Аэродинамика самолета, страница 50

Под дальностью полета понимают расстояние от места вылета до местапосадки вдоль маршрута полета по земной поверхности (Рис. 216).Продолжительность полета - время пребывания самолета в воздухе с момента вылета домомента посадки.Обычно рассматриваются следующие виды дальности: техническая, практическая и тактическая.Техническая дальность и продолжительность - дальность и продолжительность полетаодиночного самолета до полного израсходования топлива.Практическая дальность и продолжительность - дальность и продолжительность полета сучетом гарантийного 7 - 10% остатка топлива (от полной заправки).Тактическая дальность - дальность полета с учетом запаса топлива на выполнение задания, несвязанного с продвижением по маршруту.Рис.

216 Траектория полета самолета на дальностьТраектория полета самолета на дальность состоит из трех участков: набора высоты,горизонтального полета на заданной высоте и снижения с этой высоты.Дальность и продолжительность полета определяются прежде всего запасом топлива ирежимом полета (высотой и скоростью). Каждому режиму полета соответствует определенный расходтоплива на один километр пути и за один час полета. Так, например, при полете самолета Л-29 на высоте5000 м без подвесных баков с полным запасом топлива 775 кг при номинальном режиме работы двигателятехническая дальность равна 625 км, продолжительность - 1 ч 13 мин. А при полете на высоте 9000 м нарежиме максимальной дальности техническая дальность равна 880 км, продолжительность полета - 2 ч 04мин.Таким образом, от того, какой режим полета установил летчик, будут зависеть и дальность ипродолжительность полета.Основными величинами, определяющими дальность и продолжительность полета, являютсякилометровый и часовой расходы топлива.

Зная километровый и часовой расходы топлива при данномварианте заправки самолета, можно рассчитать дальность и продолжительность полета.ЧАСОВОЙ РАСХОД ТОПЛИВАРис. 217 Зависимость часового расхода топлива от скорости и высоты полетаКоличество топлива, расходуемое за один час полета, называется часовым расходом. Измеряетсячасовой расход в килограммах на час полета Сh кг топл./ч или в литрах Сhл/ч.Зная удельный вес топлива, развиваемую двигателем на данном режиме полета тягу (или мощностьдля поршневого двигателя) и удельный расход топлива, часовой расход можно определить по формуле:Сh=CpCh=Се⋅ Pnγ⋅ Neγ⎫;⎪⎪⎬;⎪⎪⎭ (14.1)где Ср, Се- удельные расходы топлива ТРД и поршневого двигателей;АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА197PП, Ne - тяга и мощность ТРД и ПД;γ - удельный вес топлива, г/см3.Из формулы видно, что часовой расход топлива прямо пропорционален удельному расходу топливаPП = С Xρυ 2S2, увеличивается си развиваемой тяге (или мощности). Потребная тяга Р, согласно формулеувеличением скорости и уменьшается с подъемом на высоту, что и сказывается на часовом расходе топлива.Удельный расход топлива с изменением высоты полета уменьшается, хотя и незначительно, а сувеличением скорости полета возрастает тоже в небольших пределах.

Увеличение удельного веса топливауменьшает часовой расход, если измерять его в литрах в час, что сказывается на потребной емкоститопливных баков, не оказывая влияния на расход топлива, измеряемый в килограммах в час (Рис. 217).Определив часовые расходы топлива для различных режимов полета, можно найти такой режим,полет на котором будет наиболее продолжителен. Тем самым будет найден режим наибольшейпродолжительности полета.По кривым Жуковского (см. Рис. 216 и Рис.

219) нетрудно определить, что наименьшая потребнаятяга для всех высот полета будет соответствовать наивыгоднейшей скорости полета (полету нанаивыгоднейшем угле атаки), а для самолетов с поршневыми двигателями наименьшая потребная мощностьсоответствует экономическому углу атаки ( α эк) и соответственно - экономической скорости полета.Рис. 218 Зависимостьотношения Pп/v от высоты искорости полетаРис. 219 Кривые потребныхмощностей для различныхскоростей и высот полетаРис. 220 Зависимость СКмин отвысоты полета для самолетовс ТРД и ПДИз анализа кривых Жуковского можно сделать вывод, что с поднятием на высоту потребная тяга нанаивыгоднейшей скорости (для данной высоты) и часовой расход будут зависеть в основном от удельногорасхода топлива (Ср), который, как было отмечено ранее, с поднятием на высоту уменьшается.Следовательно, часовой расход топлива самолетов с ТРД с поднятием на высоту при полете нанаивыгоднейшей скорости изменяется пропорционально изменению удельного расхода топлива, т.

