Аэродинамика самолета (561545), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Рульнаправления так же, как и руль высоты, при выполнении криволинейного полета создает демпфирующий момент (Рис.171), что, в свою очередь, требует большего его отклонения во внутреннюю сторону криволинейного движения.ВЛИЯНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКОГО МОМЕНТА ВОЗДУШНОГО ВИНТАДопустим, что масса воздушного винта левого вращения самолетов Як-52 и Як-55 сосредоточена вдвух грузах 1 и 2 (Рис. 172). В момент, когда воздушный винт находился в вертикальном положении, летчикотклонил ручку управления на себя, что привело к поднятию относительно горизонта капота самолета.Поднятие капота самолета приведет к возникновению скорости грузов и относительно поперечной оси Z,дополнительно к имеющейся уже окружной скорости относительно продольной оси X.
Когда грузы займутгоризонтальное положение, то по инерции они будут стремиться сохранить приобретенную скорость и приподнятии капота относительно горизонта. В результате действия этих скоростей грузов (направленных впротивоположные стороны-груза 1' назад, груза 2' вперед) возникает момент, называемый гироскопическиммоментом воздушного винта Му.гир, под действием его самолет начинает разворачиваться влево (привоздушном винте левого вращения).АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА142Рис.
172 К объяснению гироскопического действия воздушного винта левого вращения на самолетахЯк-52 и Як-55Рис. 173 Гироскопическое действие воздушного винта левого вращения на самолетах Як-52 и Як-55Реакция самолета, возникающая при отклонении рулей из-за действия гироскопического моментавоздушного винта, зависит от направления перемещения капота самолета (Рис. 173).Таким образом, направление перемещения капота самолета относительно горизонта при действиигироскопического момента воздушного винта находится путем перемещения его на 90° вокруг осивоздушного винта в сторону вращения.Влияние гироскопического момента воздушного винта в полете компенсируется отклонениемэлеронов и руля направления (чаще руля направления) в соответствующую сторону, создавая момент,противоположный гироскопическому.Например, на самолетах Як-52 и Як-55 при взятии ручки управления на себя возникающий моментпарируется отклонением руля направления вправо (нажатием на правую педаль).АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕГРУЗКИПерегрузкой называется отношение равнодействующей всех сил (кроме веса), действующих насамолет, к весу самолета.В связанной системе координат определены перегрузки:nх - продольная перегрузка; nу - нормальная перегрузка; nz - боковая перегрузка.Полная перегрузка определяется по формулеn = n X2 + nУ2 + nZ2 .(11.2)Продольная перегрузка nх возникает при изменении тяги двигателя и лобового сопротивления.Если тяга двигателя больше лобового сопротивления, то перегрузка положительная.
Если жевеличина лобового сопротивления больше силы тяги двигателя, то перегрузка отрицательная.Продольная перегрузка определяется по формулеnX =P−X.G(11.3)АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТА143Боковая перегрузка nz возникает при полете самолета со скольжением. Но по величине боковаяаэродинамическая сила Z очень мала. Поэтому в расчетах боковую перегрузку принимают равной нулю.Боковая перегрузка определяется по формулеnZ =Z.G(11.4)Выполнение фигур пилотажа в основном сопровождается возникновением больших нормальныхперегрузок.Нормальной перегрузкойопределяется по формулеnуназывается отношение подъемной силы к весу самолета иnУ =Y.G(11.5)Нормальная перегрузка, как видно из формулы (11.5), создается подъемной силой. Вгоризонтальном полете при спокойной атмосфере подъемная сила равна весу самолета, следовательно,перегрузка будет равна единице:YГП = G = Cy ГП2ρVГП2,откудаnУ ГП =YГП= 1.GРис.
174 Действие центробежной силы инерции на летчика а - при резком увеличении угла атаки, б при резком уменьшении угла атакиВ криволинейном полете, когда подъемная сила становится больше веса самолета, перегрузка будетбольше единицы.При движении самолета по криволинейной траектории центростремительной силой является, какуже говорилось, подъемная сила, т. е. давление воздуха на крылья. При этом величине центростремительнойсилы всегда сопутствует равная, но противоположная по направлению центробежная сила инерции, котораявыражается силой давления крыльев на воздух. Причем центробежная сила действует подобно весу (массе),а так как она всегда равна центростремительной силе, то при увеличении последней возрастает во столькоже раз.
