ДИПЛОМ

Қозғалытқыштың тарту күші P — бұл жанармайдың жануы арқылы қозғалтқышта пайда болатын реактивті күш. Қозғалткыштың тарту күшінің векторы ұшақ симметриясының тік жазықтығында орналасады, және P тарту күші қозғалтқыштың орналасу бұрышына дв бұрыш жасап орналасады.[14]

15-сурет. тарту күшінің жылдамдық кординат жүйесіндегі берілісі

Тарту күші векторы мен жылдамдық векторының сәйкессіздігі

немесе траекториялық крдинат жүйесінде (олар бір-бірне анықталуы бойынша сәйкес келеді) тарту күшінің әр түрлілігі әсер етеді және ауаның кедергісі ;бойынша жылдамдық кординат жүйесі — көтеру күшінің қосындысы

21

кординат жүйесі — жанды күштердің қосындысына тең. (аэродинамикалық Za и реактивті Рβ, т.е. Za — Рβ); Oyg өсі жерлік кординат жүйесі— ауырлық күші G, ыңғайлы болу үшін оны жоғары бағыттаймыз минус таңбасымен.[15]

16-сурет. жылдамдық кординат жүйесіндегі ұшатын апаратқа әсер ететін барлық күштер

(16суретке) қарай отырып траекториялық кординат жүйесіндегі ұшаққа әсер ететін күштердің проекциялары:

Апаратқа әсер ететін күштерді анықтағаннан кейін, апараттың массалар центрінің қозғалыс теңдеуін құруға болады. Бұл теңдеуді құру үшін механикадан жүйедегі қозғалыстар санының Q өзгерісі теоремасын пайдаланамыз. Оған сәйкес жүйедегі қозғалыстар саны Q дан уақыт бойынша алынған туынды жүйеге әсер етуші барлық күштердің қосындысына тең:

Ұшақ массасы өзгермелі жүйе болып табылады,бірақ біз осы жұмыста оны массасы тұрақты деп қарастырамыз. Ол ұшу барысында сырттан ешқандай масса қосылмайды, және іштен ештеңе шығарылмайды деп есептейік.

Енды (9) теңдеудің сол жағын былай өзгертеміз:

Қозғалысты абсолютты кординат жүйесінде емес салыстырмалы кординат жүйесінде қарастырамыз. Салыстырмалы кординат жүйесі ретінде траекториялық кординат жүйесін аламыз:

mV a cos FZk (Ya P p ) sin a (Z a P ) cos a ;

(11)жүйесі ұшақ жылдамдығы мен күштер арасындағы байланысты корсетеді.

Ұшақтың қозғалыс теңдеуі — бұл он екі дифференцияльды теңдеуден тұратын жүйе:

-ұшақтың жылдамдық векторының бағыты мен шамасын анықтайтын –күш теңдеулері (11):

- ұшақтың жерге қатысты орналасуы – сызықты жылдамдықтың кинематикалық байланыс теңдеулері :

- бұрыштық жылдамдықтың бағыты және шамасын анықтайтын – момент теңдеулері :

23

Мұндағы алдыңғы алты теңдеу - ұшақтың ілгерлемелі қозғалысын сипаттайды,екыншы алты теңдеу –ұшақтың айналмалы қозғалысын сипаттайды. Бұл – құрамында айнымалы коэффиценттері бар сызықты емес дифференцияльдық теңдеулер жүйесі,бірақ бұл жүйедегі айнымалылар саны теңдеулер санынан асып кетеді,себебі жүйе тұйықталмаған болып табылады.

