Силы действующие на самолет: какие силы действуют на самолет в полете(можно несколько вариантов) сила тяги сила

СИЛЫ И МОМЕНТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА САМОЛЕТ | Авиация

Самолет движется в воздухе под действием аэродинамических сил, тяги двигателей и силы тяжести. Движение самолета на Земле происходит под действием указанных сил, а также сил реакции Земли и сил трения.

Тяга двигателей Р обычно лежит в плоскости симметрии XOY самолета и составляет некоторый известный угол фя с положительным направлением оси ОХ.

Используя матрицу направляющих косинусов между осями связанной и траекторной систем координат, проекции тяги двигателей на оси траекторной системы получим в следующем виде:

Рхя — р cos (a — f фр) cos р;

Ру к = Р [sin (a + фр) cos Ya + cos (a + фя) sin p sin yj; (1.27)

Ргк — P f sin (a — f фр) sinya — cos (a f — фя) sin p cos yj.

Аэродинамические силы, действующие на поверхность самолета, можно привести к главному вектору аэродинамических сил, приложенному в его центре масс, и к паре сил, момент которых равен главному моменту аэродинамических сил относительно центра масс.

а> Rah к ~ К0 cos уа Za sin уа;

RAtK = Y0sinya + Z0cosya. (1.29)

Аэродинамическая сила может быть определена и в связанной системе осей проекциями X, Y и Z, называемыми, в отличие от составляющих в скоростных осях, продольной, нормальной и поперечной аэродинамическими силами соответственно. Коэффициенты продольной, нормальной и поперечной сил обозначаются сх, су и сг. Для перехода от X, Y и Z к Ха, Ya и Za (или от сх, си, сг к сха, сУа и ст) используется соответствующая матрица направляющих косинусов М*а> *.

При эксперименте в аэродинамической трубе аэродинамическую силу иногда получают в проекциях на полусвязанные оси. В этом случае для перехода от RAxe, RAye и RA2t к Ха, Ya и Za можно использовать соответствующую матрицу направляющих косинусов ТАхе’ х (см. приложение).

Летчик или автоматические устройства управления самолетом

управляют в полете величиной и направлением результирующей

. —-

аэродинамической силы RA, т. е. величинами ее проекций на скоростные или траекторные оси, изменяя целенаправленно ориентацию самолета в потоке (углы а, р, у или уа), меняя конфигурацию самолета (выпуск щитков,, закрылков и т. п.).

Составляющие аэродинамической силы Ха, Ya и Za взаимосвязаны, и увеличение подъемной силы Yа одновременно увеличивает и силу лобового сопротивления Ха. Более подробно аэродинамические

силы будут рассмотрены в гл. 2.

■—

Сила тяжести самолета G приложена в его центре масс, направлена по местной вертикали вниз и, следовательно, расположена в плоскости OXKYK траекторной системы координат. Ее проекции на оси траекторной системы имеют вид

GXH = ~mg sin 0; GyK = — mg cos 0; GZK — 0. (1.30)

Управление ориентацией самолета относительно Земли (углы ■&, ■ф, у) или потока (а, р) производится обычно путем целенаправленного изменения моментов, действующих на самолет и, прежде всего —

—► —►

аэродинамического момента МА. Момент МА (или его проекции на заданные оси координат) зависит от режима полета — скорости V или числа М, высоты Я, углов атаки а, скольжения |3, угловых скоростей самолета, его конфигурации и, прежде всего, от отклонения 6j аэродинамических органов управления. Для управления составляющими момента, действующего на самолет, используются отклонение руля высоты или цельноповоротного стабилизатора (6В или <рст), элеронов 6Э или элевонов (6ЭВ), руля направления (б„).

Аэродинамический момент обычно представляют составляющими в связанной системе координат. у

Мх тх = — аэродинамический момент крена и его коэф

фициент;

Му,■ ту — — аэродинамический момент рыскания и его. коэффициент; (1.3І)

Мг; — аэродинамический момент тангажа и его коэффициент. . .

Здесь I — размах и ЬА — средняя аэродинамическая хорда крыла самолета. Детальный анализ зависимости аэродинамических моментов от режима полета, отклонения органов управления й других факторов дан в гл. 10.

Схема сил, действующих на самолет

Рис. 7.01. Схема сил, действующих на самолет при установившемся подъеме

Схемы сил, действующих на самолет при маневрах в вертикальной плоскости [c. 200]

Рис. 10.0Z Схема сил, действующих на самолет при разбеге

Схема сил, действующих на самолет при пробеге, такая же, как и при разбеге (рис. 10.02), но с тем отличием, что вместо полной тяги двигатели создают небольшую тягу малого газа. Кроме того, за счет использования специальных устройств суммарное сопротивление Q+F p больше, чем при разбеге. [c.264]

Рис. 14.04. Схема сил, действующих на самолет при разбеге с боковым ветром Л 2, 3 — соответственно левое, правое и переднее колеса

Продольная устойчивость самолета при разбеге на основных колесах несколько хуже, чем при движении в воздухе, особенно в начале движения на основных колесах после подъема переднего колеса. Объясняется это дестабилизирующим влиянием изменений сил реакции земли при изменении угла атаки.

Поясним это с помощью рис. 3.7, на котором изображена схема сил, действующих на самолет при разбеге на основных колесах. [c.183]

Рис. 28. Схема сил, действующих на самолет, на вираже

СХЕМА СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА САМОЛЕТ [c.16]

Рис. 14.2. Схема сил, действующих на самолет, при увеличении угла атаки на разбеге

Рис. 20.1. Схема сил, действующих на самолет при прямолинейном установившемся снижении

Схема сил, действующих на самолет при пробеге, показана на рис. 20.3. [c.423]

Рис. 3. 4. Схема сил, действующих на самолет при его движении по ВПП с торможением и разворотом

Прежде чем перейти к составлению и анализу системы уравнений, описывающей управляемое движение самолета на ВПП, рассмотрим схему сил, действующих на самолет при его движении с торможением и разворотом (рис.

3.4). Введем следующие основные условные обозначения [c.110]

Рис. 178. Схема сил, действующих на клапан при подъеме самолета на высоту.

Рис. 45. Схема сил, действующих на атакующий самолет

Движение самолета при наборе высоты и разгоне можно считать практически прямолинейным. Схема сил, действующих на [c.332]

Пространственный маневр удобно анализировать, рассматривая траекторию в плоскости развертки и искривление плоскости развертки (рис. 17.1). Плоскость развертки получаем распрямлением плоскости а. Рассмотрим положения самолета и схемы сил, действующих на него в точках 1 и 2.

[c.379]

Рис. 20.2. Схема посадки. Силы, действующие на самолет при выравнивании

Вираж — криволинейное движение самолета на постоянной высоте (в горизонтальной плоскости) с поворотом траектории на 360°.

Если траектория поворачивается на угол меньше 360°, то такой маневр называется разворотом. На рис. 4.30 показана схема сил (вид сзади), действующих на самолет, выполняющий вираж. [c.179]

Схематизация внешних сил вляется составной частью выбора расчетной схемы и в ряде случаев вырастает в серьезную проблему. Это относится в первую очередь к задачам самолето- и ракетостроения. Нагрузки, действующие на конструкцию летательного аппарата, являются сложными и сильно меняются в зависимости от условий полета. Поэтому приходится выделять так называемые расчетные случаи, т. е. такие характерные режимы работы конструкции, при которых имеют место наименее благоприятные сочетания нагрузок и температур. Приходится выяснять основные и дополнительные нагрузки.

[c.24]

Заметим, что силы давления и трения, действующие на внутренние поверхности двигателя, определяются его внутренним процессом и от условий внешнего обтекания практически не зависят. Силы же, действующие на наружные поверхности силовой установки, получаются различными в зависимости от того, каким образом установлен двигатель на самолете (в отдельной гондоле, внутри фюзеляжа, в крыле и т. п.). Поэтому и сами формулы для расчета эффективной тяги ВРД будут иметь различный вид в зависимости от схемы силовой установки.

[c.238]

Так как крылья самолетов конечны, то окончательное решение вопроса о силах, на него действующих, относится к трехмерным задачам. Принципиальным в схеме такого обтекания является сохранение понятия присоединенного вихря. Однако в трехмерном случае это будет П-образная вихревая нить, сходящая с концов крыла, в отличие от плоского случая, когда вихревая нить прямолинейна. Исследования показывают, что П-образная вихревая нить будет вызывать силу сопротивления крыла, которая называется индуктивной. [c.135]

На схеме (фиг. 362) показано поведение компаса на различных курсах и при различных виражах. Когда курс самолета, совершающего вираж, точно совпадает с направлением запад— восток (90—270°), северная поворотная ошибка магнитного компаса мгновенно равна нулю, так как при этом направление проекции силы 2 лежит в плоскости магнитного меридиана.

При развороте самолета от направления полета точно на север картушка компаса будет под действием составляющей силы Z отклоняться в сторону раз- [c.435]

Пример. На рис. 5.07, а показана схема сил, действующих на самолет, причем известно, что скорость самолета направлена вверх под углом 6=30° к горизонту и равна 1080 км1час. Выясним характер движения самолета в данный момент. Для этого сведем все силы к продольным и поперечным (рис. 5.07, б) и найдем суммарные силы (силу тяги считаем продольной) [c.120]

Схема сил, действующих на самолет, также аналогична схеме сил, действующих на самолет на вираже. Отличие в том, что самолет стал как бы легче и сила тяжести его равна Осозф. [c.385]

На рис. 20.1 по1казана схема сил, действующих на самолет при прямолинейном установившемся снижении. Как известно, условием постоянства скорости является равенство [c.419]

При достаточно длинной трубе (газохода), соединяющей камеру сгорания с сопловым аппаратом, в массе газа можно осуществить автоколебательный процесс. Использование этого процесса для периодического заполнения объема воздуха и для сжатия топливновоздушной смеси позволяет отказаться от компрессора. Схема подобного пульсирующего двигателя, который использовался на немецких самолетах-снарядах V-1, изображена на рис. 6.16, в. Воздух поступает в камеру сгорания при атмосферном давлении через автоматически действующие пластинчатые клапаны, которые открываются при возникновении разрежения в камере. Истечение газов продолжается в силу инерщ[и их массы в длинной трубе 6 и после достижения в камере атмосферного давления, что и создает разрежение. В газах, выходящих из трубы, под действием атмосферного давления возникает волна повышенного давления, которая перемещается в сторону камеры сгорания и сжимает свежий заряд. Частота процесса сгорания соответствует частоте колебания газа в трубе. Подобный двигатель может использоваться в качестве генератора газа для турбины для уменьшения длины двигателя трубу навивают вокруг него. [c.209]

Из приведенного выше рассмотрения схемы работы воздушно-реактивного двигателя следует, что расширение рабочего тела в нем происходит частично в турбине и частично в реактивном сопле. Часть энергии рабочего тела прп этом затрачивается на сжатие воздуха в копрессоре при помош и газовой турбины, а часть энергии расходуется на движение самолета за счет реактивной силы, возникающей под действием вытекающей из сопла струп. Затрачиваемая прп этом работа численно представится величиной площади 1 2 3 4 1. [c.201]

2. Определение сил, действующих на самолет. Посадка самолета Ту-154 с невыпущенной одной главной опорой шасси

Самолет или ракета? . Удивительная физика

Чего только не вытворяют движущиеся потоки – даже сталкивают корабли. А нельзя ли использовать их силу для подъема тел вверх? Автомобилисты знают, что на большой скорости передок автомобиля может оторваться от дороги, как бы взлететь. Даже ставят антикрылья, чтобы этого не происходило. Откуда же появляется подъемная сила?

Здесь нам не обойтись без такого понятия, как крыло. Самое простое крыло – это, пожалуй, воздушный змей (рис. 216). Как же он летает? Вспомним, что мы тянем змея за веревку, создавая набегающий на его плоскость, или крыло, ветер. Обозначим плоскость крыла АВ, натяжение веревки Q, собственный вес змея Р, результирующую этих сил R, 1

Набегающий на плоскость змея АВ ветер, отражаясь от нее, создает подъемную силу R, которая, чтобы змей не упал, должна быть равной R, а лучше больше, чтобы змей поднимался наверх. Вы чувствуете, что не так все просто, если речь идет о полете? Еще сложнее, чем со змеем, обстоит дело с подъемной силой крыла самолета.

Сечение крыла самолета представлено на рис. 217, а. Практика показала, что для осуществления подъема крыло самолета должно быть расположено так, чтобы имелся некоторый угол а – угол атаки, между его нижней линией и направлением полета. Этот угол изменяется действием руля высоты.

При горизонтальном полете угол а не превышает 1-1,5°, при посадке – около 15°. потока, обтекающего нижнюю поверхность крыла. На рис. 217, а эта разность скоростей отмечена разной густотой линии тока.

Рис. 217. Как возникают подъемная сила крыла (а) и силы, действующие на самолет (б)

Но, как мы уже знаем, в том месте потока, где скорость больше, давление меньше, и наоборот. Поэтому при движении самолета в воздухе над верхней поверхностью крыла будет пониженное давление, а над нижней – повышенное. Эта разность давлений обуславливает действие на крыло силы R, направленной вверх.

Вертикальная составляющая этой силы – сила F представляет собой подъемную силу, направленную против веса тела Р. Если эта сила больше веса самолета, последний будет подниматься вверх. Вторая составляющая Q представляет собой лобовое сопротивление, оно преодолевается тягой винта.

На рис. 217, б показаны силы, действующие на самолет при горизонтальном равномерном полете: F, – подъемная сила, Р – вес самолета, F. , – лобовое сопротивление и F – сила тяги винта.

Большой вклад в разработку теории крыла, да и вообще аэродинамической теории, внес русский ученый, профессор Н. Е. Жуковский (1847—1921). Еще до полетов человека Жуковский сказал интересные слова: «Человек не имеет крыльев, и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза (!) слабее птицы. Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».

