- •Лабораторная работа
- •Модели для оценки нагрузок, действующих на летательные аппараты
- •Теоретическая часть
- •5.2. Моделирование нагрузок, действующих на летательный аппарат
- •5.2.1. Этапы эксплуатации летательных аппаратов
- •5.2.2. Нагрузки, действующие на летательный аппарат
- •5.2.3. Классификация нагрузок
- •5.2.4. Перегрузки
- •4.2.5. Перегрузки, действующие на летательный аппарат и человека
- •5.2.6. Поперечные перегрузки, действующие на крылатый летательный аппарат
- •5.2.7. Фигуры высшего пилотажа и перегрузки, возникающие при их выполнении
- •5.2.8. Перегрузки, действующие на рн
- •5.2.9. Типовые задачи по определению перегрузок
- •Список использованных источников
5.2.6. Поперечные перегрузки, действующие на крылатый летательный аппарат
Для летательных аппаратов типа самолетов и крылатых ракет характерны большие поперечные перегрузки . Эти перегрузки существенно зависят от скорости и траектории полета летательного аппарата и местоположения его на этой траектории.
Рассмотрим, как определяется поперечная перегрузка крылатого летательного аппарата при выполнении фигуры высшего пилотажа, которая называется петлей Нестерова. Схема летательного аппарата, силы приложенные к нему, координаты и геометрические параметры траектории показаны на рис.5.4.
Рис.5.4. К выводу зависимости перегрузки
На летательный аппарат действует подъемная сила и сила тяжести G (рассматриваем только силы, имеющие проекции на ось ). Суммарная сила составляет:
. (5.1)
Эта сила приводит к искривлению траектории и равна
, (5.2)
где m- масса ЛА, V –его скорость.
Приравнивая правые части выражений (1) и (2), получаем
, (5.3) откуда находим подъемную силу
. (5.4)
Поделим обе части уравнения на величину , где - ускорение силы тяжести Земли, получим величину перегрузки:
. (5.5)
Это и есть выражение для определения поперечной перегрузки, действующей на летательный аппарат.
Получим формулу для расчета поперечной перегрузки при полете крылатого летательного аппарата по траектории с обратной кривизной, как это изображено на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Схема для определения перегрузки при полете летательного аппарата по траектории с обратной кривизной
Учитывая, что направление подъемной силы противоположно направлению оси , и проводя преобразования, аналогичные (5.1) - (5.5), можно получить следующее выражение для определения перегрузки:
.
5.2.7. Фигуры высшего пилотажа и перегрузки, возникающие при их выполнении
Перегрузки, возникающие при выполнении петли Нестерова, как правило, составляют 3...6 единиц. При выполнении других фигур перегрузки могут быть самыми разнообразными (как положительными, так и отрицательными). На рис.5.6 приведены некоторые фигуры высшего пилотажа, а в таблице 1 название этих фигур и типовые значения перегрузок.
Рис. 5.6. Фигуры высшего пилотажа
Таблица № 1.
Фигуры высшего пилотажа и перегрузки
Номер фигуры на рисунке |
Наименование фигуры |
Величина перегрузки, ед. |
1 |
Вираж |
3 - 5 |
2 |
Боевой разворот |
3 – 6 |
3 |
Бочка |
4 – 5 |
4 |
Петля Нестерова |
3 – 6 |
5 |
Полупетля с переворотом |
4 - 5 |
6 |
Штопор |
2 – 3 |
7 |
Пикирование |
6 - 9 |
Следует отметить, что перегрузка отдельных частей ЛА существенно зависит не только от движения летательного аппарата как материальной точки (с массой, сосредоточенной в центре масс), но и от вращательного движения относительно центра масс. При этом перегрузка зависит от углового ускорения и расстояния рассматриваемого элемента от центра масс.