книги из ГПНТБ / Павловский К.М. Практическая аэродинамика и динамика полета летательных аппаратов учебное пособие
.pdf- 242 -
при необходимости может выполняться с постоянным ускорением (рис. 7 .7 ). Но при этом затрудняется переход к маршевому поле ту. Проще и безопаснее заканчивать разгон по вертикали на не которой высоте Цвр с тем, чтобы на участке Нт осуществить торможение по вертикали путем уменьшения составляющей тягиру. Траектория при этом представляет кривую (см. пунктирную ли нию на рис. 7 .7 ),
Простейшей формой траектории является траектория, состоя щая из прямого вертикального и прямого горизонтального уча стков. При этом выход СВВП на эвалютивную скорость начинается при отсутствии аэродинамичеких сил и совершается под действием силы Рх , получаемой при повороте вектора тяги на угол меньший 90°.
В заключение заметим, что практически для осуществления вертикального взлёта тяговооруженность должна быть значитель но больше единицы, так как требуется учесть расход воздуха на органы управления, а также потери тяги в отклоняющих вектор тяги устройствах (при использовании единых силовых установок).
§ 79. ПОСАДКА САМОЛЕТА С ПРОБЕГОМ
Посадке предшествует маневр захода на посадку, имеющий целью вывод самолета на посадочный курс со снижением под
углом примерно 5* 7° при Vy = 5 + 8 м/сек. Воздушный участок включает планирование с высоты стандартного препятствия
- 243 -
Нсп =25 ы, выравнивание, выдерживание и парашютирование.
Выравнивание предназначено для погашения вертикальной скорости снижения и начинается на высоте Ннв =8+12 и (рис. 7 .8 ).
Рис. 7.8
Заканчивают выравнивание в момент, когда колеса находятся от земли на высоте 0,5 - I м. В конце выравнивания Vy^O и самолет движется горизонтально или близко к этому. Для уменьшения нагрузок на шасси скорость движения целесообраз но погасить до минимально возможной, для чего служит этап выдерживания.В период выдерживания, по мере снижения скорос ти., увеличивают угол атаки до посадочного значения Аля обеспечения этого выдерживают перегрузку, незначительно
большую единицы. Скорость полета, соответствующая таким усло виям, называется п о с а д о ч н о й :
|
|
|
|
Vnoc= |
y/cyn-e p - s |
(7. II) |
|
|
Заметим, |
что |
|
VW < \А>тр |
, так как QIW< |
, a(J > f , , |
|
ибо |
пос |
отр |
и |
максимален. |
noc orp |
||
|
|
закр |
Y |
становится меньше |
веса, начинает |
||
В момент |
, когда сила |
ся снижение с увеличением вертикальной скорости - парашютиро вание. Потеря высоты при этом измеряется десятками сантиметров. Поэтому при касании полосы Vy невелика. Окончательно ско рость самолета гасится на пробеге.
Угол снижения определяется в соответствии с (5.24) и (5.25) по формулам:
- 244 -
Отсюда видно, что наклон траектории при одном и том же Су зависит от тяговооруженности. Чем ниже величина К, тем требуется большая тяговооруженность для снижения с одинаковым
углом |
9 |
|
У |
сверхзвуковых |
самолетов при выпущенных шасси и закрыл |
ках аэродинамическое |
качество низкое и лежит в пределах К — |
=3,5 ♦ 5,5 . Поэтому посадочное планирование выполняют со зна чительной тягой. Потребная тяговооруженность при различных качествах приведена в таблице 7.2.
|
|
|
Таблица |
7.2 |
|
|
Аэрод.качествоКсниж. |
10 |
8 |
6 |
5 |
4 |
3 |
Потреби.тяговоор.% |
0,200 |
0,225 |
0,267 |
0,300 |
0,350 |
0,433 |
У дозвуковых и у |
сверхзвуковых самолетов |
изменяемой |
|
|||
стреловидности Ксн^ |
равно |
6+8,5. |
|
|
|
|
Длина.воздушного |
участка может быть подсчитана по форму |
|||||
ле (5 .3 4 ), в которую вместо |
( Н *-Н я |
) подставляют Нсп=25м. |
При выпуске закрылков длина |
воздушного участка |
снижает |
ся за счет уменьшения КуСГ, ср и |
средней скорости на |
участке. |
При неточном расчете на посадку (перелет) для уменьше ния аэродинамического качества можно использовать тормозные щитки.
В тех случаях, когда по каким-либо причинам шасси выпус тить не удалось, посадка производится только на грунт.