Рис. 218. Форма крыльев в плане при М < 1 и М > 1

Авиация давно перешагнула звуковой барьер, который измеряется так называемым числом Маха – М. При дозвуковой скорости М < 1, при звуковой М = 1, при сверхзвуковой М > 1. И форма крыла при этом изменилась – оно стало тоньше и острее. Форма крыльев в плане тоже изменилась. Дозвуковые крылья имеют прямоугольную, трапециевидную или эллиптическую форму. Околозвуковые и сверхзвуковые крылья делаются стреловидными, дельтовидными (как греческая буква «дельта») или треугольными (рис. 218). Дело в том, что при движении самолета с около– и сверхзвуковой скоростью возникают так называемые ударные волны, связанные с упругостью воздуха и скоростью распространения в нем звука. Чтобы уменьшить это вредное явление и применяются крылья более острой формы. Картина обтекания воздухом дозвукового и сверхзвукового крыльев представляет на рис. 219, где видна разница в их взаимодействии с воздухом.

А сверхзвуковые самолеты, снабженные такими крыльями, показаны на рис. 220.

Рис. 219. Картина обтекания воздухом дозвукового и сверхзвукового крыльев

Рис. 220. Сверхзвуковые бомбардировщик (а) и истребители (б)

Самолеты со скоростью М > 6 называются гиперзвуковыми. Их крылья строятся так, чтобы ударные волны от обтекания фюзеляжа и крыла как бы гасили друг друга. Оттого и форма крыльев у таких самолетов замысловатая, так называемая W-образная, или М-образная (рис. 221).

Рис. 221. Гиперзвуковой самолет

Рис. 222. Эволюция самолетов

Кратко об истории полетов человека и эволюции самолетов (рис. 222).

В 1882 г. русский офицер А. Ф. Можайский построил самолет с паровым двигателем, который из-за большой тяжести взлететь так и не смог. Несколькими годами позже немецкий инженер Лилиенталь проделал ряд скользящих полетов на построенном им балансирном планере, который управлялся перемещением центра тяжести тела пилота. Во время одного из таких полетов планер потерял устойчивость, и Лилиенталь погиб. В 1901 г. американские механики братья Райт построили планер из бамбука и полотна и проделали на нем несколько удачных полетов. Планер запускался с пологого склона холма при помощи примитивной катапульты, состоящей из небольшой бревенчатой вышки и веревки с грузом. Летом братья учились летать, а остальное время работали в своей велосипедной мастерской, копя деньги для продолжения опытов. Зимой 1902—1903 г. они изготовили бензиновый двигатель внутреннего сгорания, установили его на своем планере и 17 декабря 1903 г. совершили первые полеты, самый долгий из которых хотя и продолжался только 59 секунд, все же показал, что самолет способен взлетать и держаться в воздухе.

Усовершенствовав самолет и достигнув некоторого летного мастерства, братья Райт в 1906 г. обнародовали свое изобретение. С этого момента началось бурное развитие авиации во многих странах мира. Через 3 года французский инженер Блерио перелетел на самолете своей конструкции через Ла-Манш, доказав способность этой машины летать над морем. Менее чем через 20 лет на одноместном самолете был совершен перелет из Америки в Европу через Атлантический океан, а еще через 10 лет, летом 1937 г., трое советских летчиков – В. П. Чкалов, Г. Ф. Байдуков и А. В. Беляков – на самолете А. Н. Туполева АНТ-25 перелетели из Москвы в Америку через Северный полюс. Через несколько дней М. М. Громов, А. Б. Юмашев и С. А. Данилин, пролетев тем же маршрутом, установили мировой рекорд дальности полета по прямой, покрыв без посадки 10 300 км.

Наряду с дальностью росли грузоподъемность, высотность и скорость самолетов. Первый сверхтяжелый самолет «Илья Муромец» был построен в России. Этот четырехмоторный гигант настолько превосходил все тогдашние машины, что за рубежом долго не могли поверить в существование такого самолета. В 1913 г. «Илья Муромец» побил мировые рекорды дальности, высотности и грузоподъемности.

Если скорость самолета братьев Райт была около 50 км/ч, то современные самолеты летают в несколько раз быстрее звука. А еще быстрее летают ракеты. Например, ракета-носитель, которая вывела на орбиту первый искусственный спутник Земли, имела М ? 28.

Как же летает ракета? Схематически очень просто: газы, полученные тем или иным образом в ракете, вырываются из ее сопла, благодаря чему корпус ракеты движется в другую сторону (рис. 223). В настоящее время ракеты работают преимущественно на жидких топливах – керосине, гидразине, жидком водороде и др., а в качестве окислителя (воздуха-то в космическом пространстве нет, а топливу нужен кислород для горения!) – жидкий кислород, перекись водорода и ряд других веществ. От сгорания топлива в окислителе образуются газы, которые, вырываясь из камеры сгорания через сопло, движут ракету. Хотя мы и говорим «движут ракету», словам этим верить трудно. Как это можно внутренними силами двигаться? Да это противоречит всем сразу законам механики! Поэтому рассмотрим эту задачу корректнее.

Рис. 223. Ракета с жидким топливом и окислителем: 1 – сопло; 2 – камера сгорания; 3 – аппаратура

Если самолет движется, опираясь на внешнюю среду – воздух, отталкиваясь от него, то ракета может лететь и в космическом пространстве, где и среды-то нет. Так летит ли она вообще?

Если честно – то нет. Никуда она не летит, центр ее массы где был до начала горения топлива, там и остался, и останется навечно, если даже люди в этой ракете улетят за пределы Солнечной системы. (Все это верно в том случае, если старт ракеты происходит уже в безвоздушном пространстве.)

Дело здесь в том, что одна часть ракеты – головная с грузом, людьми, приборами и т. д. , летит в одну сторону, а другая часть – окисленное, или сгоревшее, топливо – в другую. Ведь никто же не будет отрицать, что топливо и особенно окислитель, составляющие большую часть массы, – такая же неотъемлемая часть ракеты, как грузы, приборы и люди. Все они образуют одно тело – ракету. Другое дело, что в полете эта ракета разделяется на корпус или головную часть его, которая летит вперед, и газы, которые летят назад. При этом центр массы всей ракеты совершенно неподвижен.

Так-то с полетами ракет! Не ракет, выходит, а их частей, головных преимущественно, составляющих очень незначительную массу всего устройства, А подавляющая часть массы ракеты тоже летит, но в противоположную сторону. Вот после этого и решайте – вперед полетит ракета или назад? Или останется на месте?

Тяга (самолёт) — это… Что такое Тяга (самолёт)?

Тяга (самолёт)

Тяга (самолёт)

У этого термина существуют и другие значения, см.

Тяга.

Тяга (англ. thrust) — это сила, которая вырабатывается двигателями и толкает самолёт сквозь воздушную среду. Тяге противостоит лобовое сопротивление. В установившемся прямолинейном горизонтальном полёте они приблизительно равны. Если пилот увеличивает тягу, добавляя обороты двигателей, и сохраняет постоянной высоту, тяга превосходит сопротивление воздуха. Самолёт при этом ускоряется. Довольно быстро сопротивление увеличивается и вновь уравнивает тягу. Самолёт стабилизируется на постоянной, но более высокой скорости. Тяга — важнейший фактор для определения скороподъёмности самолёта (как быстро он может набирать высоту). Вертикальная скорость набора высоты зависит не от величины подъёмной силы, а от того, какой запас тяги имеет самолёт.

Wikimedia Foundation. 2010.

Центр масс самолёта
Перегрузка (авиация)

Смотреть что такое «Тяга (самолёт)» в других словарях:

самолёт вертикального взлёта и посадки — (СВВП) самолёт, имеющий, в отличие от обычного самолёта, взлетающего с разбегом, практически нулевую скорость отрыва при вертикальном взлёте и нулевую скорость приземления при вертикальной посадке относительно взлётно посадочной площадки. … … Энциклопедия «Авиация»
самолёт вертикального взлёта и посадки — (СВВП) самолёт, имеющий, в отличие от обычного самолёта, взлетающего с разбегом, практически нулевую скорость отрыва при вертикальном взлёте и нулевую скорость приземления при вертикальной посадке относительно взлётно посадочной площадки.… … Энциклопедия «Авиация»
Самолёт вертикального взлёта и посадки — (СВВП) самолёт, имеющий, в отличие от обычного самолёта, взлетающего с разбегом, практически нулевую скорость отрыва при вертикальном взлёте и нулевую скорость приземления при вертикальной посадке относительно взлётно посадочной площадки. При… … Энциклопедия техники
Тяга (самолет) — Тяга (англ. thrust) это сила, которая вырабатывается двигателями и толкает самолёт сквозь воздушную среду. Тяге противостоит лобовое сопротивление. В установившемся прямолинейном горизонтальном полёте они приблизительно равны. Если пилот… … Википедия
Тяга (аэродинамика) — Тяга (англ. thrust) это сила, которая вырабатывается двигателями и толкает самолёт сквозь воздушную среду. Тяге противостоит лобовое сопротивление. В установившемся прямолинейном горизонтальном полёте они приблизительно равны. Если пилот… … Википедия
самолёт — летательный аппарат тяжелее воздуха с крылом, на котором при движении образуется аэродинамическая подъёмная сила, и силовой установкой, создающей тягу для полёта в атмосфере. Основные части самолёта: крыло (одно или два), фюзеляж, оперение, шасси … Энциклопедия техники
Самолёт Болдырева — Фотография Самолёта Болдырева Тип высокоплан Производитель МАИ Главный конструктор А. И. Болдырев … Википедия
Тяга (авиация) — У этого термина существуют и другие значения, см. Тяга. Четыре силы, действующие на самолёт Тяга (англ. thrust … Википедия
самолёт — … Энциклопедия «Авиация»
самолёт — … Энциклопедия «Авиация»

Почему летает самолет или зачем нужны крылья

С древних времен, наблюдая за полетом птиц, человек сам хотел научиться летать. Желание летать подобно птице нашло отражение в древних мифах и легендах. Одной из таких легенд является легенда об Икаре, который сделал крылья, чтобы взлететь высоко в небо, ближе к лучезарному солнцу. И хотя полет Икара закончился трагически, птицы прекрасно летают, несмотря на то, что они существенно тяжелее воздуха. Через три тысячи лет после возникновения этой легенды, в самом начале ХХ века, был осуществлен первый в истории полет человека на самолете. Этот полет длился всего 59 секунд, а пролетел самолет всего 260 метром. Так сбылась давняя мечта человека о полете. Современные самолеты летают гораздо дальше и дольше. Давайте попробуем разобраться, почему летает самолет, обладающий огромной массой, почему он при этом может летать быстрее, выше и дальше любой птицы, почему планер без мотора может долгое время парить в воздухе.

Несмотря на то, что во время полета, в отличие от птиц, крылья у самолета жестко закреплены на корпусе, самолет летает именно благодаря им, а также двигателям, которые создают силу тяги и разгоняют самолет до необходимой скорости. Сечение крыла самолета очень похоже на сечение крыла птицы. И это не случайно, так как, конструируя самолет, люди, в первую очередь, ориентировались на полет птиц. Во время полета на крыло самолета действуют четыре силы: сила тяги, создаваемая двигателями, сила тяжести, направленная к Земле, сила лобового сопротивления воздуха, препятствующая движению самолета, и, наконец, подъемная сила, которая и обеспечивает набор высоты. Соотношение этих сил и определяет способность самолета летать. При полете с постоянной скоростью сумма этих сил должна быть равна 0: сила тяги компенсирует силу лобового сопротивления, а подъемная сила – силу тяжести. Это важно знать всем, кто увлекается авиамоделированием, чтобы изготовить надежную летающую модель самолета.

Очень важным параметром является угол атаки – угол между хордой крыла (линией, соединяющей переднюю и заднюю кромки крыла) и направлением воздушного потока, обтекающего крыло. Чем меньше угол атаки, тем меньше сила лобового сопротивления, но вместе с тем меньше и подъемная сила, обеспечивающая взлет и устойчивый полет. Поэтому увеличение угла атаки обеспечивает достаточную для взлета и полета подъемную силу. Из-за несимметричности формы крыла воздух над крылом движется быстрее, чем под ним и, согласно уравнению Бернулли, давление воздуха под крылом больше, чем над ним. Однако возникающая при этом подъемная сила недостаточна для взлета, а основной эффект достигается за счет уплотнения воздуха под крылом набегающим потоком, что существенным образом зависит от угла атаки крыла самолета. Меняя угол атаки, можно управлять полетом самолета, эту функцию выполняют закрылки – отклоняемые поверхности, симметрично расположенные на задней кромке крыла. Они используются для улучшения несущей способности крыла во время взлёта, набора высоты, снижения и посадки, а также при полёте на малых скоростях.

Великий русский механик, создатель науки аэродинамики Николай Егорович Жуковский, всесторонне исследовав динамику полета птиц, открыл закон, определяющий подъемную силу крыла. Эта сила определяется разностью давлений над крылом и под ним и рассчитывается по следующей формуле:

где ‑ плотность воздуха, ‑ скорость набегающего воздушного потока, ‑ площадь крыльев самолета, ‑ скорость циркуляции воздуха возле крыла. Зависимость подъемной силы от угла атаки можно получить, используя закон сохранения импульса:

Похожую формулу для расчета подъемной силы первого в истории человечества самолета использовали братья Райт:

где ‑ коэффициент Смитона, полученный еще в XVIII веке. Эта формула получается из предыдущей при угле атаки, равном 45⁰. Используя эту формулу, можно рассчитать минимальную скорость самолета, необходимую для его взлета:

где ‑ ускорение свободного падения, m – масса самолета.

Давайте рассчитаем скорость взлета самолета Boing 747-300. Его масса примерно 3 10⁵ кг, а площадь крыла 511 м². Учитывая, что плотность воздуха 1,2 кг/м³, получим значение скорости примерно 70 м/с или около 250 км/ч. Именно с такой скоростью взлетают современные пассажирские самолеты.

По предложенному методу мы предлагаем вам рассчитать скорость, которую должна иметь модель самолета массой 5 кг и площадью крыла 0,04 м², чтобы взлететь.

Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы

Основы полета Principles of Flight (стр. 1 )

Вопрос проведения теоретических занятий для школьников по авиационному профилю может стать головной болью для преподавателя, а может подвигнуть его на творческие дела в плане разнообразия теоретического курса. Мой опыт преподавания занятий в тренажерном классе в качестве инструктора – тренажера планера для школьников побудил меня к такому поиску.

