес ва редане) В том случае, когда кривая тяги пересекйет суммарную кривую сопротивления на критической скорости в точке с (рис.

ев) раньше достижения взлетной скорости о„гидросамолет хотя и выйдет на редан, но не взлетит, так как подъемной силы крыльев еще недостаточно для его отрыва от воды. Переходя к рассмотрению совокупного действия вертикальных снл, уравнение равновесия мы должны написать в следующем виде: — 6+Р+ А — 6,= О, (28) где 6 †в гидросамолета, А — вертикальная составляющая сопротивления воды, Р подъемная сила крыльев, 6| — вертикальная сила инерции. 64 Графически совокупность действий зтнх сил в зависимости от скорости изображена на рис, 7о.

Ввиду того, что вес гидросамолета в процессе взлета не изменяется, он йа графике изображается прямой линией. Величина подъемной силы определяется выражением: Р= рС 8р'-. (29) ' Следовательно, величина подъемной силы Р прямо пропорциональна: а) плотности воздуха р, б) площади несущей поверхности 8 и в) квадрату скорости полета и'; кроме того, она 3000 2000 1000 Ум/ссн 3 >б 80 24 0 4 б Рис. 70. дварраива всрвнввввннв снв, Иеасввующвн на сиарссансвев прн авве*с зависит от профиля крыльев;размаха и их ширины, угла атаки и формы несущих поверхностей в плане.

Последние факторы учитываются козфициентом С„, носящим название козфициента подъемной силь|. Приняв, что гидросамолет в конце разбега скользит по поверхности воды, скорость взлета можно найти из выражения: Р = рС 8рв = сс, (зо) откуда "= )'р ' р~ 8 ' р' с . ' Си, прииечанне на свр. 6Ь 5 Основы свароввввнвв. Положив р = — для уровня моря, получим 1 с = 4 ~/ 3 (31) 6. Влияние ветра иа взлет гидросамолета На рис.

21 изображены диаграммы, показывающие влияние ветра на взлет гидросамолета. Дело в том, что при той же скорости движения гидросамолета относительно воды влияние ветра заключается в увеличении скорости набегающего на него потока воздуха. Это обстоятельство вызывает уменьшение силы тяги винта и увеличение сопротивления воздуха, но одновременно с этим увеличивается подъемная сила и уменьшается водяное сопротивление. Взаимодействие всех этих сил вызывает увеличение ускорения движения гидросамолета, а вместе с этим и уменьшение времени взлетного разбега (рис. 72).

вчй; Чи,се» Гетр. Г 1 ! 1 Ум/ссе реет. Рис. 71. Веиеиие ветра иа раебег гииресаиелета Это уравнение дает постояннуго скорость, при которой гидросамолет будет передвигаться в воздухе горизонтально; для отрыва и подъема необходимо, чтобы мотор развил мощность бдльшую, чем зто нужно для горизонтального полета. Из формулы (31) следует, что понижение взлетной скорости может быть получено при уменьшении нагрузки на квадратный 0 метр поверхности —, или увеличением козфициента подъемной й силы Се путем увеличения угла атаки или подбора хорошего профиля крыла,. Ъ Сила А с увеличением скорости уменьшается и при се будет равна нулю, что соответствует выходу гидросамолета на редан. При отсутствии вертикальных ускорений б)= — (А+ Р).

(32) Внезапное увеличение силы Л (удар волны или погтеря подъемной силы) вызывает появление силы инерции, что связано со значительными напряжениями в корпусе плавательного приспособления вследствие удара о воду. Уи/огн 0 20 40 ВО ВО 300 Снароапгн опгнаснтеньно соды Рис. 19. Виипннс ветра на сиоросгь огрнаа гииросаиоиега 7. Оденки взлетных евойетв при помощи характеристик Влияние изменения удельной нагрузки несущей поверхности либо перегрузки во время взлета- показано на рис. 72.

0 1О 20 20$ Пнреарузно l Рис. ВВ. Вьиииие иерсгрусии иа раобег гииросанеиега б7 % й '4 О К ы 2 о ьь к Фэ са 1 15 10 ' Из диаграммы видно, что повышение удельной нагрузки для того же гидросамолета означает повышение взлетной скорости /9 в отношении у —. и водяного сопротивления, особенно на больших скоростях.

Одновременно с зтим увеличивается и время разбега. Кривые водяного сопротивления и тяги ложатся близко друг к другу, и после критической скорости оии должны итти не параллельно, а постепенно расходиться, так как иначе ускоря|ощая сила будет мала и разбег окажется длинным (рис. т4). Ф,Л юоо ооо 8 Мм(сев о го |о Сиерегжь разбега Рие. 74. Ввивиие перегруваи иа вреив равбега При увеличении удельной нагрузки на силу — кривая тяги пойдет ниже, пропорционально повышению удельной нагрузки; зто поведет к уменьшению запаса тяги ггФ и, следовательно, вызовет изменение взлетного периода, а в случаях, когда сопротивление окажется больше, чем тяга, взлет вообще станет невозможным, 8.

Остойчивость взлета Поперечная остойчивость при взлете не имеет того значения, какое она имеет при плавании гидросамолета. Необходимая поперечная остойчивость, которая достигается, как мы это видели, различными вспомогательными средствами, с момента выхода на редан появляется автоматически, благодаря воздействию гидродииамических сил и, кроме зтого, на больших скоростях движения за критической скоростью на остойчивость оказывают влияние и аэродинамические силы, Продольная же остойчивость требует специального рассмотрения. 68 При разбеге гидросамолет находится в равновесии под дейст- вием следующих сил (рис. 76); Π— вес гидросамолета, .Рь — подъемная сила крыльев, Р, — подъемная сила оперения, Ф вЂ” тяга винта, Л вЂ” вертикальйая составляющая сопротивления воды, гà — горизонтальная составляющая сопротивления воды, Д вЂ” воздушное сопротивление, в' — сила инерции.

При начале разбега тяга винта и реакция сопротивления воды образуют пикирующий момент,. который у некоторых лодок еще увеличивается подеасыванием, получающимся у форштевня. Поэтому некоторые гидросамолеты имеют диферент на нос при критической скорости во время разбега; это, конечно, дает увеличенную против нормальной величину водяного сопротивления. Диферент на нос в этих случаях может быть уменьшен действием рулей высоты. Однако действие рулем высоты затрудняет отрыв, увеличивает водяное и Ф воздушное сопротивления, так как вызывает увеличение угла атаки.