Перегрузка в самолете

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕГРУЗКИ

Перегрузкой называется отношение равнодействующей всех сил (кроме веса), действующих на самолет, к весу самолета.

В связанной системе координат определены перегрузки:

nх- продольная перегрузка; nу- нормальная перегрузка; nz — боковая перегрузка.

Полная перегрузка определяется по формуле

(11.2)

Продольная перегрузка nх возникает при изменении тяги двигателя и лобового сопротивления.

Если тяга двигателя больше лобового сопротивления, то перегрузка положительная. Если же величина лобового сопротивления больше силы тяги двигателя, то перегрузка отрицательная.

Продольная перегрузка определяется по формуле

(11.3)

Боковая перегрузка nz возникает при полете самолета со скольжением. Но по величине боковая аэродинамическая сила Z очень мала. Поэтому в расчетах боковую перегрузку принимают равной нулю. Боковая перегрузка определяется по формуле

(11.4)

Выполнение фигур пилотажа в основном сопровождается возникновением больших нормальных перегрузок.

Нормальной перегрузкой nу называется отношение подъемной силы к весу самолета и определяется по формуле

(11.5)

Нормальная перегрузка, как видно из формулы (11.5), создается подъемной силой. В горизонтальном полете при спокойной атмосфере подъемная сила равна весу самолета, следовательно, перегрузка будет равна единице:

откуда

Рис. 6 Действие центробежной силы инерции на летчика а — при резком увеличении угла атаки, б — при резком уменьшении угла атаки

В криволинейном полете, когда подъемная сила становится больше веса самолета, перегрузка будет больше единицы.

При движении самолета по криволинейной траектории центростремительной силой является, как уже говорилось, подъемная сила, т. е.

давление воздуха на крылья. При этом величине центростремительной силы всегда сопутствует равная, но противоположная по направлению центробежная сила инерции, которая выражается силой давления крыльев на воздух. Причем центробежная сила действует подобно весу (массе), а так как она всегда равна центростремительной силе, то при увеличении последней возрастает во столько же раз. Таким образом, аэродинамическая перегрузка подобна увеличению веса самолета (летчика).

При появлении перегрузки летчику кажется, что его тело стало тяжелее.

Нормальная перегрузка делится на положительную и отрицательную. Когда перегрузка прижимает летчика к сиденью, то эта перегрузкаположительная, если же отделяет его от сиденья и удерживает на привязных ремнях -отрицательная(Рис. 6).

В первом случае кровь будет отливать от головы к ногам, во втором случае — приливать к голове.

Как уже говорилось, увеличение подъемной силы в криволинейном движении равносильно увеличению веса самолета на ту же величину, тогда

(11.6)

откуда

(11.7)

где nур — располагаемая перегрузка.

Из формулы (11.7) видно, что величина располагаемой перегрузки определяется запасом коэффициентов подъемной силы (запасов углов атаки) от потребного для горизонтального полета до его безопасного значения (СуТР или СуКР).

Максимально возможная нормальная перегрузка может быть получена тогда, когда в полете на данной скорости и высоте полета будут полностью использованы возможности самолета по созданию подъемной силы. Эту перегрузку можно получить в том случае, когда самолет резко (без заметного уменьшения скорости полета) выводится на Су=Су макс:

(11.8)

Однако до такой перегрузки нежелательно доводить самолет, так как произойдет потеря устойчивости и срыв в штопор или штопорное вращение. По этой причине не рекомендуется на больших скоростях полета, особенно при выходе из пикирования, отклонять резко ручку управления на себя. Поэтому максимально возможную или располагаемую перегрузку принимают меньшей по величине, чтобы предупредить выход самолета на режим тряски. Формула определения этой перегрузки имеет вид

(11.9)

Для самолетов Як-52 и Як-55 графические зависимости располагаемых перегрузок от скорости полета показаны на Рис. 7, Рис. 8. При выполнении полетов на самолетах Як-52 и Як-55 располагаемая нормальная перегрузка в основном ограничена по прочностным характеристикам самолета.