Вряд ли школьникам будут интересны теоретические выводы уравнения Бернулли, а также законы Гей-Люсака и Бойля-Мариотта вместе взятых. Гораздо интереснее показывать что-то на практическом примере, например, запустить планер и объяснить, почему он летит именно по такой траектории, а не по другой. Именно с этим вопросом столкнулся ваш покорный слуга, когда сочинял теоретические лекции для курса «Основы пилотирования самолёта через планер», связанный с полётами на планерном тренажере.

Мои поиски привели меня к статье «Основы авиамоделирования», по мотивам симулятора KSP, где простым и понятным для всех языком были описаны аэродинамические истины с их практическим применением. Предлагаю всем желающим погрузиться в основы аэродинамики и проектирования летательных аппаратов, а если появиться желание то и самому испытать это в игре. В качестве проводника в основы аэродинамики будет выступать мистер Кептин и игровое пространство программы KSP. Оригинал статьи можно найти по адресу: www.forum.kerbalspaceprogram.com.

Общее представление.

Крыло служит для создания подъемной силы, фюзеляж – для размещения полезной нагрузки, хвостовое оперение – для обеспечения устойчивости, управляющие поверхности – для изменения направления движения и двигатели приводят самолет в движение.

При создании самолета конструкторы, опираясь на знания законов движения воздуха, придают ему такие формы, чтобы он отвечал определенным требованиям заказчика. Расположение и форма крыла и оперения выбираются исходя из задач, которые будет выполнять данный самолет.

Самолет, как и любое тело, имеет массу. Когда самолет стоит на земле, то на него действует единственная сила, направленная вертикально вниз – сила тяжести

В воздухе эта сила сбалансирована подъемной силой

. Для создания подъемной силы самолет должен двигаться вперед, что обеспечивается за счет силы
тяги двигателей
. При движении через воздух самолет испытывает
силу лобового сопротивления
. Таким образом, на летящий самолет действуют четыре основные силы: сила тяжести, подъемная сила, сила тяги двигателей и сила лобового сопротивления.

Все они тесно взаимосвязаны:

-чем больше сила тяжести, тем больше требуемая подъемная сила;

— чем больше подъемная сила, тем больше лобовое сопротивление;

— чем больше лобовое сопротивление, тем больше требуемая тяга двигателей и т. д.

Воздух меняет свои свойства с высотой. Понимание, как эти изменения влияют на самолет, принципиально для понимания основ полета.

Конструирование самолета – это мастерство компромисса. Получая преимущество в одном, как правило, теряем в другом.

Направление продольной оси самолета и направление его движения, как правило, не совпадают.

Практическая аэродинамика с помощью KSP

KSP – это игра, в которой игроки создают и управляют своими собственными космическими программами. Строительство челноков, управление ими и запуск миссий в открытый космос – вот пространство для творчества в KSP.

Хотите построить ракету и облететь планету, пожалуйста, есть все необходимые инструменты. Вопрос в другом: хватит ли топлива, выдержит ли шасси при посадке, туда ли опустится спасательная капсула. Вообщем все вопросы технического плана, а также самостоятельного управления построенными летательными аппаратами, игроку придется брать на себя. При желании ещё можно обременить себя финансовым бременем, и получать субсидии на космонавтику взамен на полезные исследования разного уровня. В качестве перспектив для развития есть возможность осуществить выход человека в открытый космос, создать космическую станцию, а даже основать колонию-поселение на другой планете.

Одно из дополнений к игре связано с созданием самолётов: собрать самолёт из отдельных частей, запустить и посмотреть, что из этого получится. Свобода творчества и, в результате, понимание законов аэродинамики. Поскольку после нескольких неудач на посадке конструктор начнет думать головой по поводу усиления стойки шасси, либо облегчения конструкции.

Если кому-то интересно, вот так выглядит урок по созданию самолёта:

Игра постоянно обновляется. Обновления и нововведения происходят возможно даже сейчас, а на сайте лежит новый мод, когда вы читаете эти строки. Для знакомства с программой достаточно скачать с сайта игры демоверсию.

Глава 1 Определения

Масса.

Измеряется в килограммах. Масса тела определяет, насколько трудно данное тело разогнать или затормозить. Чем больше масса, тем больше сила требуется, чтобы разогнать (или остановить) тело до заданной скорости при одинаковом пройденном расстоянии.

Сила.

Измеряется в ньютонах. Это то, что меняет (или стремится изменить) параметры движения тела.

Сила тяжести

. Измеряется в ньютонах. F = m * g, где m – масса, а g – ускорение свободного падения.

На самолет массой 60000 килограмм действует сила тяжести 60000*9,81=588600 ньютонов.

Центр тяжести (CG).

Точка, через которую на тело действует сила тяжести. В полете самолет вращается относительно центра тяжести. Для обеспечения устойчивости и управляемости самолета центр тяжести должен находиться между предельно передним и предельно задним положением.

Работа.

Измеряется в джоулях. Сила выполняет работу над телом, если она перемещает тело в направлении своего действия. Количество работы определяется произведением силы на расстояние, пройденное в направлении её действия. Ньютон * метр = джоуль.

Если тело перемещается перпендикулярно направлению действия силы, то работа не производится.

Мощность.

Измеряется в ваттах. Мощность – это скорость выполнения работы.

Ватт = джоуль / секунда = ньютон * метр / секунда.

Энергия.

Измеряется в джоулях. Масса обладает энергией, если она может выполнить работу. Количество энергии, которым обладает тело, измеряется количеством работы, которую оно может выполнить.

Кинетическая энергия.

Измеряется в джоулях. Это энергия, которой обладают движущиеся тела, поскольку они могут выполнить работу за счет потери скорости движения.

КЕ = ½ * m * V2.

Первый закон Ньютона.

Тело остается в покое или в равномерном прямолинейном движении, если на него не действует внешняя сила.

Инерция.

Это реакция, которую оказывает тело на изменение параметров движения. Это свойство всех тел. Это качество, но измеряется в единицах массы, которая является количеством.

Чем больше масса, тем больше силы требуется для достижения того же результата.

Большая масса обладает большей инерцией.

Инерция присуща, как неподвижным, так и движущимся массам.

Второй закон Ньютона.

Ускорение тела прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально его массе.

Скорость.

Измеряется в метрах за секунду (м/с).

Ускорение.

Измеряется в метрах за секунду в квадрате (м/с2).

Ускорение = сила / масса.

Количество движения

. Измеряется в единицах массы умноженной на скорость (кг * м/с).

Третий закон Ньютона.

Каждое действие имеет равное по величине и противоположное по направлению противодействие.

Если сила разгоняет массу в одном направлении, то тело, применяющее эту силу, будет испытывать такую же силу в обратном направлении.

Что такое центр давления и почему его сравнивают с центром масс

Прежде чем перейти к моделированию самолетов стоит немного погрузиться в теорию аэродинамики. Размышления на эту тему уместно начать с вопроса: «Что такое центр давления?». Центр давления – это точка, к которой приложена суммарная подъемных сил разных частей самолёта: крыльев и хвостового оперения.

На рисунке показаны аэродинамические поверхности, которые создают подъемную силу. Суммарная подъемная сила находится в точке, которая называется центром давления.

В том случае, если центр тяжести будет находиться слишком близко к центру масс, летательный аппарат может стать чрезмерно маневренным (другими словами «нейтрально стабильным»), поскольку у него будут отсутствовать естественные тенденции к стремлению двигаться в любом направлении. Вообще желательно стремиться к тому, чтобы центр давления находился позади центра тяжести. В этом случае летательный аппарат будет стремиться падать вперед.

Чем дальше центр давления (Ц.Д.) находиться позади центра масс (Ц.М.), тем сильнее тенденция аппарата к полёту вперед (от Ц.Д. к Ц.М.).

Правила центров

Если Ц.Д. впереди Ц.М., то летательный аппарат подвержен внезапным переворотам, если Ц.Д. и Ц.М. совпали, то летательный аппарат имеет чрезмерную маневренность, если Ц.Д. находится немного позади Ц.Т., то летательный аппарат будет иметь высокую маневренность, если немного подальше, то в полёте будет появляться большая устойчивость, если сильно дальше, то получится дротик для дартс.

Идем дальше…

Если взять картонную модель самолета и подвесить его на нитке к потолку, то точка, в которой самолёт крепится к нитке, и будет являться центром давления.

Если вы строите летательный аппарат, у которого Ц.Д. находится сильно впереди Ц.М., то это очень близко походит на крепление носа самолёта за нитку. Каждый раз при взлете он будет стремиться перевернуться вверх носом. В то же время, если Ц.Д. у самолёта находится несколько ниже Ц.М., то при взлёте летательный аппарат будет стремиться перевернуться вверх тормашками.

Местоположение и ориентация подъемных поверхностей определяет центр давления. К нему мы вернемся через некоторое время.… Но сначала перейдем к рассмотрению ещё одной потенциально важной силы и точки её приложения – центра тяги (Ц.Т.).

Центр тяги – это точка приложения всех суммарных сил тяги, действующих на летательный аппарат. Если у летательного аппарата один двигатель, то Ц.Т. будет находиться как раз в центре двигателя. Все прекрасно, но только до тех пор, пока центр тяги вашего двигателя находится на одной линии с центром масс летательного аппарата. Что если это не так… В этом случае уместно говорить про несимметричную тягу.

Вот тут и начинаются различные конфузы:

Действие несимметричного центра тяги можно сравнить по действию с моментом от приложения гаечного ключа. Негативные последствия от такого вмешательства можно приуменьшить работой плоскостей управления или увеличением подъемной силы. Но здесь заключен подвох: эффективность аэродинамических поверхностей меняется в зависимости от высоты полёта и плотности воздуха.

Так что с изменением скорости и высоты полёта также должны меняться и другие характеристики летательного аппарата (например, с помощью системы автоматической стабилизации полёта САСП).

Именно поэтому у всех успешных проектов космических кораблей центр масс располагается на одной линии с центром тяги.

Рассмотрим подробнее плоскости управления летательным аппаратом: движущиеся узлы, которые позволяют управлять положением летательного аппарата. Все они действуют как рычаги на центр масс, причем, чем дальше точка приложения сил от центра масс, тем большее усилие можно создать.

Органы управления на рисунке – это элевоны, гибрид элеронов и рулей высоты. Контрольные плоскости создают подъёмную силу, но они также создают сопротивление воздуха. Элевоны уменьшают количество деталей, таким образом уменьшая суммарное сопротивление. Перебирая всевозможные варианты сочетаний плоскостей управления можно увидеть их плюсы и минусы.

Толковый словарь

Aerofoil. Профиль крыла – тело, имеющее специальную форму для создания подъёмной силы при движении через воздух при минимальном лобовом сопротивлении.

Aft.

Задняя часть, хвост самолета.

Air
brake.
Воздушные тормоза – любое устройство, предназначенное для увеличения силы лобового сопротивления.

Ambient.

Относящийся к окружающей среде возле самолета.

Amplitude.

Величина, размах колебаний.

Attitude.

Тангаж, положение продольной оси самолета относительно горизонта.

Boundary
Layer.
Пограничный слой – тонкий слой воздуха возле поверхности самолета, в котором преобладают силы вязкости.

Buffeting.

Бафтинг – тряска, вибрация какой либо части самолета, вызванная завихрениями воздуха.

Cantilever (wing).

Свободнонесущее крыло – крыло без подкосов и расчалок.

Control lock (Gust lock).

Стопор рулей – фиксатор рулевых поверхностей на земле во избежание повреждений от порывов ветра.

Control
Reversal.
Реверс рулей – обратная реакция самолета на отклонение рулевых поверхностей. При больших скоростях полета происходит из-за деформации крыла, на малых скоростях, сваливании – из-за провокации срыва потока на крыле с опущенным элероном.

Convergent.

Сходящийся, сужающийся к какому-то значению.

Critical Mach number (M CRIT).

Критическое число Маха — число Маха невозмущённого потока, при котором скорость течения воздуха возле тела в какой-либо точке становится равной местной скорости звука.

Damping.

Демпфирование – затухание, уменьшение амплитуды колебаний.

Geometric
Dihedral.
Угол между двумя плоскостями – угол между горизонтальной плоскостью фюзеляжа и плоскостью крыла или стабилизатора.

Divergent.

Расходящийся.
Divergence.
Дивергенция — возмущение, нарушение равновесия, которое постоянно усиливается.

Eddy.

Воздушный вихрь.

Effective Angle of Attack (ae).

Эффективный угол атаки – угол между хордой профиля и средним направлением возмущённого потока воздуха, набегающего на данный профиль.

Equilibrium.

Равновесие – условие, когда все силы, действующие на тело, и их моменты взаимно скомпенсированы. Т. е. их сумма равна нулю.

Fairing.

Обтекатель – второстепенная часть конструкции, предназначенная для уменьшения силы лобового сопротивления.

Feel.

Усилия и перемещения органов управления, воспринимаемые летчиком от аэродинамических сил на рулевых поверхностях.

Fence.

Аэродинамический гребень, перегородка – выступ на крыле, предназначенный для улучшения распределения давления по плоскости крыла.

Fillet.

Зализ – обтекатель, установленный в месте соединения двух поверхностей.

Flightpath.

Траектория движения центра тяжести (CG) самолета.

Fluid.

Текучая среда – газ или жидкость, принимающие форму ёмкости, в которой находятся.

Free stream velocity.

Скорость невозмущённого потока воздуха.

Gradient.

Градиент – степень изменения давления по длине поверхности.

Gust.

Порыв – быстрое изменение направления или скорости движения воздуха.

Instability.

Неустойчивость – стремление самолета к увеличению любого самопроизвольно возникшего отклонения от равномерного движения.

Laminar Flow.

Ламинарный поток – течение воздуха без перемешивания соседних слоёв.

Load Factor.

Нормальная перегрузка. Отношение подъёмной силы к силе тяжести. Правильно обозначается (
n
), но часто встречается обозначение (
g
).

Mach Number (M).

Число Маха – отношение истинной скорости самолета к местной скорости звука (
а
).

Magnitude.

Величина, значимость.

Moment (N-m).

Момент силы – произведение силы на плечо, на котором она действует относительно какой-либо точки. Измеряется в ньютонах, умноженных на метр, но не в джоулях. (См. выше –
работа
).

Nacelle.

