Аэродинамика самолета, страница 46

203. Кривые Жуковского для нормального и перевернутого полетаПорядок расчета и построения кривых потребных и располагаемых тяг горизонтальногоперевернутого полета производится по такой же методике, что и для нормального, прямого полета.Располагаемая тяга силовой установки, как правило, не зависит от положения самолета относительно егопродольной оси, поэтому кривые располагаемых тяг будут одни и те же для нормального и перевернутогополетов. В основу расчета кривых потребных тяг берется поляра данного самолета, в которой учтены всеособенности, присущие перевернутому полету.На Рис.

203 показаны кривые Жуковского для нормального и для перевернутого полета.Анализ графика показывает:1. Минимальная скорость υ МИН в перевернутом полете больше, чем в нормальном. Этообъясняется тем, что по абсолютной величине максимальное значение коэффициента подъемной силы вперевернутом положении меньше, чем в нормальном2.

Минимальная потребная тяга в перевернутом полете Рмин больше, чем в нормальном, так какаэродинамическое качество в перевернутом полете всегда меньше, чем в нормальномП3. Максимальная скорость в перевернутом полетеувеличения лобового сопротивления.4. Избыток тяги в перевернутом полете ΔРменьше, чем в нормальном полете на той же скоростиПυ максменьше, чем в нормальном, из-зана всем диапазоне скоростей по своей величине5. Диапазон скоростей перевернутого полета ΔυПменьше, чем в нормальном полете, так какувеличилась, υуменьшиласьИз анализа графика следует, что в перевернутом полете все летные данные самолета по сравнению снормальным полетом ухудшаются.Для того чтобы ослабить нежелательное ухудшение летных характеристик самолета в перевернутомполете, при проектировании пилотажных самолетов следует учитывать особенности аэродинамикиперевернутого полета, для чего необходимо:υПМИНПМАКСАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА183- крыло набирать из симметричных профилей или из профилей с минимальной относительнойкривизной f ;- уменьшать (по возможности до 0°) установочный угол крыла;- учитывать вредную интерференцию крыла и фюзеляжа в перевернутом полете;- желательно, чтобы отклонения руля высоты вниз и вверх были примерно одинаковы.Кроме аэродинамических особенностей перевернутого полета, имеет место ряд конструктивных итехнических требований (как, например, обеспечение длительной работы силовой установки вперевернутом положении, обеспечение необходимой прочности и жесткости конструкции при полете сотрицательными перегрузками), без учета которых пилотирование самолета в перевернутом положениибудет затруднено.УСТОЙЧИВОСТЬ И УПРАВЛЯЕМОСТЬ САМОЛЕТА В ПЕРЕВЕРНУТОМ ПОЛЕТЕПродольной устойчивостью называется способность самолета без вмешательства летчикасохранять заданный угол атаки при случайном его изменении под воздействием внешних сил.

Этоопределение в полной мере относится и к перевернутому полету.Рис. 204 График тz = f (СуП, ) для перевернутого полетаНа устойчивом в продольном отношении самолете в перевернутом полете должны сохраняться теже условия равновесия, что и в нормальном полете.Положение фокуса профилей крыла современных самолетов в перевернутом полете в летномдиапазоне углов атаки практически остается без изменения.

Однако фокус самолета в целом у некоторыхсамолетов в перевернутом полете может быть смещен назад за счет угла установки стабилизатора,рассчитанного на нормальный полет. Кроме того, в перевернутом полете уменьшается величина mZ0(момент самолета при Су = 0) вследствие изменения скоса потока в районе горизонтального оперения,наличия угла установки стабилизатора и ряда других факторов.Все это приводит к тому, что в перевернутом полете продольная устойчивость несколькоотличается от продольной устойчивости в нормальном полете.На Рис. 204 показан график изменения коэффициента продольного момента самолета тгс вперевернутом полете в зависимости от изменения коэффициента подъемной силы (СуП) и от положенияруля высоты.Поперечная устойчивость - это способность самолета самостоятельно, без вмешательствалетчика, устранять возникший крен. У самолетов, имеющих прямое (не стреловидное) крыло, дляулучшения поперечной устойчивости в нормальном полете крылу придают положительный уголпоперечного V.

