- •Динамика полета
- •3. Контрольные вопросы 27
- •Лабораторная работа 1. Исследование установившегося набора высоты самолета
- •I. Теоретические основы определения характеристик набора высоты
- •1.1. Уравнения движения и аэродинамические характеристики самолета в полете по наклонной траектории
- •1.2. Характерные режимы набора высоты
- •1.2. К определению Ризб.Max
- •1.3. Влияние высоты на характеристики набора
- •1.4. Барограмма набора высоты
- •2. Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 2. Исследование характеристик разгона и торможения самолета в прямолинейном горизонтальном полете
- •1. Теоретические основы расчета характеристик разгона и торможения самолета
- •2. Порядок проведения расчета характеристик разгона и торможения
- •3. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 3. Исследование характеристик неустановившегося набора высоты
- •1. Теоретические основы расчета характеристик неустановившегося набора высоты
- •2. Порядок проведения расчета характеристик набора высоты при dV/dt0
- •3. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 4. Расчет показателей устойчивости короткопериодического движения самолета
- •1. Теоретические основы
- •1.1. Уравнения возмущенного движения
- •1.2. Анализ уравнений продольного возмущенного движения
- •1.3. Анализ решения системы дифференциальных уравнений возмущенного движения
- •1.5. Короткопериодическое продольное возмущенное движение самолета
- •2. Порядок расчета параметров короткопериодического движения самолета
- •3. Контрольные вопросы
- •Библиографический список
2. Порядок проведения расчета характеристик разгона и торможения
По графикам потребных и располагаемых тяг, полученных в курсовой работе, устанавливается диапазон скоростей от Vmin до Vmax на заданной высоте.
Рекомендуется за максимальное значение скорости принять Vqmax.доп. Так как с учетом эксплуатационных ограничений скорости qпред задается, то имеем, что
.
2. Определить время разгона самолета (2.6) от Vmin до Vqmax.доп на заданных высотах графическим методом с использованием Рп=f (V, Н) и Рр=f (V, Н), приняв dV = (Vqmax.доп – Vmin) /10.
3. Определить путь разгона самолета (2.8) от Vmin теор до Vqmax.доп на заданных высотах графическим методом с использованием Рп=f (V, Н) и Рр=f (V, Н), приняв dV = (Vqmax.доп – Vmin) /10.
4. Проанализировать изменение времени и пути разгона с изменением высоты полета.
3. Контрольные вопросы
Дать определение энергетической высоты.
Почему при определении времени и пути разгона рекомендуют использовать не Vmax , а Vq max.доп?
Как изменяется величина времени разгона с увеличением высоты полета?
Что можно сказать о величинах и VY установившегося набора высоты?
Какую размерность имеет величина ?
Лабораторная работа 3. Исследование характеристик неустановившегося набора высоты
1. Теоретические основы расчета характеристик неустановившегося набора высоты
Схема сил, действующих на самолет в полете по наклонной траектории, показана на рис. 1.1. Уравнения движения для рассматриваемого случая записываются следующим образом:
. (3.1)
После взлета набор высоты турбореактивными самолетами происходит с увеличением скорости полета. Это значит, что энергия двигателей расходуется не только на преодоление лобового сопротивления и увеличение потенциальной энергии, но и на увеличение кинетической энергии. Поэтому изменение энергетической высоты с изменением геометрической высоты запишется так:
. (3.2)
Установим связь между – вертикальной скоростью неустановившегося набора высоты и – скоростью при .
Из первого уравнения системы (3.1) после несложных преобразований с учетом того, что VY=Vsinθ имеем
, (3.3)
где выражение представляет собой nX – коэффициент осевой перегрузки, а первый член уравнения – вертикальная скорость установившегося набора высоты или . Тогда
= –VnX. (3.4)
Оценим влияние изменения кинетической энергии на величину с помощью ряда вспомогательных преобразований:
,
где и тогда получим, что
.
С учетом уравнения (3.4) вертикальная скорость неустановившегося набора высоты принимает вид
, (3.5)
где второе слагаемое в знаменателе определяет скорость изменения с высотой удельной кинетической энергии самолета.
Уравнения (3.2) и (3.5) определяют зависимость вертикальной скорости от изменения энергетической высоты
. (3.6)
Из уравнений (3.2) и (3.6) видно, что с увеличением скорости при наборе высоты (dHэ/dH)>1, а < .
Определим время подъема самолета с высоты Н1 на высоту Н2. Скорости полета на этих высотах соответственно равны V1 и V2. На отрезке dl самолет совершает работу, которая равна изменению полной энергии самолета, т.е. имеем
.
Разделим обе части уравнения на вес G и получим выражение для изменения удельной энергии (или энергетической высоты):
,
где dl=Vdt и тогда
или , откуда
. (3.7)
Получим, что и в случае неустановившегося набора высоты расчет времени подъема производится не по истинной вертикальной скорости , а по , которая практически может быть достигнута только при прямолинейном установившемся наборе высоты.
Тогда путь, пройденный самолетом при наборе высоты, выразится интегралом
. (3.8)
Можно определить путь при неустановившемся наборе высоты и из треугольника скоростей:
или
. (3.9)
Интегралы (3.7), (3.8) и (3.9) решаются приближенно численным или графическим методом, но для этого должна быть задана программа полета на рассматриваемом этапе: типовая - из условий применения самолета или наивыгоднейшая – оптимальная по рассматриваемому показателю программы полета.
Наиболее распространенная форма представления программы полета на прямолинейном участке – задание профиля набора, т.е. зависимость скорости от высоты V(Н). Тогда для каждой текущей высоты имеем, что (графически или через приращения ΔV и ΔH). Из первого уравнения системы (3.1) с учетом преобразования
можно найти
; (3.10)
, (3.11)
где величиной χ обозначено выражение
.
Приближенно все характеристики неустановившегося прямолинейного набора высоты можно рассчитать при заданном используя диаграммы потребных и располагаемых тяг для горизонтального установившегося полета.