Гондола – обтекаемая конструкция на крыле для установки двигателя.

Normal.

Нормаль- перпендикуляр к поверхности.

Oscillation.

Колебания, вибрация.

Parallel.

Параллельные линии – линии на плоскости, которые никогда не пересекаются.

Pitot tube.

Приемник полного давления (ППД) – трубка, открытый конец которой направлен навстречу набегающему потоку. При числах М до 0,4 давление в этой трубке с практической точностью соответствует полному давлению набегающего потока.

Pod.

Гондола двигателя, расположенного отдельно от фюзеляжа или крыла.

Propagate.

Распространяться, передаваться.

Relative Airflow (Free Stream Flow).

Невозмущённый поток воздуха – направление набегания потока воздуха на самолет не искажённое влиянием самолета.

Scale.

Масштаб. Если рассматривается модель самолета в масштабе 1/10, то все линейные размеры уменьшены в 10 раз, площади – в 100 раз, а массы (при тех же материалах) – в 1000 раз.

Schematic.

Схема – описание чего-либо с использованием схем, диаграмм.

Separation.

Отрыв потока от обтекаемой поверхности.

Shockwave.

Скачок уплотнения – тонкая поверхность, пересекающая набегающий поток воздуха, при прохождении через которую происходит скачкообразное увеличение давления, плотности и температуры и уменьшение скорости воздуха. До скачка уплотнения нормальная составляющая скорости набегающего потока больше, а после скачка — меньше местной скорости звука

Side-slip.

Скольжение – движение самолета, когда набегающий поток имеет составляющую скорости относительно поперечной оси самолета.

Slat.

Предкрылок – выгнутый, дугообразный профиль, располагаемый впереди основного профиля, образуя с ним профилированную щель.

Spar.

Лонжерон – основная силовая балка крыла или оперения.

Speed.

Скорость. Измеряется в метрах за секунду (
m/s
), однако часто используется узел (
kt
) – миля/час = 1,852 км/час.

Speed of Sound (a).

Скорость звука. Звук – это волны давления, распространяющиеся сферически в атмосфере от их источника. Скорость распространения звука зависит
только
от температуры воздуха. При t°=15°С скорость звука равна 340 м/с (660 kt).

Stability.

Устойчивость – стремление самолета самостоятельно уменьшать самопроизвольно возникшие отклонения от равномерного движения.

Stagnation point.

Точка торможения, разделения потока. В этой точке поток, обтекающий тело, разделяется и скорость потока относительно тела равна нулю.

Static
vent.
Приёмник статического давления – отверстие в плите, установленной на фюзеляже, предназначенное для замера статического давления.

Получить полный текст

Throat.

Горло, критическое сечение – самое узкое место в канале, проходе.

True Air Speed (TAS) or (V).

Истинная скорость – скорость самолета относительно воздуха.

Turbulent
Flow.
Турбулентный поток – течение воздуха с завихрениями, характеризуется непрерывными колебаниями параметров движения.

Velocity.

Скорость (обычно указывается вместе с направлением).

Viscosity.

Вязкость – сопротивление частиц текучей среды перемещению относительно друг друга. Вязкость воздуха значительно меньше вязкости жидкостей, но играет очень важную роль в аэродинамике.

Vortex.

Вихрь – зона в текучей среде в которой находится ядро интенсивного кругового движения. Сила вихря определяется его циркуляцией.

Vortex generator.

Генератор вихрей – обычно это небольшая пластинка, прикреплённая к поверхности, генерирующая вихри. Эти вихри способствуют перемешиванию пограничного слоя (увеличению его кинетической энергии) и, тем самым, задерживают отрыв потока от поверхности.

Vorticity.

Завихрённость – наличие вращения в любой точке текучей среды. Также может означать угловую скорость вращения маленького элемента текучей среды.

Wake.

Спутный след – зона воздушного потока позади самолета. Полное давление в ней меняется по сравнению с полным давлением набегающего потока из-за присутствия самолета.

Wash-out.

Отрицательная крутка крыла – уменьшение угла установки крыла от корня к законцовкам.

Wing
Loading.
Нагрузка на крыло – отношение силы тяжести самолета к площади крыла.

Zoom.

«Свеча» — восходящий маневр с использованием кинетической энергии для набора высоты.

Каждому самолёту свои крылья

Перейдем к магическому слову – крылья! Начнем знакомство с соотношения сторон: размах, поделенный на хорду (отношение длины и ширины).

Каждая из представленных схем летательных аппаратов имеет одинаковую площадь, но разную форму. Каждая форма имеет свои преимущества и недостатки. Эти различия становятся ещё более поразительными, если подключить модуль Ferram Aerospace Research, который будет показывать более реалистичную модель сопротивлений.

Автор предлагает использовать в программе KSP крылья с большим удлинением крыла, поскольку ими проще управлять и они структурно не сложнее крыльев с низким удлинением.

Вернемся к вопросу стреловидности крыльев: угол, под которым находится крыло по отношению к фюзеляжу. Все видели ловкие истребители, но на что на самом деле влияет стреловидность крыла.

Когда скорость самолёта становится близка к скорости звука, ударные волны становятся сверхзвуковыми. Стреловидность крыльев уменьшает сопротивление на околозвуковых скоростях, поскольку изгиб крыла уменьшает лобовое сопротивление, что можно увидеть по воздушному потоку.

Наикратчайшее расстояние между двумя точками – это прямая. Поскольку воздушный поток через стреловидное крыло проделывает больший путь, чем через прямое крыло и контур крыла, который пересекает поток, не выглядит как стенка, то ударных волн в случае со стреловидным крылом не создается.

Что касается игры KSP, то в стандартной версии эффект стреловидности не играет большого эффекта. Этим эффектом можно насладиться в дополнительной версии игры, которая называется Ferram Aerospace Research.

Идем дальше…. Рассматриваем крепление крыла и поперечный угол крыла, то есть угол наклона крыла. Если центр давления располагается над центром масс, то повышается устойчивость летательного аппарата. Перенос же крыльев наверх фюзеляжа создает стабилизирующий эффект для летательного аппарата, который носит название поперечного эффекта.

Следовательно, если центр давления располагается ниже центра масс, либо крылья переносятся вниз фюзеляжа, то самолёт становится более маневренный, но менее устойчивым в полёте.

Устойчивость летательного аппарата можно контролировать переносом крыльев выше – ниже относительно фюзеляжа, другими словами переносом центра масс.

Практическое применение комбинаций крыльев и центров масс:

Наконец, короткий экскурс в тему увеличения подъемной силы в игре KSP. Этого можно добиться следующим путём:

Добавить площадь крыльям
Увеличить скорость

Увеличение количества крыльев, как и их площади, приведет к увеличению лобового сопротивления и к замедлению самолёта, с одной стороны. С другой стороны, это приведет к снижению скорости сваливания и минимальной скорости полёта, а, следовательно, уменьшению взлетной и посадочной дистанций.

Слишком большое количество крыльев и плоскостей управлений приведет к тому, что летательным аппаратом придется сложнее управлять: малейшие колебания на ручке управления будут вызывать сильные изменения в направлении полёта. Масса самолёта и его желаемая крейсерская скорость полёта (сваливания) будут определять количество подъемных сил, требуемых для самолёта.

Чем круче угол атаки, тем больше подъемная сила. Но это правило работает до некоторых пор: «до критического угла атаки». После достижения критического угла аэродинамический поток начинает переходить в срыв, а самолёт теряет подъемную силу. В KSP угол атаки становится критическим при 20°, в зависимости от модели.

Также стоит рассказать про «углом падения». Угол падения — это угол, под которым крыло находится относительно фюзеляжа. Рост этого угла увеличивает абсолютное значение угла атаки и повышает подъемную силу, но в тоже время увеличивает лобовое сопротивление.

Кому-то может показаться: «Оно того стоит!». Но конструкция крыла становится сложнее и изменяется характер полёта. Крыло с положительным углом атаки имеет отличающиеся подъемные свойства по сравнению с горизонтальным крылом. Другими словами подъемная тяга у такого крыла становится гораздо больше, чем у крыла с горизонтальным расположением.

Поскольку основное крыло создает чрезмерно большую подъемную силу, по сравнению с хвостовым стабилизатором, пилоту придется опускать вниз рычаг управления самолётом или работать триммером на хвостовом оперении, но лишь бы не дать самолёту подняться вверх. И наоборот, ручку убирать на себя в том случае, если нос самолёта опуститься слишком низко.

В Kerbal Space Program летательный аппарат, спроектированный с нулевым углом падения, проще поддается контролю, но имеются также доводы в пользу изменения этого угла:

можно заранее установить идеальный крейсерский угол тангажа
нет необходимости задирать резко тангаж вверх во время взлета (для предотвращения удара хвостом)

В тексте прозвучало упоминание про «крейсерский режим полёта»: это относится к режиму, в котором летательный аппарат будет вести себя лучше всего. Если самолёт не находится в таком режиме полёта, то все его узлы и сам полёт не будут находиться в оптимальном режиме: повышенный расход топлива, увеличенный износ двигателя. Изначально в конструкции все закладывается именно исходя из условий полёта в оптимальных условиях: оперение, двигатели, площадь крыльев, материалы и многое другое рассчитывается на полёт в оптимальных условиях.

Обозначения

JAA	СССР	Значение	JAA	СССР	Значение
a	a	скорость звука	m	m	масса
AC	xF	аэродинамический фокус	n	ny	нормальная перегрузка
AR	l	относительное удлинение крыла	p	p	давление
b	l	размах крыла	Q or q	q	скоростной напор
C	C	по шкале Цельсия	S	S	площадь крыла
c	b	длина хорды	T	T	температура
CD	Cx	коэффициент лобового сопротивления	t/c	c/b	относительная толщина профиля
CG	xT	центр тяжести	V	V	истинная скорость
CP	xP	центр давления	Vs	Vs	скорость сваливания
CL	Cy	коэффициент подъёмной силы	W	G	сила тяжести
Cm	mz	коэффициент момента тангажа	a	a	угол атаки
D	X	сила лобового сопротивления	b	b	угол скольжения
Di	Xi	индуктивное сопротивление	g	q	угол наклона траектории
F	F	сила	D	D	приращение
g	g	ускорение свободного падения	m	угол Маха
K	K	по шкале Кельвина	r	r	плотность
L	Y	подъёмная сила	s	D	относительная плотность
L/D	K	аэродинамическое качество	f	g	угол крена
M	M	число Маха

Глава 2 Атмосфера

Введение

Наиболее важным свойством атмосферы является плотность воздуха

При уменьшении плотности уменьшается масса воздуха, обтекающая самолет за единицу времени, так называемый секундный расход воздуха (kg/s). Поскольку эта масса участвует в создании подъёмной силы, то для продолжения полета мы должны увеличить скорость для поддержания секундного расхода, а значит и подъёмной силы на том же уровне.

Физические свойства воздуха.

Воздух обладает массой. Эта масса, разогнанная до скорости 100 узлов, обладает достаточной кинетической энергией, чтобы разрушать постройки и т. п.

Воздух – это сжимаемая текучая среда. Она всегда движется в сторону меньшего давления. Вязкость воздуха так мала, что достаточно очень малого перепада давления, чтобы привести воздух в движение.

Рассмотрим атмосферу до высоты 40000 футов. С поднятием на высоту давление равномерно уменьшается, температура воздуха также уменьшается до высоты приблизительно 36000 футов, а затем сохраняется постоянной, (этот слой называется стратосферой).

Статическое давление (р).

Статическое давление создается силой тяжести атмосферы, сжимающей нижележащие слои воздуха. Оно действует на все предметы, находящиеся в атмосфере. Чем меньше высота, тем больше давление.

Единица измерения – Паскаль, равный 1 ньютон на квадратный метр (N/m2). В авиации используется величина гектоПаскаль (hPa). 1 hPa = 100 N/m2 = 1 миллибар. В некоторых странах используют величину фунты ртутного столба (ins Hg).

Статическое давление в любой точке постоянно меняется. На уровне моря среднее давление составляет приблизительно 1000 hPa » 30 ins Hg.

С чего начать проектировать шасси

Теперь перейдем к вопросу конфигурации шасси, вот некоторые варианты:

Конфигурация «трицикл» проще в регулировке, чем четырехколесная: её проще посадить, чем конфигурацию с опорой на хвостовое колесо.

Правильный подход при проектировании заключается в том, чтобы разместить заднее шасси прямо под центром масс. В таком случае летательный аппарат может свободно разворачиваться и набирать нужный угол атаки при взлете.

Если по некоторым причинам появляется необходимость размещать заднее колесо дальше от центра масс, тогда стоит задуматься над тем, чтобы разместить его несколько выше переднего шасси. В этом случае мы получил заранее положительный угол атаки и, как следствие, упростим взлет летательного аппарата.

Посадочные шасси должны быть расположены так, чтобы для взлёта требовалось от пилота лишь минимальное усилие на ручке.

Самолёты с хвостовым оперением взлетают именно по этому принципу: сама схема такого самолёта гарантирует автоматический взлет при достижении определенной скорости.

Отклонение от курса при посадке может обозначать одно из двух:

Взлетно-посадочная полоса не является прямой на самом деле, поскольку шасси располагается перпендикулярно «взлётке» и смотрят строго вперед.
Чрезмерный вес, приходящийся на одно из шасси, может привести к прогибу стойки и, как следствие, уводу самолёта с траектории.
Также слишком большая прижимная сила на одном из шасси приведет к тому, что остальные не будут полностью находиться в зацеплении с площадкой. Этот эффект называется «колеса тачки».

Возможные способы решения этой задачи:

Выправить стойку шасси в редакторе
Укрепить стойку шасси с помощью подкоса
Распределить вес на большое число стоек шасси
Снизить вес на шасси с помощью облегчения конструкции самолёта
Сделать большие шасси и преодолеть усилия в рулевом управлении

Силы, действующие на самолет — Тяга

Тяга, сопротивление, подъемная сила и вес — это силы, которые действуют на все летательные аппараты. Понимание того, как действуют эти силы, и умение управлять ими с помощью мощности и средств управления полетом необходимо для полета. В этой главе обсуждается аэродинамика полета — как конструкция, вес, факторы нагрузки и сила тяжести влияют на самолет во время маневров полета.