При полете в перевернутом положении (на спине) поперечная устойчивость у такихсамолетов ухудшается. Такое ухудшение поперечной устойчивости наблюдается, например, у самолета Як18П, имеющего положительный угол поперечного V крыла, равный +7° 30'.Если самолет летит без скольжения, то при возникновении крена, вследствие увеличения угла атакиу опускающегося крыла и уменьшения у поднимающегося, центр давления сместится в сторонуопускающегося крыла.

Появляется момент относительно продольной оси, направленный на устранениевозникающего крена. Возникновению крена препятствует также момент поперечного демпфированиякрыла. Однако при наличии скольжения, которое при образовании крена вызывается составляющей веса Gz,возникает составляющая скорости, направленная вдоль крыла.При наличии положительного поперечного V крыла, которое в перевернутом положениифактически становится отрицательным, угол атаки крыла, на которое происходит скольжение, уменьшается,а у противоположного - увеличиваетсяАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА184Рис. 205 Скольжение самолета в перевернутом полете(Рис. 205). Это приводит к уменьшению моментов, препятствующих образованию крена искольжения, т.

е. к ухудшению поперечной устойчивости.Очевидно, что у тех самолетов, у которых поперечное V крыла невелико или равно нулю,поперечная устойчивость в перевернутом полете или совсем не будет изменяться или будет увеличиваться,если крыло имеет отрицательный угол поперечного V.Ухудшение поперечной устойчивости в перевернутом полете усложняет пилотирование и требуетот летчика повышенного внимания.Путевая устойчивость - способность самолета самостоятельно устранять возникшее скольжение.Путевая устойчивость самолета зависит от площади вертикального оперения, длины фюзеляжа,центровки, формы крыла в плане (угла стреловидности). Все эти параметры, а также условия обтеканияпрактически не изменяются при переходе от нормального к перевернутому полету. Поэтому можно считать,что путевая устойчивость в перевернутом полете практически не отличается от путевой устойчивости тогоже самолета в нормальном полете.ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ В ПЕРЕВЕРНУТОМ ПОЛОЖЕНИИ (ПОЛЕТ НА СПИНЕ)В перевернутом горизонтальном полете на самолет действуют те же основные силы, что и внормальном горизонтальном полете (Рис.

206),- сила веса G, направленная вниз;- сила тяги силовой установки Р, направленная вперед по продольной оси самолета. Для удобстварассмотрения полагают направление силы Р горизонтальным. Погрешность при этом невелика;- подъемная сила Yп, направленная вверх;- сила лобового сопротивления Q, направленная назад.Рис. 206 Схема сил в горизонтальном перевернутом полетеПоследние две силы являются составляющими полной аэродинамической силы. Так же, как и внормальном полете, для упрощения полагают, что силы, действующие на самолет, приложены в его центретяжести.Условие равномерности и прямолинейности в горизонтальном перевернутом полете:Y П = G;P = Q + G2(13.3)Ранее было установлено, что в перевернутом полете все основные характеристики горизонтальногополета ухудшаются: теоретическая минимальная скорость возрастает, а максимальная уменьшается,аэродинамическое качество так же уменьшается.

Практически минимальная скорость перевернутого полета,как и нормального полета, соответствует СуПП= 0,85 Су МАКС, что превышает теоретически минимальнуюАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА185скорость полета на ≈ 15%. Эта скорость в перевернутом; горизонтальном полете является минимальнодопустимой для обеспечения удовлетворительной устойчивости и управляемости самолета.При этом следует помнить, что абсолютная величина СуПМАКС для самолета с крыломнесимметричного профиля бывает обычно меньше, чем в нормальном горизонтальном полете.

Вследствиеэтого величина теоретической минимальной скорости перевернутого полета (а также и практическиминимальной) будет больше, чем в нормальном горизонтальном полете. Это должно учитываться летнымсоставом при пилотировании самолета в перевернутом положении.ПОДЪЕМ САМОЛЕТА В ПЕРЕВЕРНУТОМ ПОЛОЖЕНИИКак и в нормальном полете, установившимся подъемом в перевернутом положении называетсяподъем самолета по прямолинейной восходящей траектории с постоянной скоростью (Рис. 207)Рис.