Перед такой посадкой необходимо аварийно слить излишек топлива, сбросить подвесные баки, включить систему нейтраль ного газа, сбросить на "невзрьга" бомбы, зафиксировать привяз
- 245 -
ные ремни, на установленной вывозе открыть фонарь кабины (сбро сить аварийные люки). Перед непосредственным приземлением надо Ьключить двигатели, закрыть пожарные краны и обесточить электро сеть.
§ 80. ПРОБЕГ САМОЛЕТА
Пробег состоит из двух фаз: первая с поднятым носовым ко лесом, а вторая с опущенным и с использованием колесных тор мозов. Переход от первой фазы ко второй происходит либо с зафиксированной ручкой в положении приземления, либо с выбира нием ее " на себя" по мере уменьшения скорости.В первом слу чав лучше могут использоваться колесные тормоза, но адеоь аоть опасность перегрева тормозов. Во втором - лучше исполь зуется аэродинамическое торможение, поскольку дольше удержива ется нос самолета в приподнятом положении. Этот способ исполь зуется при малом коэффициенте трения колес о ВНЕ,например, ври посадке на мокрую или обледеневшую полосу.
На пробеге самолет испытывает действие в принципе таких
же сил, |
как и на разбеге (рис. |
7 .1 ). |
Но тяга равна тяге |
малого |
|||
газа - Р |
м г « а суммарное сопротивление |
(Q +F) больше, |
чем при |
||||
разбеге. |
Пренебрегая величиной |
Р |
м Г , |
уравнения движения за |
|||
пишем в виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
+ - |
N |
= |
G |
(7.12) |
|
|
|
|
|
|
|
(7.13) |
|
Отсюда видно, что для интенсивного погашения скорости |
|||||||
надо увеличивать лобовое сопротивление |
и сопротивление |
трения |
|||||
(см. § 82). |
|
|
|
|
|
|
|
Рассматривая пробег как равномерно замедленное движение о |
|||||||
конечной |
скоростью V= 0 и начальной |
Vnoe |
• Д®ИНУ пробега |
||||
можно определить по формуле: |
|
|
|
|
|
|
Vnoc
L |
(7.14) |
ПР |
- 246 -
где среднее ускорение определяется по (7 .13).
Длина пробега прямо пропорциональна удельной нагрузке на крыло и обратно пропорциональна ускорению торможения. Наиболее
эффективно любое |
торможение тогда, когда |
оно применяется в |
|||
начале пробега, т .е . при |
большой скорости, |
так |
как при этом |
||
получается наибольшая работа тормозящих сил. |
|
||||
§ 81. ЗАВИСИМОСТЬ ДЛИНЫ |
ПРОБЕГА ОТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ |
||||
|
|
ФАКТОРОВ |
|
|
|
Все факторы, |
влияющие на длину разбега, |
влияют и на пробег, |
|||
но в другой степени и с рядом особенностей. |
|
||||
П о с а д о ч н ы й |
в е с |
влияет только |
на посадочную |
||
скорость, а ускорение от |
него почти не зависит, |
поскольку |
изменение веса вызывает пропорциональное изменение как числи-
теля,так и знаменателя формулы (7 .13). В итоге |
длина |
пробега |
||||
изменяется пропорционально посадочному весу; |
|
|
||||
i- пр |
в ^~пр0 |
* |
где |
Q0 |
|
|
Т е м п е р а т у р а |
и |
д а в л е н и е |
воздуха |
|||
на ускорение пробега-практически |
не |
влияют, но |
влияют на Vfjoc * |
так как эта величина, обратно пропорциональна плотности воз духа, которая в свою очередь црпио пропорциональна давлению и обратно пропорциональна абсолютной температуре. Длина про
бега |
/ |
= К |
L |
» № |
к _ |
Т_ |
. |
|
L ПР |
Л |
^ ПРП |
|
Л А ~ |
Т0 |
р |
Заметим, |
что коэффициенты |
К& н К& пригодны для посадочных |
|||||
характеристик всех самолетов в то время, когда для взлетных |
|||||||
они не |
являются универсальными, |
так как взлетная тяга зави |
|||||
сит от давления и температуры, а это влияет и на ускорение |
|||||||
разбега. Тяга же |
на посадке очень |
мала и ее |
зависимость от |
давления и температуры можно не учитывать. Приближенно можно считать, что изменение температуры на 10° вызывает изменение длины пробега на 3,5 % в тем не направлении , а изменение
давления на 10 ш р т .ст . вызывает |
противоположное изменение |
|
длины пробега на 1,3 %<, |
|
|
В л и я н и е |
в е т р а |
проявляется подобно влиянию |
-2Л7 -
его на длину разбега, но более ощутимо, так как Vn0c « V W • Лдя быстроты пересчета посадочных характеристик на изменив шиеся условия применяют универсальные для всех оаыолетов но мограммы (рис.7 .9 ).