Четыре силы, действующие на самолет в прямолинейном неускоренном полете, — это тяга, лобовое сопротивление, подъемная сила и вес.Они определяются следующим образом:

Тяга — поступательное усилие, создаваемое силовой установкой / гребным винтом или ротором. Он противодействует или преодолевает силу сопротивления. Как правило, он действует параллельно продольной оси. Однако, как будет объяснено позже, это не всегда так.
Сопротивление — задерживающая сила назад, вызванная нарушением воздушного потока крылом, несущим винтом, фюзеляжем и другими выступающими объектами. Как правило, сопротивление противодействует тяге и действует в обратном направлении параллельно относительному ветру.
Подъемная сила — это сила, которая создается динамическим воздействием воздуха на аэродинамический профиль и действует перпендикулярно траектории полета через центр подъемной силы (CL) и перпендикулярно боковой оси. В горизонтальном полете подъемная сила противостоит силе веса, направляемой вниз.
Вес — совокупная нагрузка воздушного судна, экипажа, топлива и груза или багажа. Вес — это сила, которая тянет самолет вниз из-за силы тяжести. Он противодействует подъемной силе и действует вертикально вниз через центр тяжести (CG) летательного аппарата.

В установившемся полете сумма этих противодействующих сил всегда равна нулю. В устойчивом прямом полете не может быть неуравновешенных сил, основанных на третьем законе Ньютона, который гласит, что для каждого действия или силы существует равная, но противоположная реакция или сила. Это верно как при горизонтальном полете, так и при подъеме или спуске.

Рисунок 5-1. Соотношение сил, действующих на самолет.

Это не означает, что четыре силы равны. Это означает, что противодействующие силы равны и тем самым нейтрализуют эффекты друг друга.На рис. 5-1 векторы силы тяги, сопротивления, подъемной силы и веса кажутся равными по величине. Обычное объяснение гласит (без указания того, что тяга и сопротивление не равны весу и подъемной силе), что тяга равна сопротивлению, а подъемная сила равна весу. Хотя это правда, это утверждение может вводить в заблуждение. Следует понимать, что в прямом, ровном и неускоренном полете противодействующие подъемные силы и силы веса действительно равны. Они также больше, чем противоположные силы тяги / сопротивления, которые равны только друг другу.Следовательно, в установившемся полете:

Сумма всех восходящих компонентов сил (не только подъемной силы) равна сумме всех нисходящих компонентов сил (не только веса)
Сумма всех передних компонентов сил (не только тяги). ) равняется сумме всех обратных составляющих сил (не только сопротивления)

Это уточнение старого «тяга равняется сопротивлению; формула «подъем равен весу» объясняет, что часть тяги направлена вверх при подъеме и медленном полете и действует так, как если бы она была подъемной, в то время как часть веса направлена назад, противоположно направлению полета, и действует так, как если бы она была сопротивлением.В медленном полете тяга имеет восходящую составляющую. Но поскольку самолет находится в горизонтальном полете, вес не влияет на лобовое сопротивление. [Рисунок 5-2]

Рисунок 5-2. Векторы силы во время стабилизированного набора высоты.

В глиссаде часть вектора веса направлена по прямой траектории полета и, следовательно, действует как тяга. Другими словами, каждый раз, когда траектория полета летательного аппарата не является горизонтальной, каждый вектор подъемной силы, веса, тяги и сопротивления должен быть разбит на две составляющие.

Еще одно важное понятие, которое необходимо понять, — это угол атаки (AOA).С первых дней полета AOA является фундаментальным для понимания многих аспектов характеристик, устойчивости и управляемости самолета. AOA определяется как острый угол между линией хорды аэродинамического профиля и направлением относительного ветра.

Рекомендации по летной грамотности Справочник Рода Мачадо «Как управлять самолетом» — Изучите основные основы управления любым самолетом. Сделайте летную подготовку проще, дешевле и приятнее. Освойте все маневры чек-рейда.Изучите философию полета «клюшкой и рулем». Не допускайте случайной остановки или вращения самолета. Посадите самолет быстро и с удовольствием.

Обсуждение предшествующих концепций часто опускается в авиационных текстах / справочниках / руководствах. Причина не в том, что они несущественны, а в том, что основные идеи относительно аэродинамических сил, действующих на самолет в полете, могут быть представлены в их наиболее важных элементах, не вдаваясь в технические подробности специалиста по аэродинамике.Фактически, учитывая только горизонтальный полет и нормальный набор высоты и глиссирование в установившемся состоянии, все же верно, что подъемная сила, обеспечиваемая крылом или несущим винтом, является основной восходящей силой, а вес — основной нисходящей силой.

Используя аэродинамические силы тяги, сопротивления, подъемной силы и веса, пилоты могут управлять безопасным полетом. Далее следует более подробное обсуждение этих сил.

Тяга

Чтобы самолет начал движение, тяга должна быть больше сопротивления.Самолет продолжает двигаться и набирать скорость до тех пор, пока тяга и сопротивление не сравняются. Чтобы поддерживать постоянную воздушную скорость, тяга и сопротивление должны оставаться равными, так же как подъемная сила и вес должны быть равны для поддержания постоянной высоты. В горизонтальном полете мощность двигателя уменьшается, тяга уменьшается, и самолет замедляется. Пока тяга меньше сопротивления, самолет продолжает замедляться. В какой-то момент, когда самолет замедляется, сила сопротивления также будет уменьшаться. Самолет продолжит замедляться до тех пор, пока тяга снова не сравняется с сопротивлением, после чего воздушная скорость стабилизируется.

Аналогичным образом, если мощность двигателя увеличивается, тяга становится больше сопротивления, и воздушная скорость увеличивается. Пока тяга превышает сопротивление, самолет продолжает ускоряться. Когда сопротивление равно тяге, самолет летит с постоянной скоростью.

Горизонтальный полет может выдерживаться в широком диапазоне скоростей. Пилот координирует AOA и тягу на всех скоростных режимах, если самолет должен удерживаться в горизонтальном полете. Важным фактом, связанным с принципом подъемной силы (для данной формы аэродинамического профиля), является то, что подъемная сила изменяется в зависимости от AOA и скорости полета.Следовательно, большой угол атаки на низких скоростях обеспечивает одинаковую подъемную силу на высоких скоростях и низкий угол обзора. Скоростные режимы полета можно разделить на три категории: низкоскоростной полет, крейсерский полет и высокоскоростной полет.

Когда воздушная скорость низкая, AOA должен быть относительно высоким, если необходимо поддерживать баланс между подъемной силой и весом. [Рис. 5-3] Если тяга и скорость уменьшается, подъемная сила станет меньше веса, и самолет начнет снижаться. Чтобы поддерживать горизонтальный полет, пилот может увеличить AOA на величину, которая создает подъемную силу, снова равную весу самолета.Хотя самолет будет лететь медленнее, он все равно будет поддерживать горизонтальный полет. AOA отрегулирован для поддержания равного веса подъемника. Скорость полета будет естественным образом регулироваться до тех пор, пока сопротивление не станет равным тяге, а затем будет поддерживаться эта скорость (предполагается, что пилот не пытается удерживать точную скорость).

Рисунок 5-3. Угол атаки на разных скоростях. [щелкните изображение, чтобы увеличить] Прямолинейный горизонтальный полет в режиме малых скоростей обеспечивает некоторые интересные условия относительно равновесия сил. Когда самолет находится в положении высоко поднятым носом, есть вертикальный компонент тяги, который помогает ему поддерживать.Во-первых, нагрузка на крыло обычно меньше, чем можно было бы ожидать.

В горизонтальном полете при увеличении тяги самолет ускоряется, а подъемная сила увеличивается. Самолет начнет набирать высоту, если только AOA не уменьшится настолько, чтобы поддерживать соотношение между подъемной силой и массой. Время этого уменьшения AOA необходимо согласовать с увеличением тяги и скорости полета. В противном случае, если AOA уменьшается слишком быстро, самолет будет снижаться, а если AOA уменьшается слишком медленно, он будет набирать высоту.

Поскольку воздушная скорость изменяется из-за тяги, AOA также должна изменяться для поддержания горизонтального полета. На очень высоких скоростях и горизонтальном полете возможно даже немного отрицательное АОА. По мере уменьшения тяги и уменьшения воздушной скорости AOA должна увеличиваться, чтобы поддерживать высоту. Если скорость достаточно уменьшится, требуемый AOA увеличится до критического AOA. Любое дальнейшее увеличение AOA приведет к срыву крыла. Поэтому требуется повышенная бдительность при пониженных настройках тяги и малых скоростях, чтобы не превысить критический угол атаки.Если самолет оборудован индикатором AOA, на него следует ссылаться, чтобы отслеживать близость к критическому AOA.

Некоторые самолеты могут изменять направление тяги вместо изменения AOA. Это достигается либо путем поворота двигателей, либо путем направления выхлопных газов. [Рисунок 5-4]

Рисунок 5-4. Некоторые самолеты имеют возможность изменять направление тяги.

Силы

Силы Силы действуют на самолет

Пока самолет движется по воздуху и достаточно подъемник разработан, чтобы выдерживать его в полете, есть некоторые другие силы действуя при этом (рис.3-4).

Каждая частица материи, включая самолет, тянется вниз. к центру Земли под действием силы тяжести. Сумма этого сила, действующая на самолет, измеряется его весом. Чтобы сохранить самолет В полете подъемная сила должна преодолевать вес или силу тяжести. Развитие подъемной силы и тяги объяснялось ранее.

Другая сила, которая постоянно действует на самолет, называется лобовым сопротивлением. Это сопротивление, создаваемое ударами и обтеканием частиц воздуха самолет, когда он движется по воздуху.Конструкторы самолетов постоянно пытается оптимизировать крылья, фюзеляжи и другие детали, чтобы уменьшить задняя сила лобового сопротивления, насколько это возможно. Часть сопротивления вызвала сопротивление формы и трение кожи называется сопротивлением паразитов, поскольку оно способствует ничего с подъемной силой.

Вторая часть общей силы сопротивления вызвана подъемная сила крыла. Поскольку крыло отклоняет воздух вниз для создания подъемной силы, общая подъемная сила не совсем вертикальная, а немного наклонена назад.Этот означает, что это вызывает некоторую силу сопротивления назад. Это сопротивление называется индуцированным. сопротивление, и это цена, уплачиваемая за создание подъемной силы. Чем больше угол атаки, чем больше подъемная сила на крыле наклоняется назад и тем больше индуцированное сопротивление становится. Чтобы самолет двигался вперед, тяга должен преодолеть сопротивление.

В установившемся режиме полета (без изменения скорости или траектории полета), всегда присутствующие силы, которые противостоят друг другу, также равны Другие.То есть подъемная сила равна весу, а тяга — сопротивлению.

Другая сила, которая часто действует на самолет, — центробежная. сила. Однако эта сила возникает только тогда, когда самолет поворачивается или изменение направления (по горизонтали или вертикали) траектории полета. Закон энергии Ньютона гласит, что «покоящееся тело стремится оставаться в покое, и движущееся тело стремится продолжать двигаться с той же скоростью и в то же направление.»Таким образом, чтобы самолет отклонился от прямого полета, необходимо на него должна действовать боковая / внутренняя сила (Рис. 3-5). Тенденция самолета продолжать движение по прямой и наружу от поворота — вот результат инерции и приводит к центробежной силе. Поэтому некоторые мешающие сила необходима, чтобы преодолеть эту центробежную силу, чтобы самолет мог двигаться в желаемом направлении. Подъем крыльев обеспечивает это противодействие. силы, когда крылья самолета наклонены в желаемом направлении.Этот более подробно обсуждается в этой главе в разделе «Поворотный полет».

Так как самолет находится в крене во время правильно выполненного поворот, пилот почувствует центробежную силу от повышенного давления сиденья, а не ощущение того, что вас вытесняют в сторону, как это бывает в быстро вращающийся автомобиль. Сумма

сила (сила G), воспринимаемая давлением сиденья, зависит от скорости поворота. В пилот, однако, будет вынужден сидеть в стороне от самолета (как в автомобиле). если разворот выполнен неправильно или самолет поскользнулся или занесло.

Еще одна сила, которая будет влиять на самолет во время определенных условия полета, и которые будут часто упоминаться в обсуждениях при различных маневрах полета возникает эффект крутящего момента или склонность к левому повороту. Вероятно, это одна из наименее изученных сил, влияющих на самолет.

Эффект крутящего момента — это сила, которая заставляет самолет иметь тенденцию отклоняться (рыскание) влево и создается двигателем и воздушным винтом.Есть четыре фактора, которые способствуют этой тенденции к рысканью; (1) крутящий момент реакция двигателя и воздушного винта, (2) гироскопический эффект винта, (3) эффект штопора струи пропеллера и (4) асимметричный загрузка винта. Важно, чтобы пилоты понимали, почему эти факторы способствуют эффекту крутящего момента.

Один из законов Ньютона гласит: «На каждое действие приходится равная и противоположная реакция ». Следовательно, вращение пропеллера, при движении по часовой стрелке (если смотреть из кабины) имеет тенденцию к качению или кренить самолет против часовой стрелки (влево) (рис.3-6).

Это можно понять, представив модель самолета с приводом от резиновой ленты. Намотайте резиновую ленту так, чтобы она разматывалась и вращалась

винт по часовой стрелке. Если фюзеляж выпущен во время винт удерживается фюзеляж будет вращаться против часовой стрелки (глядя сзади). Этот эффект реакции крутящего момента одинаков в настоящий самолет с пропеллером, за исключением того, что вместо пропеллера удерживается рукой, его вращению препятствует воздух.

Эта противодействующая сила вращения заставляет самолет пытаться катиться влево. В случае реального самолета будет отмечено, что сила сильнее, когда мощность значительно увеличивается, в то время как самолет летит с очень низкой скоростью.