Таким образом, аэродинамическая перегрузка подобна увеличению веса самолета (летчика).При появлении перегрузки летчику кажется, что его тело стало тяжелее.Нормальная перегрузка делится на положительную и отрицательную. Когда перегрузка прижимаетлетчика к сиденью, то эта перегрузка положительная, если же отделяет его от сиденья и удерживает напривязных ремнях - отрицательная (Рис. 174).В первом случае кровь будет отливать от головы к ногам, во втором случае - приливать к голове.Как уже говорилось, увеличение подъемной силы в криволинейном движении равносильноувеличению веса самолета на ту же величину, тогдаYP = ny P G = Cy Pоткуда2ρVГП2S,(11.6)АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТАnУP =YP YPСу P,==G YГП Cy ГП144(11.7)где nур - располагаемая перегрузка.Из формулы (11.7) видно, что величина располагаемой перегрузки определяется запасомкоэффициентов подъемной силы (запасов углов атаки) от потребного для горизонтального полета до егобезопасного значения (СуТР или СуКР).Максимально возможная нормальная перегрузка может быть получена тогда, когда в полете наданной скорости и высоте полета будут полностью использованы возможности самолета по созданиюподъемной силы.
Эту перегрузку можно получить в том случае, когда самолет резко (без заметногоуменьшения скорости полета) выводится на Су=Су макс:ny =YМАКС=GCy МАКСρV 2G2⋅S.(11.8)Однако до такой перегрузки нежелательно доводить самолет, так как произойдет потеряустойчивости и срыв в штопор или штопорное вращение. По этой причине не рекомендуется на большихскоростях полета, особенно при выходе из пикирования, отклонять резко ручку управления на себя.Поэтому максимально возможную или располагаемую перегрузку принимают меньшей по величине, чтобыпредупредить выход самолета на режим тряски.
Формула определения этой перегрузки имеет видn y P = (0,8 + 0,85)n yмакс .(11.9)Для самолетов Як-52 и Як-55 графические зависимости располагаемых перегрузок от скорости полета показаны наРис. 175, Рис. 176. При выполнении полетов на самолетах Як-52 и Як-55 располагаемая нормальная перегрузка восновном ограничена по прочностным характеристикам самолета.Максимально допустимая эксплуатационная перегрузка для самолета Як-52:с колесным шасси:положительная +7;отрицательная -5;с лыжным шасси:положительная +5;отрицательная -3.Максимально допустимая эксплуатационная перегрузка для самолета Як-55:в тренировочном варианте:положительная +9;отрицательная -6;в перегоночном варианте:положительная +5;отрицательная -3.АЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТАРис.
175 Располагаемые перегрузки самолета Як52 при Н=1000 м145Рис. 176 Располагаемые перегрузки самолета Як55 при Н=1000 мПревышение в полете этих перегрузок запрещается, так как могут появиться остаточныедеформации в конструкции самолета.При выполнении установившихся криволинейных маневров перегрузка зависит от запаса тягисиловой установки. Запас тяги определяется из условия сохранения заданной скорости в течение всегоманевра.Предельной перегрузкой по располагаемой тяге nуПРЕД называется наибольшая перегрузка, прикоторой тяга силовой установки еще уравновешивает лобовое сопротивление. Она определяется по формулеny ПРЕД =p p CУG ⋅ Cx=PPK.G(11.10)Предельная по располагаемой тяге перегрузка зависит от скорости и высоты полета, так каквышеуказанные факторы влияют на располагаемую тягу Рр и от скорости аэродинамическое качество К.Для расчета зависимости nуПРЕД V необходимо иметь кривые Рр (V)для различных высот и сетку поляр.Для каждого значения скорости с кривой Рр (V) снимают значения располагаемой тяги, определяютCx =PP,gS с поляры для соответствующей скорости V снимают величину коэффициента Су и рассчитываютпо формуле (11.10).При маневрировании в горизонтальной плоскости с перегрузкой меньше располагаемой, но болеепредельной по тяге самолет будет терять скорость или высоту полета.ВЛИЯНИЕ ВЫСОТЫ ПОЛЕТА НА ВЕЛИЧИНУ РАСПОЛАГАЕМОЙ НОРМАЛЬНОЙПЕРЕГРУЗКИ.С изменением высоты полета изменяется плотность воздуха, следовательно, изменяется ипотребный коэффициент подъемной силы Су, поэтому, как следствие, изменяется и располагаемаянормальная перегрузка.Располагаемая перегрузка у земли при полете со скоростью VГП равнаny PH =0 =CyТР2ρ 0VГП2GS.(11.11)При полете на другой высоте при той же скорости горизонтального полета располагаемаяперегрузка nУР будет равнаАЭРОДИНАМИКА САМОЛЕТАny H =CyТР2ρ 0VГП2G146S.(11.12)Величина располагаемого коэффициента подъемной силы от высоты полета не зависит,следовательно, при том же полетном весе из формул (11.11) и (11.12) можно найти располагаемуюперегрузку на высоте полета Н:nУ РН = nУ РН =0ρН.ρ0(11.13)Из формулы (11.13) видно, что с поднятием на высоту располагаемая перегрузка уменьшается и напрактическом потолке возможен только горизонтальный полет, при котором nу=1.Для измерения перегрузки на самолете устанавливают прибор, получивший названиеакселерометр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