В отличие от |
номограммы для пересчета разбега здесь |
|||
ве учитывается коэффициент трения, |
поскольку |
на посадке он |
||
зависит не |
столько от поверхности, |
сколько от |
эффективности |
|
торможения |
колес |
и других тормозных устройств. |
|
- 248 - |
|
С о с т о я н и е |
п о в е р х н о с т и |
посадочной |
полосы сильно влияет |
на длину пробега. Наиболее |
эффективное |
сцепление покрышек с ВПП происходит при сухом бетонном по крытии. Это позволяет аффективно тормозить, не опасаясь "юза". Если торможение колес не применять, то наибольшее сопротивле ние трения качения получается при влажном мягком грунте.
При использовании тормозов сцепление покрышек с мокрым грунтом недостаточно и эффективность тормозов слабая* Поэтому при посадке на грунт надо полностью использовать аэродинамиче ское торможение. Очень слабое сцепление покрышек с обледенелой
поверхностью и торможение колес тоже неэффективно . Это требует применения других, более эффективных средств.
В иностранной печати сообщалось о многих случаях аварий а катастроф тяжелых самолетов при посадке на полосы, покрытые слоем воды иди мокрого снега. Причиной было так называемое акваплаяированне.
Акваняанирование это * глиосированиеяпневматик0 по слою воды или мокрого снега, возникающее по следующей причине.
При качения пневматика по полосе, покрытой слоем воды, жидкой грязи т а мокрого снега, перед колесом образуется вол на, з которой возникает сила гидродинамического давления
|(рис.7 .10).
Гидродина мическая подъемная
сипа
жидкости
I 2 J и « 8 Ю 20 30
Давление о пневматике ке/смг
Рис. 7,10
Составляющими этой силы являются гидродинамическая подъемная
- 249 -
сила и сила гидродинамического сопротивления* Смещение вперед вертикальной реакции земли приводят ж тому, что даже незатормо женное колесо прекращает вращаться. Когда гидродинамическое давление сравнивается с давлением в пневматике, колесо отжи мается от полосы и начинает скользить по слою воды - "глис сирует".Скорость, при которой в волне жидкости, перемещаемой колесом, создается гидродинамическая подъемная сила, способная
уравновесить вес |
самолета, |
называется с к о р о с т |
ь и |
а к |
|||
в а п л а н и р о в а н и я |
( г л и с с и р о в а н и я ) . |
||||||
Если давление в |
пневматике |
р |
к% м &, |
то эта скорость |
равна |
||
|
|
Vp |
~ |
\l~ p , |
к %а.с |
(7;Х5) |
|
|
Расчеты к исследования |
показали, что |
при,^6 =10,5 Кг/ с и *- |
||||
и \ |
--Z1Q % C гидродинамическое |
давление |
перед колесом достига- |
||||
ет |
19 кг/кв.см |
и самолет полностью отрывается от |
земли. |
После |
этого в процессе "глиссирования" возникает рысканье самолета и нарушается управление носовым колесом. Самолет легко становится во флюгерное положение по ветру. Наблюдается пол ная потеря эффективности торможения колес, а иногда торможе ние даже опасно (например, при сильном соковом ветре).
Заметим, что аквапланирование обнаруживается летчиком только по рысканью, нарушению управления носовым колесом и потере эффективности тормозов, что ошибочно может быть от несено за счет их неисправности.
Если |
аквапланирование возникло при разбеге перед взлетом, |
|
то сила |
гидродинамического сопротивления сильно удлиняет |
раз- |
f w , а при некоторой толщине мокрого снега взлет вообще |
ока |
|
зывается |
невозможен из-за очень большой длины разбега. |
|
При этом надо иметь в .виду, что нри разбеге по мокрому снегу возникает большой пикирующий момент, вызываемый сопротивлени ем шасси и ударами комьев снега по задним частям самолета снизу»
Выход самолета на более сухие участии ВПП сопровождается резким снижением пикирующего момента и может произойти удар самолета о ВПП хвостом,Поэтому ВПП, покрытая мокрым снегом, представляет гораздо большую опасность для самолета на посад-
- 2 5 0 -
кв и на взлете, чек покрытая водой.