Второй фактор, обуславливающий тенденцию самолета отклонение от курса влево — это гироскопические свойства винта. Здесь, нас интересует гироскопическая прецессия, которая является результирующим действием или отклонение вращающегося объекта при приложении силы к внешнему обод его вращательной массы.Когда к оси объекта прикладывается сила, это то же самое, что и приложение силы к внешнему ободу. Если ось а вращающийся гироскоп (в данном случае пропеллер) наклоняется, возникающая сила будет приложен на 90 градусов вперед в направлении вращения и в в том же направлении, что и приложенная сила (рис. 3-7). Эта сила будет особенно заметно при взлете в самолете с хвостовым колесом, если хвост быстро поднята с трех до горизонтального полета.Резкое изменение положения наклоняет горизонтальную ось пропеллера, и в результате прецессия создает прямую силу с правой стороны (90 градусов вперед по направлению вращения), поворачивая нос самолета влево. Количество силы, создаваемой этой прецессией, напрямую связано с скорость, с которой ось воздушного винта наклоняется при поднятом хвосте.

Третий фактор, обуславливающий склонность самолета к рысканию влево: завинчивание струи пропеллера, действующей на сторону фюзеляж и хвостовое оперение (рис.3-6). Высокая скорость вращение винта самолета приводит к вращению штопора до поток скольжения, когда он движется назад. На высоких оборотах гребного винта и низком переднем скорость,

как и в начале взлета, штопор компактный и накладывает на самолет значительные боковые силы. Как самолет вперед скорость увеличивается, штопорное движение струи ослабляется или удлиняется, что приводит к более прямому потоку воздуха вдоль борта фюзеляжа по направлению к хвост самолета.

Когда эта струя ударяется о боковую часть фюзеляж и вертикальное оперение на скорости меньше крейсерской, он производит рыскание, которое имеет тенденцию вращать самолет вокруг его вертикальная ось. Поскольку в большинстве самолетов, построенных в США, вращение пропеллера по часовой стрелке, если смотреть из кабины, поток встречает вертикальный поверхность хвоста с левой стороны, таким образом толкая хвост вправо и рыскающий нос самолета слева.

Четвертый фактор, вызывающий тенденцию к рысканию влево. асимметричная нагрузка гребного винта, часто называемая P-фактор (рис. 3-6). Когда самолет летит с большой угол атаки (при наклоне оси винта) прикус движущаяся вниз лопасть гребного винта больше, чем укус направленной вверх движущееся лезвие. Это связано с тем, что лезвие, движущееся вниз, встречает встречный относительный ветер при большем угле атаки, чем движущаяся вверх лопасть.Следовательно, на движущееся вниз лезвие на правая сторона, и эта сила заставляет самолет отклоняться влево.

На низких скоростях тенденция к рысканию, вызванная Р-фактором, больше, потому что самолет находится на большом угле атаки. И наоборот, поскольку скорость самолет увеличен и угол атаки самолета уменьшен, асимметричная нагрузка уменьшается, а склонность к повороту уменьшается.

Силы, действующие на самолет

Самолет в прямолинейном безускоренном полете обслуживают четыре человека. силы — , подъемная , восходящая сила; веса, или тяжести , вниз действующая сила; тяга , действующая вперед сила; и перетащите назад действующая или замедляющая сила сопротивления ветра.Лифт противостоит силе тяжести.

Тяга противостоит сопротивлению.

Сопротивление и вес — это силы, присущие всему, что поднимается с земли и двигался по воздуху. Тяга и подъем — это искусственно созданные силы. преодолеть силы природы и позволить самолету летать. В Комбинация двигателя и гребного винта предназначена для создания тяги для преодоления тащить, тянуть. Крыло предназначено для создания подъемной силы для преодоления веса. (или гравитация).

В прямолинейном горизонтальном полете без ускорения (Прямолинейный горизонтальный полет скоординирован полет на постоянной высоте и курсе) подъемная сила равна массе и тяге равно сопротивлению, хотя подъемная сила и вес не равны силе и сопротивлению. Любой неравенство подъемной силы и веса приведет к тому, что самолет войдет в подъем или спуск. Любое неравенство между тягой и сопротивлением при сохранении прямолинейный горизонтальный полет приведет к ускорению или замедлению до тех пор, пока две силы уравновешиваются.

Подъем = постоянный x V ²

Перетаскивание = Константа x V ²

Подъемная сила и сопротивление изменяются как квадрат скорости. Скорость относительного ветра, проходящего над крылом, определяется воздушной скоростью самолета. Это означает, что по мере удвоения скорости самолета подъемная сила и лобовое сопротивление увеличиваются в четыре раза, пока угол атаки остается постоянным.¹

Сноски:

1. AC-61-23A, Справочник пилота по авиационным знаниям . (Вашингтон, округ Колумбия: Министерство транспорта, Федеральное управление гражданской авиации, 1971 г.). 7.

Вернуться в Указатель теории самолетов

Младший физик-Неуравновешенные силы

Нажмите чтобы скрыть решение

Tomcat, изображенный слева, ускоряется по горизонтали близко к поверхность воды.

Какие силы действуют на этот самолет? Сопротивление, тяга, сила тяжести, подъем.

Какие уравновешенные силы? Так как летит горизонтальная гравитация и лифт равны и действуют в противоположном направлении.

Что такое неуравновешенные силы? Если ускорение неуравновешенное силы должны действовать. Тяга больше сопротивления, поэтому самолет ускоряется. вперед.

Что происходит с силой сопротивления при замедлении самолета? Силы сопротивления зависят от скорости самолета. Чем быстрее движется самолет, тем больше сила сопротивления, действующая на него.

Нажмите чтобы скрыть решение

Парашютист спускается на медленная постоянная скорость.Силы сопротивления максимизируются парашютом и противодействовать силе тяжести, толкающей вниз.

В каком направлении идет лобовое сопротивление а гравитационные силы действуют?
Гравитация действует вниз, в то время как сопротивление сопротивляется движению вниз параплан.
Они сбалансированы?
Поскольку скорость спуска постоянна, нет действующей силы на параплане. Силы, действующие на параплан, уравновешены.
Что бы произошло, если бы обе эти силы были равны и действовали бы противоположно? направления?

Параплан упадет с постоянной скоростью.


А сила — это толчок или притяжение, которое заставляет объект либо: — увеличить или уменьшить его скорость — изменить направление — изменить свою форму. Если что-то из этого происходит, то на объект должна действовать сила сети. обсуждаемый.
Чистая сила — это общая сила, действующая на объект . Если результирующая сила, действующая на объект, не равна нулю, мы говорим, что на объект действуют несбалансированные силы. Если результирующая сила равна нулю, то сила, действующая на объект, может отсутствовать или все действующие силы уравновешены. Когда ракета ускоряется ввысь, действует чистая сила, толкающая ее в небо.Силы тяжести и тяги, действующие в противоположных направлениях, не уравновешены. Парящий неподвижный самолет испытывает нулевую полезную силу, поэтому его скорость, форма и направление остаются неизменными. Считается, что силы, действующие на этот самолет, уравновешены.
	Это F111 Истребитель ускоряется ввысь. Поскольку он ускоряется, его скорость увеличивается, на нее должна действовать сила.Нажмите чтобы узнать больше об ускорении. Силы, действующие на него, включают сопротивление, подъемная сила, сила тяжести и тяга. Очевидно, что на самолет действует неуравновешенный силы. Поскольку самолет набирает высоту, подъемная сила больше, чем сила тяжести и тяги больше сопротивления.
В Гоночная машина справа ускоряется по горизонтальному дорожному покрытию. Один раз снова на этот автомобиль действуют неуравновешенные силы.Сила, действующая на это транспортное средство включает сопротивление, трение, тягу от двигателя, силу тяжести и толкать вверх по поверхности дороги. Так как автомобиль разгоняется, создаваемая тяга двигателем больше, чем силы сопротивления и трения, действующие на транспортное средство. Дорога толкает автомобиль вверх с силой, равной и противоположной к силе тяжести, толкающей вниз.
	Tomcat, изображенный слева, ускоряется по горизонтали близко к поверхность воды. Какие силы действуют на это самолет? Какие уравновешенные силы? Что такое неуравновешенные силы? Что происходит с силой тянуть, как самолет замедляется? Решение
В парашютист спускается на медленной постоянной скорости. Силы сопротивления максимальны парашютом и противодействовать силе тяжести, толкающей вниз. В каком направлении идет лобовое сопротивление а гравитационные силы действуют? Они сбалансированы? Что бы произошло, если бы обе эти силы были равны и действовали бы противоположно? направления? Решение
Нажмите чтобы посмотреть фильм размером 120 КБ, в котором золотая рыбка плавает в миске. Объяснить, почему очевидно, что действуют неуравновешенные силы
Реактивный двигатель с вертикальным взлетом, показанный справа, ускоряется в небо с места и затем снова падает на землю. Какие силы действуют на самолет? неуравновешенные силы уравновешенные силы нет сил Какой силой может управлять пилот, чтобы опустить самолет или оторвать его от земли? тягатраггравитация Какие силы действуют на самолет, когда он находится на земле с выключенными двигателями? Только тяга, тяга и тяга, сила тяжести, толкающая вниз, и земля, толкающая вверх, — ничто из вышеперечисленного не действует на самолет.. Что вы можете сказать об этих силах? они неуравновешенны по величине и действуют в противоположных направлениях, неравномерно и действуют в одном направлении, равны по величине и действуют в противоположных направлениях. .
Рассмотрим самолет, изображенный справа, взлетающий по взлетно-посадочной полосе. Какое из утверждений верно? Подъемная сила больше, чем сила тяжести, толкающая самолет вниз. Сила гравитации всегда больше, чем сила подъема.Силы тяготения нет Драг больше тяги
Автомобиль движется по прямой дороге, график зависимости его скорости от времени показан справа. Отвечая на вопросы ниже, имейте в виду, что при изменении скорости объекта действует чистая сила. a) В течение какого периода времени к автомобилю прилагается сила для увеличения скорости? Только 7-8 часов0-2 часа и 6-7 часов Только 3-6 часов Только 2-3 часа Только 2-3 часа и 6-9 часов Только 2-3 и 7-11 часов b) В течение какого периода времени на автомобиль не действует никакая чистая сила? Только 7-8 часов0-2 часа и 6-7 часов Только 3-6 часов Только 2-3 часа Только 2-3 часа и 6-9 часов Только 2-3 и 7-11 часов c) В течение какого периода времени силы трения превышают тягу, создаваемую двигателем? Только 7-8 часов0-2 часа и 6-7 часов Только 3-6 часов Только 2-3 часа Только 2-3 часа и 6-9 часов Только 2-3 и 7-11 часов d) Когда сила тяги, создаваемая двигателем, превышает силы сопротивления и трения, действующие на автомобиль? Только 7-8 часов 0-2 часа и 6-7 часов Только 3-6 часов Только 2-3 часа Только 2-3 часа и 6-9 часов Только 2-3 и 7-11 часов

Какая сила максимизируется парашютом? тягагравитилифт Шаттл замедляется.Какое из утверждений верно? Силы действуют на челнок, только если он ускоряется Нет сил, действующих на челнок Силы, действующие на челнок, уравновешены Неуравновешенные силы действуют на челнок
Во время Олимпийских игр в ветреные дни побитые рекорды не могут быть записаны. Ветер может помочь спортсменам совершить прыжок на рекордную высоту или длину. Чистая сила, действующая на спортсменов, увеличивается под действием ветра, как показано справа. а) Как бегун создает тягу? Оттолкнувшись от трассы ногами, Оттолкнувшись от ветра, Используя ветер для дополнительной мощности. b) Почему сопротивление действует в направлении, противоположном силе тяги? Поскольку сопротивление меньше, чем тяга, перетаскивание замедляет движение вперед. Перетаскивание способствует продвижению спортсмена. c) Если спортсмен может выполнить прыжок в длину, что из следующего верно? Сопротивление больше тяги Тяга было больше сопротивления Сопротивление и тяга были сбалансированы г) Спортсмену, выполняющему прыжок в длину, важно не нести слишком большой вес.Это для минимизировать тягу; максимизировать силы сопротивления; минимизировать гравитационные силы, действующие на спортсмена . e) Когда ветер может увеличить чистую силу? когда он дует в направлении, противоположном направлению движения спортсмена; когда он дует в том же направлении, что и спортсмен движется f) Когда ветер может уменьшить чистую силу? г) Какова чистая сила, действующая на спортсмена, когда он прыгает с взлетно-посадочной полосы, если он прыгает с силой 15 Н и попутным ветром 3 Н, в то время как сила сопротивления при движении по воздуху равна 1 Н? Решение.
Какие силы действуют на ракету, когда она поднимается в небо? только тяговое усилие и сила тяжести только тяга и сила тяжести только тяга, сила тяжести и тяга Есть ли силы, мешающие ракете взлететь? только гравитация только тяга только тяга тяга и сила тяжести Ракета, которая вращается вокруг Земли, но выходит за пределы атмосферы, скорее всего, не испытает только сила тяжести только тяга только тяга тяга и сила тяжести
Какие еще силы должны быть включены в эту диаграмму? В каком направлении он должен действовать? вверх вниз Какая сила способна преодолеть эту силу? тяга, тяга, гравитация, магнитный
Как мы узнаем, что на это транспортное средство действовала чистая сила? он ускорился вверх изменил направлениеон замедлилсяон изменил формуон изменил цвет
Продолжить с силами яхтинга

силы, действующие на самолет в полете

На мгновение представьте себе самолет движение слева направо и поток воздуха движется справа налево. Вес или сила тяжести сбрасывает самолет против подъемника создается воздухом, обтекающим крыло. Тяга создается пропеллер противостоит лобовое сопротивление вызванный сопротивлением воздуха самолет.Во время взлета тяга должно быть больше, чем сопротивление и подъемная сила должны быть больше веса, чтобы самолет может подняться в воздух.

Для приземления тяга должна быть меньше сопротивление, а подъемная сила должна быть меньше веса.

четыре силы, действующие на самолет

Самолет в полете — это центр непрерывное перетягивание каната между четыре сил : лифт , гравитационный сила или вес , тяга , и перетащите . Лифт и Drag считаются аэродинамическими силы, потому что они существуют из-за движение самолета по воздуху . Вес падает на самолет противодействуя лифту, создаваемому потоком воздуха над крылом. Тяга создается пропеллер и противодействует сопротивлению, вызванному сопротивление воздуха лобовой части самолет.Во время взлета тяга должен преодолевать сопротивление и поднимать должен преодолеть вес перед самолетом может попасть в воздух. В горизонтальном полете на постоянная скорость, тяга в точности равна перетаскивание и подъем в точности равны весу или сила тяжести. Для приземления тяги должен быть уменьшен ниже уровня сопротивления и поднять ниже уровня силы тяжести сила или вес.