[15]

24

3.Ұшақтың массалар центірінің горизонталь жазықтыққа бұрыш жасай қозғалысы

Ұшақ кеңістікте аэродинамикалык күш R ,тарту күші P және ауырлық күші G әсерінен қозғалысқа түседі. Аэродинаммикалық күш ұшақтың қасиеттеріне байланысыты, тарту күші ұшақтың қозғалтқышынан пайда болады. P векторы әдетте ұшақ жазықтығына аздаған бұрыш жасап орналасады,ол жайлы жоғарыда толықтай айтылды. Ұшақтың ұшу процесін бірнеше этапқа бөліп қарастыруға болады: жерден көтерілу , биіктік жинау , горизонтальді ұшу , төмен түсу және қону. Ұшақ тағыда басқа ұшу маневрларын жасауға қауқарлы, бірақ бұл жұмыста біз тек горизонталь жазықтыққа тұрақты бұрыш жасай қозғалысын ғана қарастырамыз. Яғни ұшақтың горизонталь жазықтықпен ұшып келе жатып көтерілуі мен құлдырау қозғалысын қарастырамыз.

Тұрақтандырылған горизонталь ұшу – ұшақтың түзусызықты тұрақты жылдамдықта және биіктікте қозғалысы(17-сурет). Ұшақтың массалар центрінің қозғалыс теңдеуі келесідей жазылады:

Атака бұрышы аз болғандықтан ( = 1, = 0), бұл теңдеуді қысқартып:

H const; P X a ;

Vconst;G Ya

M 0;

17.сурет тұрақтандырылған горизонталь ұшу кезінде ұшаққа әсер етуші күштер

25

болады. Ауырлық күші G = mg (мұндағы m – ұшақ массасы, ал g – еркін құлау үдеуі), осыдан:

Енды бұл формуладан горизонталь ұшуға қажетті жылдамдықты табуға болады:

Бұл формаладан көргеніміздей гризонталь ұшудың жылдамдығы Vгп ұшақтың массасынан m,ауаның тығыздығынан ,қанаттарының ауданынан кр және көтеру күшінің коэффициентінен тура байланысты екенін көруге болады −атака бұрышына тікелей байланысты болғандықтан,ар түрлі горизонталь жылдамдықтың өзіне тән атака бұрышы болады. Сондықтан ұшқыш орнықты горизонталь ұшуды орындау үшін апаратқа тиісті тарту күші мен атака бұрышын береді.

3.1 ұшаққа көтерілу кезінде әсер ететін күштер,көтерілуге

қажетті Рк , Vк және Nк

Тұрақтандырылған көтерілу – ұшақтың горизонталь жазықтықпен белгілі бұрышты сақтай жоғары қарай түзусызықты, тұрақты жылдамдықпен қозғалысы. Орнықты көтерілу кезінде ұшаққа әсер ететін күштердің схемасы төменде көрсетілген. Көтерілу кезінде атака бұрышы аз мәнді деп аламыз, бұл жағдайда қозғалыс теңдеуі мына түрге енеді.

26

18-сурет.орнықты көтерілу кезінде ұшаққа әсер ететін күштер

Ұшақтың негізгі характеристикасы ретінде көтерілу жылдамдығы есептеледі –

Егер ұшақ қозғалысы тұрақтандырылған болса, күштермен моменттер теңескен жағдайда, онда барлық күштер ұшақтың массалар центрінде орналасқан деп есептеуге болады. Апараттың түзусызықты көтерілуі үшін төмендегі теңдіктер орындалуы керек:

Көтерілу тұрақты жылдамдықпен өтуі үшін,көтерілу траекториясы бойындағы күштер тең әсерлі болуы керек:

Егер күштердің кез-келген біреуінің сандық мәні өзгерсе, онда басқаларыда өзгереді. Жоғарыдағы теңдеулерді талдай отырып, келесі тұжырымға келуге болады:

−Бірдей мәнді атака бұрышы кезінде ауаның көтеру күші горизонталь жазықтыққа қарағанда, көтерілу кезінде аз болады, себебі бұл жағдайда ол ауырлық күшінің бір бөлігін ғана теңестіреді mg cos β ;

−Тарту күші көтерілу кезінде горизонталь жазық бойымен ұшудан қарағанда үлкен мәнге ие, себебі ол тек ауаның кедергі күші ғана емес ауырлық

27

Азаматтық саладағы ұшақтардың көтерілу бұрыштары 13 – 15° градустан аспайды, сондықтан көтерілу үшін қажет жылдамдық горизонталь жазықтықпен ұшу кезіндегі жылдамдыққа тең деп есептеуге болады:

