1.7 Розрахунок діапазону швидкостей з урахуванням експлуатаційних обмежень

На розрахований діапазон швидкостей сталого прямолінійного горизонтального польоту можуть накладатися обмеження, обумовлені різноманітними чинниками. До таких чинників відносяться: обмеження за режимами роботи двигунів, обмеження, пов’язані з безпекою польотів, обмеження міцності конструкції, обмеження по стійкості та керованості ПС.

Зліва діапазон швидкостей обмежується допустимим кутом атаки із врахуванням турбулентності атмосфери, справа – вимогами міцності та жорсткості конструкції. Найбільш характерними для цих обмежень є наступні швидкості:

V_{min доп} – мінімально допустима швидкість горизонтального польоту, що гарантує ПС від звалювання при польоті у турбулентній атмосфері;

–максимально допустима швидкість горизонтального польоту, що гарантує ПС уникнення досягнення допустимого експлуатаційного перевантаження () при польоті в турбулентній атмосфері;

- максимально допустима швидкість горизонтального польоту, що гарантує уникнення досягнення допустимого швидкісного напору q_доп=22 кН/м²;

- максимально допустима швидкість горизонтального польоту, що гарантує уникнення досягнення допустимого числа М_доп

1.7.1 Визначення мінімально допустимої швидкості Vmin доп

В нормах льотної придатності ПС – авіаційних правилах для літаків транспортної

категорії (АП-25) [1] ставиться вимога щодо значення допустимого кута атаки (α_доп)

, [град],

де α_зв – кут атаки, при якому коефіцієнт с_yа – досягає максимального значення.

Ця залежність справедлива при польоті в штильових умовах. При польоті в турбулентній атмосфері виникають вертикальні пориви вітру, що призводить до різкої зміни кута атаки.

Тому АП-25 нормують значення індикаторних вертикальних поривів вітру Wі наступним чином:

Wі = 9, [м/с], до висоти польоту Н ≤ 7000 м;

Wі = 9 – 0,0005(Н – 7000), [м/с], для висот Н>7000 м.

Для визначення мінімально допустимої швидкості скористаємося залежністю

, [м/с],

де V _{min доп} – мінімально допустима швидкість сталого горизонтального польоту при польоті з

кутом атаки α_г.п, що гарантує не перевищення α_доп під дією вертикального пориву з

інтенсивністю W (кути атаки розраховуються в радіанах); К_wі – коефіцієнт, що враховує

плавність зростання вертикального пориву вітру. К_wі = 0,7÷0,95 (менше значення береться

для легших ПС, а більше для важких ПС).

Припущення: для розрахунків V_{min доп} приймаємо що кут атаки α_зв є постійним для всіх

висот польоту, тобто не враховується стисливість повітря.

Порядок розрахунку:

Задатися рядом висот Н=0; 2000; 4000; 6000; 8000; 10000; 12000 м.

Розрахувати на них значення мінімально допустимої швидкості V_{min доп}. в наступній послідовності:

1. За залежністю визначати значення кута звалюванняα_зв=23 [град].

2. Розрахувати допустимий кут атаки

, [град].

3. Задатися рядом значень кута атаки, починаючи з α_доп – 5^о до α_доп з кроком 1^о.

4. По залежності визначити для заданих значень кутів атакиα_доп=, α_доп-1, α_доп-2, α_доп-3, α_доп-4= α_доп-5 значення коефіцієнтів підйомної сили с_уа.

5. Розрахувати швидкості горизонтального польоту при кутах атаки α_доп, α_доп-1, ..., α_доп-5

, [м/с].

6. Розрахувати значення вертикального пориву W при відповідних значеннях (перевести значенняв радіани)

, [м/с].

де К_wі= 0,95

7. Згідно вимог АП-25 розрахувати значення індикаторного нормованого пориву вітру W_i для заданої висоти польоту. Перерахувати це значення в дійсне значення поривів вітру

, [м/с].

8. За результатами розрахунків побудувати залежність і по ній визначити значення мінімально допустимої швидкості горизонтального польоту, що відповідає значенню індикаторного пориву вітру на відповідній висоті польоту згідно з АП-25. ( Рис. 4). Розрахунки для відповідної висоти рекомендується зводити в табл. 5

Розрахункова таблиця для визначення мінімально допустимої швидкості на висоті

Н=0-12000 м. К_W=0,85 ρ=1,225 кг/м³

Таблиця 5

Висота	Величина	Прийняті чи отримані дані
	α[град]	20	19	18	17	16	15
	Cy[-]	1,27	1,26	1,25	1,22	1,18	1,1
Н=0 м	VГП[м/с]	76,10	76,40	76,70	77,64	78,94	81,76
	W[м/с]	0,00	1,57	3,15	4,78	6,48	8,39
Н=2000 м	VГП[м/с]	83,95	84,28	84,62	85,65	87,09	90,20
	W[м/с]	0,00	1,73	3,48	5,28	7,15	9,26
Н=4000 м	VГП[м/с]	93,04	93,41	93,78	94,93	96,52	99,97
	W[м/с]	0,00	1,92	3,85	5,85	7,93	10,26
Н=6000 м	VГП[м/с]	103,19	103,6	104,02	105,29	107,06	110,88
	W[м/с]	0,00	2,13	4,27	6,49	8,79	11,38
Н=8000 м	VГП[м/с]	116,15	116,61	117,07	118,51	120,5	124,8
	W[м/с]	0,00	2,39	4,81	7,30	9,9	12,81
Н=10000 м	VГП[м/с]	130,97	131,49	130,02	133,63	135,88	140,73
	W[м/с]	0,00	2,70	5,42	8,23	11,16	14,45
Н=12000 м	VГП[м/с]	150,8	151,39	152	153,86	156,44	162,03
	W[м/с]	0,00	3,11	6,24	9,48	12,85	16,64