Тяга

Тяга — это сила, создаваемая мощью источник, который дает самолету вперед движение. Он может либо «тянуть», либо «толкать» самолет вперед.Тяга в том, что сила, которая преодолевает сопротивление. Общепринятый самолеты используют двигатели, а также пропеллеры для получения тяги.

Перетащите

Перетаскивание — это сила, которая задерживает или замедляет поступательное движение самолета через воздух, когда воздушный поток направление противоположно направлению движения самолета.Это трение воздуха при встрече и пролетает над самолетом и его составляющие. Чем больше площадь поверхности подвергается воздействию стремительного воздуха, тем больше тащить, тянуть. Обтекаемая форма самолета помогает ему проходить по воздуху больше с легкостью.

Подъем производится при более низком давлении создается на верхней поверхности крыло самолета по сравнению с давлением на нижней поверхности крыла, вызывая крыло «поднять» вверх. Специальный форма крыла самолета (профиль ) сконструирован так, что воздух обтекает его придется ехать на большее расстояние быстрее, что приводит к более низкому давлению области (см. иллюстрацию), таким образом поднимая крыло вверх.Лифт — это та сила, которая противостоит силе тяжести (или масса).

Многие считают, что это объяснение неправильно, потому что плоские крылья (например, видели на самолетиках из бальзового дерева, бумаге самолетов и др.) тоже успели создать лифт.

Лифт — это частичный вакуум, созданный выше поверхность крыла самолета заставляя крыло «подниматься» вверх. Особая форма крыла самолета (воздушная фольга) разработана таким образом, чтобы воздух протекая по нему, придется пройти большее расстояние — быстрее — в результате область низкого давления (см. иллюстрацию) таким образом поднимая крыло вверх.Лифт та сила, которая противостоит гравитации.

щелкните правой кнопкой мыши и выберите воспроизведение, чтобы перезапустить фильм

крыло форма (крыло)

Ламинарный Поток это плавный, непрерывный поток воздуха над контур крыльев, фюзеляжа или другие части самолета в полете.Ламинарный поток чаще всего встречается на перед обтекаемым корпусом и является важный фактор в полете. Если плавный поток воздуха прерывается над секция крыла, создается турбулентность что приводит к потере подъемной силы и высокая степень лобового сопротивления.Аэродинамический профиль разработан для минимального сопротивления и непрерывного потока пограничного слоя называется ламинарный профиль.

Теория ламинарного потока рассматривала разработка симметричного профиля секции, которая имела такую же кривизну на как верхняя, так и нижняя поверхность.В дизайн был относительно тонким на передний край и постепенно расширяющийся до точки наибольшей толщины на корме, насколько это возможно. Теория использования Профиль этой конструкции должен был поддерживать адгезия пограничных слоев воздушный поток, который присутствует в полете как как можно дальше к корме от передней кромки.на нормальных профилях пограничный слой будет прерываться на высоких скоростях и результирующий разрыв вызовет турбулентный поток по оставшейся части фольга. Эта турбулентность будет реализована как перетащить точку максимальной скорости на в который раз рули и летные характеристики самолета будут затронутый.Формирование границы слой — это процесс слоев воздуха формируются один за другим, т. е.; в термин ламинарный происходит от Принцип ламинирования задействован.

Поток рядом с любой поверхностью образует «границу слой «, так как поток имеет нулевую скорость прямо на поверхности и на некотором расстоянии с поверхности он течет в такая же скорость, как и у местного «снаружи» поток.Если этот пограничный слой течет в параллельные слои, без передачи энергии между слоями он ламинарный. Если там передача энергии, она турбулентная.

Все граничные слои начинаются как ламинарный. Многие влияния могут действовать на дестабилизируют ламинарный пограничный слой, заставляя его переходить в турбулентный режим.Неблагоприятные градиенты давления, поверхность шероховатость, тепло и акустическая энергия все примеры дестабилизирующих воздействий. После перехода пограничного слоя увеличивается трение кожи. Это первичный результат турбулентной границы слой.Старый миф о потере подъемной силы просто что — миф.

Благоприятный градиент давления требуется для поддержания ламинарного потока. Профили с ламинарным потоком предназначены для имеют длительные благоприятные градиенты давления. Все профили должны иметь противодавление. уклоны на их кормовой части.Обычно определение профиля ламинарного потока что благоприятный градиент давления заканчивается где-то между 30 и 75% аккорд.

Верхний профиль типичный для каскадерского самолета, а нижний профиль типичен для сверхзвуковые истребители.Обратите внимание, что оба являются симметричными сверху и снизу. Каскадерские самолеты и сверхзвуковые самолеты получить полную отдачу от угла атаки крыла.

угол атаки

Угол атаки — это угол, который крыло представляет для встречного воздуха, и это контролирует толщину воздушного слоя крыла. срезающий.Поскольку он управляет срезом, угол атака также контролирует величину подъемной силы крыла. генерирует (хотя это не единственный фактор).

Нулевой угол атаки

Небольшой угол атаки

Крутой угол атаки

Силы, действующие на самолет

СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА САМОЛЕТЕ ЧЕТЫРЕ СИЛЫ (НА СТАБИЛЬНОМ УРОВНЕ ЛЕТНО-КРЕЙСЕРСКОГО УРОВНЯ)  Когда хорошо сбалансированный самолет находится в крейсерском режиме в

