Авиация и воздухоплавание    Новости    Библиотека    Энциклопедия    Ссылки    Карта проектов    О сайте






предыдущая главасодержаниеследующая глава

Скорость и дальность планирования

В общем случае на дельтаплан в полете действуют следующие внешние силы (см. рис. 3):

  • сила тяжести G, направленная вертикально вниз;

полная аэродинамическая сила R, которую можно представить тремя составляющими вдоль трех осей скоростной системы координат - подъемной силой Y, лобовым сопротивлением Q и боковой силой Z.

Наиболее характерным режимом полета для дельтаплана следует считать установившееся планирование, при котором аппарат снижается по траектории, наклоненной к горизонту под небольшим углом θ. Пусть он летит без скольжения, т. е. отсутствует боковая сила Z. В этом случае условие равновесия требует, чтобы полная аэродинамическая сила R была равна по величине и обратна по направлению весу G. Разложив силу R на ее составляющие Y и Q и спроецировав G на направление движения и перпендикулярно ему, имеем

G sin θ - Q = 0 и Y - G cos θ = 0.

Разделив второе выражение на первое, получим величину аэродинамического качества

K = Y/Q = Cy/Cx = ctg θ = 1/tg θ.

Из этой зависимости следует, что большему аэродинамическому качеству дельтаплана соответствует меньший угол планирования, т. е. при прочих равных условиях в спокойной атмосфере аппарат с более высоким качеством улетит дальше. Отсюда вытекает простейшая широко известная формула;

Lпл = K*H,

где Lпл - дальность планирования по горизонтали; K - величина аэродинамического качества; H - перепад высот. Как видно, дальность планирования определяется только аэродинамическим качеством аппарата и перепадом высот и не зависит от веса дельтаплана и плотности воздуха. При изменении веса аппарата или плотности воздуха угол наклона траектории θ и дальность планирования ?пл остаются постоянными. Изменятся только скорость полета по траектории F, скорость снижения Vy и продолжительность планирования. Для подтверждения этого положения выведем формулы названных скоростей, обратившись к рис. 8.

Рис. 8. Установившееся планирование дельтаплана
Рис. 8. Установившееся планирование дельтаплана

Прежде всего, примем к сведению одно важное обстоятельство. В практике полетов планеров горизонтальная составляющая скорости полета по траектории значительно превышает вертикальную. Кроме того, более высокие по сравнению с дельтапланами значения аэродинамического качества позволяют иметь малые углы наклона траектории. Да и диапазон положительных углов атаки у обычных планеров значительно меньше, чем у дельтапланов. Поэтому при расчете скоростей планеров принимается, что подъемная сила крыла уравновешивает вес летательного аппарата. Для дельтаплана это предположение неприменимо. Во-первых, его аэродинамическое качество невысоко, что соответствует большему углу наклона траектории. Горизонтальная и вертикальная составляющие скорости полета дельтаплана по траектории сопоставимы. И, во-вторых, он имеет значительный диапазон углов атаки. Поэтому при расчете скоростей следует считать, что вес дельтаплана уравновешивается полной аэродинамической силой (см. рис. 8).

Из подобия треугольников Vx/Vy = Y/Q = Cy/Cx = K, отсюда Vx = KVy. В то же время Подставив CR в уравнение равновесия R = G, получим

G = 0,5CvρV2S(K2 + 1)0,5/K,

откуда


при стандартных атмосферных условиях на нулевой высоте. Подстановка значений V и Vx в уравнение для V дает выражение для вертикальной скорости снижения:


Из формул видно, что с увеличением полетного* веса дельтаплана и уменьшением плотности воздуха скорость полета по траектории и скорость снижения возрастают. Продолжительность планирования при этом сокращается (в спокойном воздухе). На практике в воздухе всегда имеются течения разных направлений, и можно говорить лишь о снижении дельтаплана относительно воздуха, поскольку относительно земной поверхности при восходящем воздушном потоке достаточной силы он может лететь не только без снижения, но даже с набором высоты.

* (Под полетным весом следует понимать вес дельтаплана вместе с пилотом.)

Рис. 9. Поляра планирования дельтаплана
Рис. 9. Поляра планирования дельтаплана

Наиболее полную характеристику планирования дельтаплана дает так называемая поляра скоростей планирования (рис. 9), показывающая соотношение скоростей полета по траектории и вертикального снижения. Она позволяет прямо с графика снять все интересующие нас величины. Значение максимального аэродинамического качества крыла К определяется котангенсом угла наклона касательной, проведенной из точки О к кривой поляры. Другими характерными величинами будут:

  • Vmin - минимальная скорость полета (ограничение по сваливанию);
  • FЭК - экономическая скорость полета, при которой скорость снижения минимальна;
  • FНВ - наивыгоднейшая скорость полета с максимальным аэродинамическим качеством;
  • Vmax - максимальная скорость полета (ограничение по флаттерному пикированию).

Точка наивыгоднейшей скорости разделяет на поляре два режима полета. Первый соответствует полету на скоростях, превышающих FНВ. При планировании в области первого режима увеличение угла атаки вплоть до значения, соответствующего наивыгоднейшей скорости, приводит к уменьшению угла планирования вследствие возрастания качества дельтаплана. При планировании в области второго режима картина меняется: с увеличением угла атаки начинается более крутое снижение из-за уменьшения аэродинамического качества (в силу развивающихся срывных явлений). Ухудшается продольная и поперечная управляемость, уменьшается путевая и поперечная устойчивость. С увеличением угла атаки свыше 45°, что соответствует скорости полета, меньшей Fmin, происходит сваливание на крыло или на хвост с последующим беспорядочным падением.

Для планирующих полетов лучше всего использовать скорость первого режима, несколько превышающую наивыгоднейшую. Это позволит совершать дальние и продолжительные полеты.

предыдущая главасодержаниеследующая глава





История воздухоплавания


Диски от INNOBI.RU
© Карнаух Лидия Александровна, подборка материалов, оцифровка; Злыгостева Надежда Анатольевна, дизайн;
Злыгостев Алексей Сергеевич, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://fly-history.ru/ "Fly-History.ru: История авиации и воздухоплавания"