Техника вертикального взлета и посадки (Хафер К., Закс Г., 1985 - Техника вертикального взлета и посадки), страница 58

В основу сравнения положено влияние окружающих условий на тягу проектируемого двухкоитурного двигателя РВ 202 фирмы «Роллс-Ройс» 1рис. 8.2.1). Как следует из рис. 8.3.1, дальность полета, достижимая при запасе топлива тв„о —— 0,2 тл и взлете при условиях МСА и Н вЂ” О, существенно сокращается при взлете в неблагоприятных окружающих условиях.

На рис. 8.3.2 ясно видно, как сильно зависит достижимая дальность полета от окружающей температуры при различных значениях лгв„ойпло. Нормированный по взлетной массе расход топлива на маршрутном полете составляет примерно 6,4 % для дальности полета 800 км С помощью формул 18.3.3) и 18.3.5) можно получить следующее выражение для дальности полета, отнесенной к дальности при ЗЬ4СЛ. И=О' Особые проблемы разработки и услозия применения СВВП 337 !16). Если исходить из этой величины при вертикальном взлете с Н = 600 м и 1 = 29 'С, то выясняется чрезвычайно сичьиая зависимость дальности полета от изменений окружающих условий на взлетной площадке (рис.

8.3.3). Уменьшение дальности маршрутного полета при неблагоприятных условиях взлета компеисируется некоторым увеличением дальности при взлете с площадок, расположенных иа малых высотах относительно моря, или с более Х /,8 эмсяеяз'с, н:ию 1,6 ия Вэпеяэи 'О, Н=ОООм го ОВ О,б 0,4 0 ГО 20 50 40 50 Т, 0 Рис. 8,3.3. Влияние температуры окружающего воздуха и высоты места взлета на относительную дальность полета. мВмгспя = О.ОО4, нгасту 'я = О 043 низкими температурами окружающего воздуха. Максимально дости>кимый выигрыш в дальности определяется при этом ограничением по предельной частоте вращения турбины двигателя.

Оио расположеио вне изображенной иа рис. 8.3.3 области. 8.3.2. Условия района эксплуатации С учетом сильного влияния окружающих условий иа месте взлета представляется более разумным вместо того, чтобы задаваться жесткими экстремальными значениями (как, например, в описании проекта [26! задан район аэродрома Мюнхена при высоких летних температурах), рассматривать вероятиость возникновения неблагоприятных окружающих условий в районе, планируемом для выполнения полетов иа СВВП, таком, как, например, ФРГ. На рис.

8.3.4 н 8.3.5 представлено распределение высст над уровнем моря и днев- Глава В ЗЗ8 ных температур для территории ФРГ, взятое из работы [12[. Это распределение можно интерпретировать как вероятность счшествования тех или иных окружающих условий в предположении равномерного распределения вероятности взлета с любой точки территории ФРГ. Из рис. 8.3,4 и 8.3.5 следует, что высоты до 600 м встречаются примерно в 75 ',е случаев, а дневная температура 29 'С на высоте Н = 600 м маловероятна. Поэтому можно быто бы рекомендовать, например, принять за основу при проектировании 1,0 О 400 ВОО 1ЯОО 1600ЛЮО Н, вв -го — 1О О 1О гО Во Т оо Рис.

8.3.4. Распределение высот тер- ритории ФРГ. Рис. 8.3.8. Распределение дневных температчр в ФРГ. окружающие условия для 75 ало всех случаев [в нашем примере Н = 600 м, условия МСА), а сокращение полезной нагрузки нли дальности полета для маловероятных случаев рассматривать как исключения Сокращение дальности полета из-за неблагоприятных окружающих условий места взлета влияет одновременно на экономичность и стоимость полета [прямые эксплуатационные расходы), отражающиеся на стоимости одного пассажиро-километра. Они определяются постоянными расходами на амортизацию самолета, служебных зданий и оборудования аэродромов, страхование, содержание экипажа и переменными расходами иа топливо, техническое обслуживание самолета, обслуживание пассажиров иа земле и в полете, обеспечение безопасности полета [см., например, работы [2 — 4, 19!).