Просмотры 38 Загрузки 9 Размер файла 558KB

Отчет DMCA / Copyright

СКАЧАТЬ ФАЙЛ

Рекомендовать истории
Предварительный просмотр цитирования
СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА САМОЛЕТЕ
ЧЕТЫРЕ СИЛЫ (В ПОЛЕТНО-КРЕЙСЕРСКОМ РЕЖИМЕ СТАБИЛЬНОГО УРОВНЯ)
е. полет с постоянной скоростью и поддержание постоянного курса и постоянной высоты) в нетурбулентном воздухе, на него действуют два набора или пары основных сил. Две силы в каждой паре равны и примерно противоположны друг другу, в противном случае самолет не продолжал бы лететь прямо и горизонтально с постоянной скоростью; то есть летательный аппарат находится в состоянии равновесия, когда все силы уравновешивают друг друга, поэтому нет никаких изменений в движении.  Пара, которая действует вертикально, представляет собой подъемную силу, создаваемую энергией воздушного потока, проходящего мимо крыльев и действующего вверх, и веса, действующего вниз.Таким образом, создаваемая подъемная сила, будучи равной и примерно противоположной, должна точно соответствовать общей массе самолета.  Пара, действующая горизонтально, — это тяга, создаваемая пропеллером с приводом от двигателя, и сопротивление воздуха, вызванное трением и давлением воздушного потока или сопротивлением, пытающимся замедлить движущийся самолет. Тяга, действующая вперед по траектории полета, в точности равна сопротивлению.  Тяга обеспечивает летательный аппарат энергией, а сопротивление рассеивает ту же энергию в атмосферу.Не все силы равны друг другу. Фактически, самолет в крейсерском полете может создавать в десять раз больше подъемной силы, чем тяги.  Когда все силы уравновешены, движущийся самолет будет продолжать двигаться по одной и той же траектории полета с той же скоростью — независимо от того, летит ли он прямо и горизонтально, снижается или набирает высоту — до тех пор, пока приложенная сила или сила смещения не изменит это состояние движения. . Например, если пилот
полностью открывает дроссельную заслонку двигателя и поддерживает горизонтальный полет, сила тяги изначально превышает сопротивление, и самолет разгоняется.Однако по мере того, как скорость воздушного потока над летательным аппаратом увеличивается, сопротивление воздуха также увеличивается, и летательный аппарат вскоре достигает максимальной скорости, при которой силы снова уравновешиваются. ЧЕТЫРЕ СИЛЫ (В ПОЛЕТЕ С ПОСТОЯННЫМ УРОВНЕМ — МЕНЬШЕ, ЧЕМ КРУИЗ)
 При постоянной крейсерской скорости, поддержании прямолинейного полета, сила тяги и сопротивления действуют противоположно друг другу и параллельно траектории полета.  Эти противостоящие силы равны по величине. Кроме того, сила подъема равна силе веса. При поддержании прямолинейного горизонтального полета с постоянной воздушной скоростью, меньшей, чем крейсерская, противодействующие силы должны быть одинаковыми по величине, но некоторые из этих сил разделены на составляющие.  В этих условиях полета реальная тяга больше не действует параллельно траектории полета и сопротивлению и не противоположно ей.  Фактическая тяга наклонена вверх, как показано на приведенном выше рисунке.  Обратите внимание, что теперь тяга состоит из двух компонентов; один действует перпендикулярно траектории полета в направлении подъемной силы, а другой действует вдоль траектории полета. Поскольку фактическая тяга наклонная, ее величина должна быть больше сопротивления, если составляющая тяги на траектории полета равна сопротивлению.  Также обратите внимание, что компонент тяги действует под углом 90 ° к траектории полета и, таким образом, действует в том же направлении, что и подъемная сила крыла. Данный рисунок также показывает, что силы, действующие вверх (подъемная сила крыла и составляющая тяги), равны силам, действующим вниз (сила веса и сила опускания хвостом вниз).
 Нагрузка на крыло (подъемная сила крыла) на малых скоростях меньше, чем на крейсерских, поскольку вертикальная составляющая тяги помогает поддерживать самолет. Подводя итог, можно сказать, что при прямолинейном горизонтальном полете на малых скоростях фактическая тяга больше сопротивления, а подъемная сила крыла меньше, чем на крейсерской скорости.
РАСПОЛОЖЕНИЕ СИЛ
 Даже если силы равны по величине и противоположны по направлению, все они не могут быть сконцентрированы для действия в одной точке, потому что их положение может изменить и нарушить баланс.  Поэтому важно соблюдать одну важную вещь: пара подъемника и веса всегда должна располагаться по одной схеме.То есть «Вес всегда впереди подъемника». Что придаст летательному аппарату в случае отказа двигателя (отказ тяги) планирующее положение с небольшой тенденцией к опусканию носа. Если подъемник находится впереди груза, в указанном выше случае самолет остановится.  Следующая пара, которую нужно сконцентрировать, — это тяга и сопротивление. Эта пара должна быть расположена таким образом, чтобы она использовалась для противодействия тенденции опускания носа.  Это возможно только тогда, когда сопротивление размещено выше тяги. Это нормальное расположение на любых наземных самолетах. В одном предложении мы можем сказать «вес впереди подъемной силы, сопротивление превышает тягу»
В случае морских самолетов, где расположение двигателей должно быть достаточно высоким, чтобы не попадать в воду, линия тяги остается выше сопротивления. Таким образом, обе пары придают самолету тенденцию к опусканию носа. Противодействовать этой тенденции можно одним из следующих способов.
1. Слегка наклонив линию тяги к горизонтали. 2. Обеспечивая перевернутый изгиб на хвостовой плоскости, который обеспечивает направленную вниз силу.3. Имея регулируемое оперение, угол которого можно изменять в полете. ЧЕТЫРЕ СИЛЫ (ПРИ ПОДЪЕМЕ)
 Силы, действующие на самолет во время набора высоты, показаны на приведенном выше рисунке.  Когда самолет находится в равновесии, вес можно разделить на две составляющие: одна противодействует подъемной силе, а другая действует в том же направлении, что и сопротивление вдоль линии относительного ветра.  Требования к равновесию: o Тяга должна равняться сумме сопротивления и противоположной составляющей веса; o и подъемная сила должна равняться своей противоположной составляющей веса. Чем круче угол набора высоты, тем короче становится составляющая подъемной силы, и одновременно увеличивается составляющая сопротивления.  Следовательно, потребность в подъемной силе неуклонно снижается по мере увеличения угла набора высоты до тех пор, пока при истинном вертикальном подъеме, если бы это было возможно, крылья не обеспечивали бы подъемной силы, и тяга была бы единственной силой, противодействующей как сопротивлению, так и массе, которые будет действовать в оппозиции вниз.  При постоянной настройке мощности заданная скорость набора высоты может быть получена либо крутым набором высоты с низкой скоростью полета, либо набором высоты по неглубокой тропе с высокой скоростью. В одном крайнем случае, если воздушная скорость слишком мала, индуцированное сопротивление возрастает до значения, при котором для преодоления сопротивления требуется вся доступная тяга, а для набора высоты нет никакой доступной тяги.
 С другой стороны, если скорость является максимальной, достижимой в горизонтальном полете, опять же вся сила используется для преодоления сопротивления и нет скорости набора высоты.  Между этими двумя крайними значениями находится скорость или небольшой диапазон скоростей, обеспечивающий наилучшую скорость набора высоты.
 Наилучшая скорость набора высоты достигается не при самом крутом угле, а при некоторой комбинации умеренного угла и оптимальной воздушной скорости, при которой доступно наибольшее количество избыточной мощности для набора высоты после уравновешивания сопротивления.
 Данный рисунок показывает, что скорость для минимального сопротивления или самая низкая точка на кривой требуемой мощности, хотя и низкая, не является самой низкой из возможных, при которой можно лететь без сваливания.  Увеличение мощности, требуемой на самых низких скоростях (слева от точки минимальной требуемой мощности), вызвано быстро растущим эффектом индуцированного сопротивления на более низких скоростях.  Самолет с пропеллерным приводом при тех же обстоятельствах и при заданной номинальной мощности в лошадиных силах постепенно теряет эффективность воздушного винта и, следовательно, постепенно теряет тягу на обоих концах диапазона скоростей. Расстояние по вертикали между кривыми доступной мощности и требуемой мощности представляет мощность, доступную для набора высоты с определенной скоростью.  Наилучшая скорость набора высоты — это та, при которой избыточная мощность максимальна, так что после затрат мощности на преодоление сопротивления максимальное количество мощности остается доступным для набора высоты.
 На пересечении кривых вся доступная мощность используется для преодоления сопротивления, не оставляя ничего доступного для лазания.  Конечно, на более низких дистанциях вскоре становится доступной избыточная мощность для набора высоты, если угол атаки уменьшается для увеличения скорости.
 Тяга поршневых двигателей уменьшается с высотой.  Даже если возможно продлить мощность на уровне моря до некоторой большей высоты с помощью наддува или какого-либо другого метода повышения мощности, мощность
неизбежно снизится, когда используемый метод повышения мощности достигнет высоты, на которой он больше не может поддерживать установить мощность.  На больших высотах кривые доступной мощности снижаются. Поскольку требуемая мощность увеличивается с увеличением истинной воздушной скорости (скорости), тяговое усилие, необходимое для полета на любой желаемой указанной воздушной скорости, увеличивается с высотой. Подводя итог, ошибочно думать, что самолет набирает высоту из-за «избыточной подъемной силы». Это не; самолет набирает высоту из-за имеющейся мощности сверх требуемой. ЧЕТЫРЕ СИЛЫ (В ПОГРУЖЕНИИ / ПЛАНИРОВАНИИ)
 Силы, действующие на самолет в глиссаде, показаны на рисунке, приведенном выше.  Для устойчивого глиссирования с двигателем, не обеспечивающим тяги, подъемная сила, сопротивление и вес должны быть в равновесии.  На рисунке показано, что вес уравновешивается подъемной силой и сопротивлением. Вектор подъемной силы, действующий под прямым углом к траектории полета, теперь будет наклонен вперед, в то время как вектор сопротивления будет наклонен вверх и продолжит действовать противоположно траектории полета.  Из рисунка видно, что геометрия векторов такова, что угол между вектором подъемной силы и результирующим является таким же, как угол между глиссадой и горизонталью.  Этот угол (X) между глиссадой и горизонталью называется углом глиссады.  Дальнейшее изучение этой диаграммы покажет, что по мере уменьшения сопротивления и увеличения скорости угол планирования уменьшается; следовательно, крутизна глиссады зависит от отношения подъемной силы к сопротивлению. При планировании под углом атаки для наилучшего L / D сопротивление будет наименьшим, и в результате будет получено максимально ровное скольжение.
 L / D — это показатель эффективности планирования или аэродинамической чистоты самолета.  Если L / D составляет 11/1, это означает, что подъемная сила в 11 раз больше сопротивления.  Если планирующий самолет летит на воздушной скорости чуть выше сваливания, он работает с максимальным углом атаки и, следовательно, с максимальной подъемной силой.  Это, однако, не обеспечивает наилучшего угла скольжения для максимальной дальности скольжения, поскольку индуцированное сопротивление в этой точке велико. При уменьшении угла атаки увеличивается воздушная скорость, и, хотя подъемная сила меньше при меньшем угле атаки, самолет летит дальше на каждый прирост потерянной высоты из-за значительного уменьшения лобового сопротивления.  Увеличенная дальность действия может быть достигнута до определенного момента за счет уменьшения угла атаки и индуцированного сопротивления. В какой-то момент будет достигнут лучший угол скольжения.  Если воздушная скорость продолжает увеличиваться, сопротивление паразитов начинает резко возрастать, и самолет снова начинает терять большую высоту с увеличением пройденного расстояния. В крайнем случае, когда нос направлен прямо вниз.  Можно показать, что лучшая дальность скольжения достигается при максимальном соотношении L / D.  Это оптимальное условие определяется для каждого типа самолета, и скорость, с которой оно возникает, используется в качестве рекомендованной максимальной дальности планируемой скорости для самолета.  Она будет несколько отличаться в зависимости от веса самолета, поэтому обычно выбирается воздушная скорость для репрезентативных условий эксплуатации.  Если бы наблюдатель на земле построил несколько примеров оптимальной глиссады при различных условиях ветра, они оказались бы несовместимыми. Однако фактический угол планирования самолета по отношению к движущейся воздушной массе остается неизменным.  Начиная с заданной высоты, планирование против ветра с оптимальной скоростью полета покрывает меньшее расстояние над землей, чем планирование по ветру.  Поскольку в обоих случаях скорость снижения одинакова, измеренный угол, видимый круглым наблюдателем, зависит только от путевой скорости, при скольжении против ветра он становится круче на более низкой путевой скорости.  Воздействие ветра, таким образом, заключается в уменьшении дальности при планировании со встречным ветром и в увеличении ее при планировании по ветру. На продолжительность полета не влияет ветер.
 Изменения полной массы не влияют на угол планирования при условии, что используется оптимальная указанная скорость полета для каждой полной массы.  Полностью загруженный самолет тонет быстрее, но с большей поступательной скоростью, и хотя он достигнет земли намного быстрее, он пролетел бы точно такое же расстояние, что и более легкий самолет, и его угол планирования был бы таким же.  Изучение данного рисунка покажет, что увеличение весового коэффициента эквивалентно добавлению тяги к весовой составляющей на глиссаде. Это означает большую скорость и, следовательно, больше подъемной силы и сопротивления, которые удлиняют результирующий вектор до тех пор, пока геометрический баланс диаграммы не будет восстановлен. Это делается без изменения угла скольжения.  Более высокая скорость, соответствующая увеличенному весу, автоматически обеспечивается большей составляющей веса, действующей вдоль глиссады, и эта составляющая увеличивается или уменьшается пропорционально весу. Поскольку угол планирования не изменяется, дальность полета не меняется.  Хотя диапазон не зависит от изменения веса, выносливость уменьшается с увеличением веса и увеличивается с уменьшением веса. Если два самолета с одинаковым L / D, но разным весом начинают глиссирование с одинаковой высоты, более тяжелый самолет, планируя с большей скоростью, преодолеет расстояние между начальной точкой и приземлится за более короткое время.  Оба, однако, преодолеют одинаковое расстояние. Следовательно, выносливость более тяжелого самолета меньше. ВЛИЯНИЕ ВЕТРА НА ГЛАВНОЕ
 Начиная с заданной высоты, скольжение против ветра с оптимальной скоростью воздуха покрывает меньшее расстояние над землей, чем встречный ветер. Таким образом, ветер уменьшает дальность полета при планировании с встречным ветром и увеличивает ее при планировании вниз.  Выносливость скольжения остается неизменной, в то время как дальность полета изменяется.
ВЛИЯНИЕ ВЕСА НА ГЛАВНОЕ
 Изменение веса не влияет на угол скольжения при условии, что скорость регулируется в соответствии с весом.  Наилучшая «указанная скорость воздуха» варьируется как квадратный корень из «полной массы».  Увеличение веса требует увеличения скорости и наоборот. Поскольку вес не влияет на угол скольжения, не влияет и дальность полета. ВЛИЯНИЕ ВЕСА НА ВЫНОСЛИВОСТЬ
 Хотя диапазон не зависит от изменения веса, выносливость уменьшается с увеличением веса и наоборот.  Если два самолета с одинаковым отношением L / D, но с разным весом начинают планировать с одинаковой высоты и в одно и то же время, то более тяжелый самолет, планирующий с более высокой «указанной воздушной скоростью», преодолеет расстояние между точками старта и коснется вниз в более короткие сроки. Однако оба пройдут одинаковое расстояние. Следовательно, выносливость более тяжелого самолета меньше. ЧЕТЫРЕ СИЛЫ (В ПОВОРОТЕ)
 Полет с разворотом описывается как изменение направления траектории полета самолета путем изменения направления вектора подъемной силы в желаемом направлении.  Во время поворота вектор подъемной силы делится на две составляющие: горизонтальную составляющую (LH) и вертикальную составляющую (LV).  Горизонтальная составляющая подъемной силы, называемая центростремительной силой, ускоряет самолет по направлению к внутренней части разворота. В прямом и горизонтальном полете (постоянная высота, постоянное направление) общая подъемная сила равна весу, но в повороте только вертикальная составляющая вектора подъемной силы противодействует весу.  Если пилот не увеличивает общий вектор подъемной силы, самолет теряет высоту, потому что вес будет больше LV.  Увеличение подъемной силы обычно достигается за счет увеличения угла атаки, т. Е. Оттягивания клюшки назад.  По мере того, как ручка перемещается назад, усиливается перегрузка. Увеличение подъемной силы крыльев увеличивает нагрузку на самолет. Коэффициент нагрузки (n) — это отношение общей подъемной силы к массе самолета.  Иногда его называют G, поскольку это количество раз, когда пилот ощущает гравитационное притяжение Земли.
 Например, самолет весом 3000 фунтов при угле крена 60 ° должен производить 3000 фунтов вертикальной подъемной силы для поддержания высоты. Следовательно, крылья должны обеспечивать общую подъемную силу в 6000 фунтов, чтобы самолет испытывал нагрузку на крылья, которая в два раза превышает силу тяжести, или 2 G. Одна буква «G» — это то, что мы испытываем, просто сидя или гуляя.
 В горизонтальном полете подъемная сила действует противоположно силе тяжести и в точности равна ей.  Гравитация стремится притягивать все тела к центру Земли; следовательно, эта сила всегда действует в вертикальной плоскости по отношению к Земле.  С другой стороны, общая подъемная сила всегда действует перпендикулярно относительному ветру, что для целей этого обсуждения считается тем же самым, что действует перпендикулярно боковой оси ветра.  Когда крылья находятся в горизонтальном положении, подъемная сила действует прямо противоположно силе тяжести. Однако, когда самолет находится в крене, сила тяжести все еще действует в вертикальной плоскости, но теперь подъемная сила будет действовать в наклонной плоскости.  Как показано на данном рисунке, подъемная сила может быть разделена на две составляющие: вертикальную и горизонтальную.  Во время входа в поворот вертикальная составляющая подъемной силы все еще противодействует силе тяжести, а горизонтальная составляющая подъемной силы должна преодолевать кажущуюся центробежную силу.  Следовательно, общий подъем должен быть достаточным, чтобы противодействовать обеим этим силам.  Общая результирующая подъемная сила действует противоположно общей результирующей нагрузке. Пока эти противодействующие силы равны по величине, самолет будет поддерживать постоянную скорость поворота.  Если пилот перемещает органы управления таким образом, чтобы изменить величину любой из сил, самолет будет ускоряться или замедляться в направлении приложенной силы.  Это приведет к изменению скорости разворота самолета.
Изучение 4 Сил бегства | Блог
Самолеты произвели революцию в том, как мы путешествуем.Статистика показывает, что в любой момент времени в воздухе находится около 5000 коммерческих самолетов. Некоторые из этих рейсов короткие и соединяют два или более города в одной стране, а другие — межконтинентальные. Однако независимо от расстояния маршрута на находящиеся в воздухе самолеты действуют четыре основные силы, каждая из которых влияет на способность самолета летать. Итак, каковы именно четыре силы полета?
# 1) Гравитация
Гравитация — это невидимая сила, созданная Землей, которая притягивает вниз объекты, в том числе самолеты.Все формы материи создают гравитационное поле, хотя сила этого поля зависит от массы объекта. Гравитационное поле, создаваемое Землей, тянет объекты вниз со скоростью 9,807 м / с². Поэтому компании-производители авиакосмической промышленности должны учитывать силу тяжести в конструкции своих самолетов.
# 2) Тяга
Тяга — это сила, создаваемая самолетом, который перемещает его вперед. Самолеты обычно создают тягу одним из двух способов: реактивные двигатели или винтовые двигатели.Винтовые двигатели имеют один или несколько гребных винтов, которые вращаются для создания тяги, тогда как реактивные двигатели сжигают топливо для создания тяги. Из этих двух методов реактивные двигатели создают значительно большую тягу, чем их пропеллерные аналоги, поэтому они используются во многих коммерческих самолетах. Тем не менее, все самолеты должны развивать тягу. В противном случае они не смогут двигаться вперед.
# 3) Перетащите
Сопротивление — это сила, действующая на движущийся объект. Когда самолет движется вперед (благодаря тяге), сопротивление действует против него, чтобы замедлить его.По данным НАСА, сопротивление при полете создается одним из двух способов: трением и перепадом давления воздуха. Во время полета корпус самолета «трутся» о воздух, создавая трение и сопротивление.

Корзина

СИЛЫ И МОМЕНТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА САМОЛЕТ | Авиация

Схема сил, действующих на самолет

2. Определение сил, действующих на самолет. Посадка самолета Ту-154 с невыпущенной одной главной опорой шасси

Похожие главы из других работ:

4. Определение сил, действующих на груз при перевозке

5. Определение нагрузок, действующих на грузовой пакет при перегрузке краном

3.3.3 Определение нагрузок, действующих на транспортный пакет при перегрузке краном

2.4.1 Определение нагрузок, действующих на основную опору при разных расчетных случаях

3.2 Определение сил, действующих на груз, выбор и расчет крепления

3.3 Определение инерционных сил и ветровой нагрузки, действующих на груз

4.1 Составление расчётной схемы рамы тележки и определение величины действующих нагрузок

4.1 Определение расчетных сил действующих на балку

5.1 Определение расчетных сил действующих на колесную пару

4.1.1 Определение сил, действующих на поршень и поршневой палец

4.1.2 Определение сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

1.1.2 Самолет Ан-24

5. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РЫХЛИТЕЛЬ

5. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РЫХЛИТЕЛЬ

4.1 Приближенное определение величины изгибающих моментов, действующих на корпус судна

Самолет или ракета? . Удивительная физика

Тяга (самолёт) — это… Что такое Тяга (самолёт)?

Тяга (самолёт)

Смотреть что такое «Тяга (самолёт)» в других словарях:

Почему летает самолет или зачем нужны крылья

Основы полета Principles of Flight (стр. 1 )

Общее представление.

Практическая аэродинамика с помощью KSP

Глава 1 Определения

Что такое центр давления и почему его сравнивают с центром масс

Правила центров

Толковый словарь

Aerofoil. Профиль крыла – тело, имеющее специальную форму для создания подъёмной силы при движении через воздух при минимальном лобовом сопротивлении.

Каждому самолёту свои крылья

Обозначения

Глава 2 Атмосфера

Введение

С чего начать проектировать шасси

Силы, действующие на самолет — Тяга

Тяга

Рекомендуется летная грамотность

Силы

Силы, действующие на самолет

Младший физик-Неуравновешенные силы

силы, действующие на самолет в полете

Тяга

Перетащите

Силы, действующие на самолет

Изучение 4 Сил бегства | Блог

# 1) Гравитация

# 2) Тяга

# 3) Перетащите

Добавить комментарий Отменить ответ