Максимально допустимая эксплуатационная перегрузка для самолета Як-52:

с колесным шасси:

положительная +7;

отрицательная -5;

с лыжным шасси:

положительная +5;

отрицательная -3.

Максимально допустимая эксплуатационная перегрузка для самолета Як-55:

в тренировочном варианте:

положительная +9;

отрицательная -6;

в перегоночном варианте:

положительная +5;

отрицательная -3.

Рис. 7 Располагаемые перегрузки самолета Як-52 при Н=1000 м Рис. 8 Располагаемые перегрузки самолета Як-55 при Н=1000 м

Превышение в полете этих перегрузок запрещается, так как могут появиться остаточные деформации в конструкции самолета.

При выполнении установившихся криволинейных маневров перегрузка зависит от запаса тяги силовой установки. Запас тяги определяется из условия сохранения заданной скорости в течение всего маневра.

Предельной перегрузкой по располагаемой тягеnуПРЕД называется наибольшая перегрузка, при которой тяга силовой установки еще уравновешивает лобовое сопротивление. Она определяется по формуле

(11.10)

Предельная по располагаемой тяге перегрузка зависит от скорости и высоты полета, так как вышеуказанные факторы влияют на располагаемую тягу Рр и от скорости аэродинамическое качество К. Для расчета зависимости nуПРЕД V необходимо иметь кривые Рр (V)для различных высот и сетку поляр.

Для каждого значения скорости с кривой Рр (V) снимают значения располагаемой тяги, определяют с поляры для соответствующей скорости V снимают величину коэффициента Су и рассчитывают по формуле (11.10).

При маневрировании в горизонтальной плоскости с перегрузкой меньше располагаемой, но более предельной по тяге самолет будет терять скорость или высоту полета.

Дата добавления: 2016-08-23; просмотров: 7144;

Статья небезынтересная, но очень спорная.

Хотя разумное зерно в этом предложении есть, т.к. в годы Второй Мировой летчики-истребители как можно туже затягивали на животе ремень перед вылетом.
Почему компенсировать перегрузку нельзя просто изменив положение тела летчика относительно суммарного вектора инерциальных сил?
Известно, что в конце Второй Мировой Войны в ЛИИ отрабатывали отклоняемую спинку кресла для маневрирования с большими перегрузками на Ла-5.
Это же делали немцы, которые затем положили летчика внутри кабины навзничь на живот, чем снизили лобовое сопротивление из-за уменьшения диаметра поперечного сечения фюзеляжа и достигли переносимости перегрузок в 14 ед на время до 60 с. В 1960-х у нас в стране при размещении лежа на спине под углом 78-80 градусов к вектору инерциальных сил достигли переносимости перегрузки 26 ед, а в 1970-х на тех же принципах разрабатывалось кресло изменяемой геометри, успешно прошедшее лабораторные испытания.
Другой универсальный вариант компенсации высоких перегрузок методом полного погружения предлагал К.Э. Циолковский и его также предполагали применить немцы на своих перспективных реактивных истребителях конца Войны (залив кабину водой и погрузив в нее по шею пилота). В лабораторных исследованиях на центрифуге метод полного погружения испробовал в США биофизик Gray полностью погрузившись в воду и дыша под избыточным давлением в легких при перегрузках до 31 ед. В 1980-х у нас под руководством А.С. Барера провели аналогичные исследования, но без избыточного давления в легких и столкнулись с проблемами дыхания при больших перегрузках.
Следует заметить, что и сейчас серийно выпускается германской фирмой гидравлический противоперегрузочный костюм Libella, опирающйся на тот же принцип, но имеющий минимальный объем заполнения жидкостью и не требующий соединения с бортом самолета. Однако, пневматический противоперегрузочный костюм с автоматом давления как компенсатор перегрузок — это хорошо, но без него все же летать комфортнее и управлять самолетом легче.

Добавить комментарий

Закрыть меню