О,В Е О ы и 06 с~ о,г 1,0 Е ; ов Е ы 4 0,6 ф 04 О. Ыог Особые проблел~ы разработки и условия применения СВВП 339 Разумеется, что прямые эксплуатационные расходы на содержание СВВП должны быть больше, чем на обычный транспортный самолет одинаковой полезной грузоподъемности, дальности н скорости полета. Одна лишь потребность в создании подъемной тяги, превышающей, как правило, в 1,3 раза взлетный вес, приводит к увеличению веса п)стого самолета вследствие большего веса силовой установки СВВП за счет необходимости усиления планера в местах крепления двигателей, В конкурсной работе [26] допускается превышение прямых эксплуатационных расходов для дальности 370 км на 50 %, Тщательные проработки проектов различных фирм, участвовавших в конкурсе, показали, что эта величина при заданных неблагоприятных условиях взлета н для серийного производства 300 самолетов является реалистичной.

Для дальности 930 км прямые эксплуатационные расходы повышаются примерно на 25 отта. 8.4. БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТА 8.4.1. Общие соображения Безопасность полета СВВП во время взлета, висения, переходногси режима и посадки в решающей степени зависит от надежной работы двигателей, прежде всего двигателей, создающих подъемную тягу. Рес>рс современных реактивных двигателей чрезвычайно высок, примерно от 104 до 1Ов ч. При эксплуатации обычных самолезов с успехом добиваются надежной работы двигателей путем тщательного и регулярного технического обслуживания, ремонта и замены узлов и элементов через определенные промежутки времени. Этот опыт может быть использован для СВВП. С другой стороны, представляет интерес специфический для СВВП вопрос, как влияет число подъемных двигателей на вероятность отказа и какие меры могут быть приняты, чтобы обеспечить уровень безопасности полета при отказе двигателя, достигнутый для обычных самолетов.

8.4.2. Вероятность отказа Если используются л одинаковых двигателей для создания подъемной тяги, то вероятность отказа т двигателей прн вероятности отказа одного двигателя гг равна (8.4.1~ тгхД = тг (1 — тг)" Так как вероятность отказа двигателя, вообще говоря, мала, в данном случае можно записать (8 4.27 Особосе проблемы разработки и услооия применения СВВП 341 для компоновок с независимымн турбореактивными двигателями, а также для двигателей с воздушными винтами, связаннымн друт с другом системой валов. 8.4.3 Потребные резервы тяги для СВВП с независимыми друг от друга турбореактивными двигателями В нормальном случае располагаемый запас тяговооруженности для СВВП с и независимыми друг от друга одинаковыми турбореактивными двигателями равен Е (Пт О!ПтАК) — 1 .

При определенном значении запаса тяговооруженности и заданной взлетной массе тя для требуемой тяги одного двигателя справедливо выражение го = ((1+ е) тлд]!и. (8.4.5) При отказе двигателя в случае симметричной компоновки подъемных двигателей нужно выключить симметричный ему двигатель, чтобы точка приложения равнодействующей тяг оставшихся двигателей не изменилась. Определив значение Ро из выражения (8.4.5), вычисляем затем остаток тяги: Еост = (П вЂ” 2) РΠ— — ((П вЂ” 2)(П] (1 + Е) тлями. (8.4.6) Остаток тяги достаточен для сохранения и продолжения вертикального полета только в том случае, если предварительно наряду с нормальным режимом была предусмотрена высокая тяговооруженность СВВП или возможность форсирования двигателей, что могло бы восполнить потерю тяги после отказа двигателя.

Как уже упоминалось, изготовитель двигателя обычно допускает возможность кратковременного форсирования подъемных двигателей, характеризуемого в дальнейшем коэффициентом й. При этом остаток тяги в соответствии с выражением (8 4.6) определяется следующим образом: Еост,макс = ((П 2 ст1П] й (1 + Е) тлями. (8.4.7) Если потребовать, чтобы после отказа двигателя оставался еще достаточный запас тяговооруженности ея, то а ост,макс = (1 + ЕА) ПтАЫ (8.4.8) Из выражений (8.4.7) и (8.4.8) получаем потребный запас тяго- вооруженности, учитываемый прн выборе силовой установки (Е М Епотр). еп тт р = (1 + ек) (п~]е (и — 2)] — 1. (8.4.9) Это выражение иллюстрируется рнс.

8.4.1 для различных симметричных компоновок силовой установки СВВП. Для разработанных и проектируемых подъемных двигателей допустим коэффн- 342 Глава 8 циент аварийного форсирования 1,07 — 1,10. Если взять наибольшее значение 11,10), то, как показано на рис.

8.4.1, даже прн 12 двигателях н отсутствии запаса тяги в полете с одним неисправным и одним выключенным двигателем следует предусмотреть возможность аварийного форсирования тяги почти на 10 % . Рис. 8.4лн Потребный запас тяговооруженности в нормальном полете для обеспечения устойчивого режима нисения после отказа одного и выключения симметричного ему двигателей.