На скорость аквапланирования оказывает влияние форма про
тектора. Г л а д к и е |
п р о т е к т о р ы |
у с к о р я ю т |
|
н а с т у п л е н и е |
а к в а п л а н и р о в а н и я . |
||
Наличие пазов на |
протекторе позволяет увеличить допустимую |
||
толщину водяного |
слоя на ВПП, так как через |
пазы вода уходит |
с пути колеса. Если на самолете используются тележки о колеса ми тандем, то изношенные пневматики надо ставить сзади, а еще лучше их заменять.
Садиться на полосу, покрытую водой или мокрым онегом,надо ближе к ее началу на минимально допустимой скорости и как можно раньше использовать все средства торможения, кроме тормозов колес. Тормозить колеоа надо осторожно и на заранее определен ной окорооти.Нельзя допускать пониженных давлений в пневматиках.
Н а к л о н |
п о л о с ы |
влияет на длину пробега, |
удли |
||||||
няя его |
при пробеге |
под уклон |
и укорачивая |
при пробеге |
на |
||||
подъем. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У г о л |
|
а т а к и , |
как уже отмечалось, выдерживают |
||||||
такой, чтобы достигалось максимальное |
суммарное сопротивление |
||||||||
( <?+Р |
) . |
При пробеге с поднятым носовым колесом существен |
|||||||
ную роль играет аэродинамическое торможение, |
а при движении с |
||||||||
опущенным |
носовым колесом ооновкую роль играет сила F . |
||||||||
|
§ 82. СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ ПОСАДОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК |
||||||||
Для улучшения посадочных характеристик уменьшают Упас и |
|||||||||
УсР на воздушном участке, увеличивают |
fnp |
и улучшают прохо |
|||||||
димость самолета по грунту ( о последнем см.§ 85). |
|
||||||||
У М Е Н Ь Ш Е Н И Е |
Vwc и |
Vcp |
на воздушном участке |
||||||
достигается |
теми же |
средствами, |
что и |
\Jotp |
(°м.§ 76). |
Одна |
ко, использование закрылков и предкрылков наряду с увеличени
ем |
Су |
повышает |
и Сх |
, что влечет не |
только |
уменьшение |
|
УПос , |
но и увеличение ускорения пробега |
J np |
.Закрылки выпу |
||||
скаются после четвертого разворота, как правило, |
на |
скорости |
|||||
не |
более |
500600 |
км/час и на полный угол. Если |
они не вы |
|||
пущены, |
необходимо |
уходить на второй круг. |
Ввиду известной |
и характерной для каждого ТРД приемистости уход должен осу ществляться не позже, чек это предусмотрено инструкцией летчи ку.
|
Выпуск |
закрылков |
на максимальный угол ухудшает эффективность |
||
торможения |
колес при |
пробеге, |
так как снижается c m n N = Y -0 , |
||
Поэтому |
после приземления закрылки целесообразно убирать. С |
||||
этой |
же |
целью на некоторых самолетах используются с п о й л е |
|||
р ы |
и |
|
р е ш е т ч а т ы е |
т у р б у л и з а т о р ы , |
срывающие поток с крыла. Так, на самолете ИЛ -62 применены спой леры.
СДУВ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ (СПС) с закрылков является |
широко |
|||
распространенным |
и эффективным средством |
уменьшения |
Vпос . |
|
Так «например, на |
самолете-истребителе СПС |
уменьшает |
её |
на |
15-20 %, а длину пробега - на 25-30 % Наряду с этим, при полете с включенной системой уменьшается скорость по траек
тории, глиссада планирования более устойчива, обзор вперед улучшен. Это упрощает заход и расчет на посадку, особенно в сложных метеоусловиях, а также снижает нагрузку на шасси.
Однако летчик должен быть готов не допустить падения скоро сти ниже допустимых норм.
Решение об уходе на второй круг надо принимать па высоте, не меньше 50 м. Для ухода на второй круг летчик перемещает РУД в положение "МАКСЙМАЛ" и продолжает планировать до тех пор, пока скорость не возрастет до необходимого для набора высоты значения. После этого самолет плавно выводится из снижения и переводится в набор. Шасси убирают после того, ког да самолет перешел в устойчивый набор, а закрылки - на высо те не менее 150 м.
Ведутся поиски ш других способов уменьшения Унос «Так, например, сообщалось, что американские специалисты, применив вращающийся цилиндр, получили увеличение подъемной силы в два раза. При отклонении закрылка в процессе посадки на вер хнюю поверхность крыла выходит длинный быстро вращающийся
цшшндр (рис.7 .I I ) , который почти не увеличивает сопротивления, но значительно изменяет картину давления на крыле.