Көтерілуге қажетті тарту күшінің мәнін қозғалыстың бірқалыптылығы шартымен анықтауға болады(2.11)

Қозғалытқыштың максимальді жұмысы кезінде,яғни артық тарту күшінің жоқ кезінде = 0, көтерілу мүмкін емес. Көтерілу үшін керек қуатты келесідей анықтауға болады:

3.2 Көтерілудің негізгі сипаттамалары. Көтерілуге эксплутациялық факторлардың әсері

Көтерілудің негізгі сипаттамалары:

−Көтерілу бұрышы к (траекторияның бұрылу бұрышы);

−вертикальная скорость Vy.

(12)формуладан көтерілу бұрышын табуға арналған формуланы аламыз:

(12) формуланы талдай отырып,келесідей тұжырымға келуге болады: - көтерілу бұрышы артады, Pк артқанда және PГ азайғанда (Х):

-ұшақтың массасы артқанда көтерілу бұрышы азаяды;

-көтерілу бұрышы максимальді болады, қосалқы тарту күші максималді кезде.

Көтерілу вертикальді жылдамдығы Vy дегеніміз ұшақтың 1 секундта өткен биіктікті айтады,және оны келесідей анықтаймыз:

−Вертикальды жылдамдық артады,тарту куаты арткан кезде және ұшақтың кедергі күші азайған кезде;

−Вертикальді жылдамдық азаяды масса артқан кезде;

−Вертикальді жылдамдық азаяды, биіктік артқан кезде;

−Вертикальді жылдамдық азаяды, температура артқан кезде,мысалы температура 10° артқанда Vy 10 – 15% кемиді;

−Вертикальді жылдамдық артады, ұшақтың аэродинамикалық тиімділігі артқанда;

−Вертикальді жылдамдық азаяды,ұшақтың массасы артса,мысалы: масса

1% артса,Vy орта есеппен 2 – 3% төмендейді.

Вертикальді жылдамдық 0,5 м/с қа тең болатын биіктік , практикалық биіктік деп аталады. Көтерілудің сипаттамасы ретінде көбінде көтерілу градиенті η пайдаланылады:

3.5 Ұшақтың орнықты төмендеуі кезінде әсер етуші күштер, құлдырауға қажетті Рm , Vm және Nm

Түзусызықты орнықты төмендеу – ұшақтың горизонталь жазықтыққа тұрақты бұрышпен жылдамдықта түзу сызықты төмендеуі. 41-сутетте ұшаққа құлдырау кезінде әсер ететін күштер схемасы көрсетілген .

29

16-сурет. Орнықты құлдырау кезінде ұшаққа әсер ететін күштер схемасы

Түзусызықты орнықты төмендеу кезіндегі қозғалыс теңдеуі келесідей болады (атака бұрышы аз болғандықтан ескерілмейді):

(55) теңдеуден көргеніміздей орнықты құлдырау ( < ) егер тарту күші ауаның кедергі күшінен аз болған жағдайда ғана орындалады. Әдетте құлдырау аз тарту күшімен немесе қозғалытқышты толық өшіру арқылы жасалады, P = 0, бұл режим қонуды жоспарлау деп атайды. Ұшақтың төмендеуі кезінде қозғалытқыштың тарту күші нөльге тең деп есептеуге болады, себебі ұшақ бұл кезде қозғалытқыштарын іске қоспайды, немесе аз тарту күшін пайдаланады, практикалық тұрғыда ол нөльге тең.

Төмендеу дегеніміз –ұшақтың иілген траектория бойымен түзусызықты, бірқалыпты қозғалысы. Төмендеу кезінде горизонталь жазықтықпен траектория арасында пайда болатын бұрыш төмендеу бұрышы деп аталады. Төмендеу кезінде ұшаққа келесі күштер әсер етеді:

тұрақтандырылған құлдырау үшін келесідей шарттар орындалуы керек :

X a mg sin т 0;V const;

(33)

Ya mg cos т 0; const;

30