Тема 2.1. Режимы горизонтального полета

Горизонтальным полетом называется прямолинейный полет с постоянной скоростью на постоянной высоте.

Рисунок 6.1 Схема сил, действующих на самолет

В горизонтальном полете

На Рисунок 6.1. показаны силы, действующие на самолет:

Y - подъемная сила;

Х - лобовое сопротивление;

G - вес самолета;

Р - сила тяги двигателя.

Все силы необходимо считать приложенными к центру тяжести самолета.

Равновесие моментов летчик создает соответствующим отклонением рулей управления.

Из рисунка видно, что вес самолета G уравновешивает подъемная сила самолета Y, а лобовое сопротивление Х - сила тяги Р.

Для горизонтального полета необходимы два условия:

Y-G=0 или Y=G (условие постоянства высоты H=const);

Р-Х=0 или Р=Х (условие постоянства скорости V=const).

При нарушении этих равенств движение самолета станет криволинейным и неравномерным.

Пользуясь этими равенствами, можно определить скорость, тягу и мощность, потребные для горизонтального полета.

Характеристики горизонтального полета

- Скорость, необходимая для создания подъемной силы, равной весу самолета при полете самолета на данном угле атаки и данной высоте полета, называется потребной скоростью горизонтального полета.

По определению горизонтального полета У=G:

Решив это уравнение, найдем скорость, потребную для горизонтального полета:

Из формулы следует, что величина потребной скорости зависит:

- от веса самолета;

-площади его крыла;

- высоты полета;

- коэффициента подъемной силы Су.

При полете на постоянной высоте(ρ= const) с заданной полетной массой скоростьV_потр определяется только величиной коэффициента подъемной силы C_y и зависит от угла атаки α.

Потребной тягой для горизонтального полета называется тяга, необходимая для установившегося горизонтального полета.

Условиями горизонтального полета являются: Y=G, Р_п=Х. Тогда, разделив первое равенство на второе, получим

^или

Из формулы следует, что чем меньше вес самолета и чем больше его качество К, тем меньшая тяга потребуется для горизонтального полета. Из формулы также видно, что потребная тяга горизонтального полета зависит от квадрата скорости.

Потребной мощностью для горизонтального полёта называется мощность, необходимая для горизонтального полета на данном угле атаки.

Определяется по формуле:

N_потр=P_потрV_потр= .

Формула показывает, что потребная мощность зависит от тех же факторов, от которых зависят потребная тяга и скорость полета: от высоты полета (плотности воздуха), веса самолета, аэродинамического качества самолета и коэффициента подъемной силы.

Потребная мощность тем больше, чем больше вес самолета, меньше плотность воздуха и хуже аэродинамическое качество К. При условии G=const и H=const потребная мощность зависит только от угла атаки и, как следствие, от скорости полета.

Влияние веса на горизонтальный полет. С увеличением веса самолета скорость, потребная для горизонтального полета, также увеличивается пропорционально G1/2, то есть если масса увеличивается в 4 раза, то потребная скорость увеличивается в 2 раза.

Потребная тяга также увеличивается пропорционально массе самолета:

P_{потр 2}=Р_потр1( G₂ / G₁ ) ,если G₂>G₁.

Потребная мощность N_потр увеличивается пропорционально G^3/2.

Задача 1. Определите скорость горизонтального полёта вблизи земли, если коэффициент Су=0,8, а удельная нагрузка на крыло равна 160 кгс\м².

Решение: V_потр==20 м/с.

Задача 2. Определите тягу, потребную для горизонтального полета при угле атаки 5° и полетном весе 870 кгс

Решение. По поляре самолета находим, что при угле атаки 5° коэффициенты имеют значения. Су=0,39, Сх=0,045, следовательно, качество равно

Тогда потребная тяга будет иметь значение:

Задача 3. Летчик выполняет перелет на высоте 500 м. Первоначальный полетный вес составлял 1240 кгс Скорость полета V=240 км/ч. К концу перелета израсходовано 80 кгс горючего. Какова величина необходимой скорости горизонтального полета при том же угле атаки и той же высоте полета.

Решение Определим вес самолета без израсходованного горючего. Он составляет 1160 кгс.

Определим необходимую скорость для сохранения горизонтального полета по формуле:

Ответ: Потребная скорость составляет 225,6 км/ч.