е.уменьшается.Например, минимальный часовой расход топлива самолета Л-29 при полете без подвесных баков навысоте 500 м составляет 391 кг/ч, а на высоте 8000 м он равен 279 кг/ч. А это означает, что при данномзапасе топлива продолжительность полета с поднятием на высоту увеличивается.КИЛОМЕТРОВЫЙ РАСХОД ТОПЛИВАКоличество топлива, расходуемое на один километр воздушного пути, называется километровымрасходом топлива.CК =где υСhυ= CP ⋅PПυ,(14.2)- скорость полета, км/ч.Километровый расход топлива, как видно из формулы (14.2), зависит от величины удельного⎛ РП ⎞⎟⎜расхода топлива Ср и от соотношения ⎝ υ ⎠ .

Так как удельный расход топлива изменяется незначительно,РПто очевидно, что километровый расход будет определяться отношениемυ. Наименьшее значениеАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА198РПвеличины υ можно найти по кривым Жуковского путем проведения касательной из начала координат ккривой потребных тяг (Рис. 218).РПtgϕ =РПυ . При увеличении высоты полета угол срОтношение υ есть не что иное, какзначительно уменьшается, следовательно, уменьшается и километровый расход топлива СК.

Основнойвывод состоит в том, что при полете самолета с ТРД на наивыгоднейшей скорости при поднятии на высотукилометровый расход топлива уменьшается, а следовательно, дальность полета увеличивается. Расчетами ипрактикой установлено, что увеличение высоты от 0 до 12 км километровый расход уменьшается в 2-3 раза.Километровый расход топлива самолета с поршневым двигателем определяется по формулеСК =Chυ=CeN Пυ=Сe N e,⋅ηВ υ(14.3)где Ne - эффективная мощность на валу двигателя;ηВ- коэффициент полезного действия винта.Анализ формулы (14.3) показывает, что километровый расход топлива будет определяться вNПосновном соотношением υ и величиной Се. Величинаскоростиполета увеличивается (Рис.

219).NПМинимальное значение отношенияυNПυна неизменной высоте при увеличении= tg ϕ будет найдено проведением касательной из началаNПкоординат к кривой NП. Скорость полета, соответствующая (скоростью полета.υ) мин, называется наивыгоднейшейNПКак видно из графика, величина ( υ ) мин для всех высот остается неизменной, поэтому можносчитать, что километровый расход топлива самолета с поршневым двигателем с поднятием на высотузависит в основном от удельного расхода топлива Се.Удельный же расход Се при поднятии до расчетной высоты полета (расчетная высота двигателя)уменьшается, а выше ее увеличивается.

В результате получается, что наименьший километровый расходтоплива самолета с поршневой силовой установкой будет вблизи расчетной высоты. Следовательно, инаибольшая дальность полета самолета с ПД будет иметь место вблизи расчетной высоты полета нанаивыгоднейшей скорости (Рис. 220).ВЛИЯНИЕ ПОЛЕТНОГО ВЕСА И ТЕМПЕРАТУРЫ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА НА ДАЛЬНОСТЬ ИПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛЕТАPП =Так как в горизонтальном полетеCh =GrСАМОЛ , то из формулы (14.1) найдемCP ⋅ GrСАМОЛ(14.4)где G - вес самолета, кг;rc-та - аэродинамическое качество самолета.GПри увеличении полетного веса самолета величина rСАМОЛ увеличивается, следовательно,увеличиваются часовой и километровый расходы топлива, что ведет к уменьшению дальности ипродолжительности полета.АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА199Если полетный вес самолета увеличивают наружной подвеской грузов (подвесные топливные баки,бомбы и т.

п.), то дальность и продолжительность уменьшаются в большей степени, так как увеличиваетсялобовое сопротивление самолета, а его аэродинамическое качество уменьшается.Километровый расход топливаСк =C P ⋅ PПυот температуры наружного воздуха практически неСРзависит, так как потребная тяга от температуры не зависит, а соотношение υ при изменении температурывоздуха остается постоянным. Следовательно, и дальность полета при изменении температуры остаетсяпостоянной.При повышении температуры наружного воздуха удельный расход топлива увеличивается,следовательно, увеличивается часовой расход топлива, а продолжительность полета уменьшается..