Горизонтальный полёт

Влияние условий и параметров полёта на его экономическую эффективность

Наиболее длительный этап полета — как правило горизонтальный полет. Горизонтальным полетом называется движение летательного аппарата относительно воздуха по прямолинейной траектории в горизонтальной плоскости (на постоянной высоте)

нп V ►

y = G условия

P= x установившегося горизонтального полета

2G

Отсюда Vm =

Cy ГП S^

Т. к каждому значению а соответствует единственное значение C у то из вышеприведенной

формулы следует, что для каждой скорости полета соответствует определенное значение угла атаки самолета.

Отсюда можно получить выражение минимальной скорости горизонтального полета:

2 G

Vmin =

Сумах Sf

Учитывая . что Сумах = а крит. то Vmin будет при а крит.

Для обеспечения безопасности полетов (случайное возмущение и самолет вышел на закритические углы) принимают обычно Vmin практ = 1,3 Vmin т. е при а < а крит.

Если у нас установившийся горизонтальный полет, то исходя из постоянства скорости можно получить формулу для силы тяги для горизонтального полета.

f V2 2 G С ха G

л/ /

Ргп = Хгп = Сх а S—- , а т. к Vra = ———— , то Ргп = G—————- где К-качество ВС

2 Су Sf Су к

При расчетах удобно пользоваться графическими зависимостями тяг от скорости и высоты полета (кривые Жуковского).

При горизонтальном полете для ЛА с ТРД основными параметрами, характеризующими полет является высота и скорость, т. к. они однозначно определяют режим работы силовой установки (т. е. тягу и частоту вращения ротера).

Горизонтальный полет самолета с ТВД, у которого программа регулирования режимов C у строится по закону N = Const также характеризуется двумя основными параметрами — высотой и скоростью. Дополнительно режим работы С. У характеризуется положением РУД.

Для поршневых ВС с ВИШ горизонтальный полет задается высотой, скоростью полета и частотой вращения ротера, но т. к. этот параметр зависит от шага винта то дополнительно задается значение наддува Рк.

Т. к горизонтальный полет самолета м. б. длительным, Режимы работы двигателя в горизонтальном полете не должны иметь ограничения по времени работы на них и весь диапазон таких режимов называется крейсерскими режимами полета.

Принято именовать их по величине скорости. Основными режимами крейсерского
полета являются:

-режим максимальной дальности полета, при котором достигается минимальный километровый расход топлива (V Ik min),

-режим максимальной продолжительности полета при котором достигается минимальный часовой расход топлива (V lh min),

Между этими режимами есть ряд промежуточных режимов полета, которые используются в зависимости от конкретных условий и задач полета.

Кроме этого в особых случаях в горизонтальном полете могут использоваться режимы работы СУ с ограничениями по времени работы:

-режим max скорости горизонтального полета V max который достигается при MAX тяге (мощности) СУ

-режим полета, соответствующей Pnom.

Для транспортного самолета основным критерием выбора режима полета является экономическая эффективность полета. Поскольку одной из основных составляющих стоимости полета является стоимость израсходованного топлива, рассмотрим факторы, влияющие на расход топлива в полете

а) влияния скорости полета

как видно Суд. имеет сложную зависимость от скорости полета

V lh min — max продолжительность полета

V Ik min — max дальность полета

тт mT кг

Ck = —; Ch = —; Суд =——— ; I t Нчас Cn

Cn = Суд P Ск =——- 3,6 V

Как видно Суд. Имеет сложную зависимость от скорости полёта V Наиболее эффективным экономическим решением является Vпол. Близкая к Vе к min, т. е при минимальном километровом расходе топлива

б) влияние высоты полета

Изменение высоты полета оказывает существенное влияние на часовой (Сп) и километровый (Ск) расходы топлива. С подъемом на высоту до h =11 км С уд — уменьшается, т. е экономичность двигателя повышается (для ТРД)

hKM

Это объясняется понижением с высотой tH. B., что повышает Пк двигателя. Кроме того падает ^ следовательно падает X, и Рпотр. Уменьшение С уд. вызывает снижение Сн и Ск.

Возрастает и V, а следовательно и а полета.

Наиболее эффективным с экономической точки зрения будет полёт на больших высотах, однако после высоты 11 км. Начинается более резкое падение тяги двигателей, что уже не может компенсироваться снижением остальных параметров. Угол атаки приближается к критическому.

в) влияние массы Л. А.

Изменение

массы Л. А. тоже существенно влияет на и Ск.:

видно, что с увеличением полетной массы возрастает скорость полета (необходимая для удержания Л. А. в воздухе), следовательно возрастает и потребная тяга.

С увеличением массы можно лететь и на прежней скорости, но придется увеличить

Су а путем увеличения а что приведет к возрастанию X и тоже к увеличению Рпотр.

Все это в любом случае приведет к увеличению расхода топлива.

Следует учитывать , что Л. А, летающих на большие расстояния по мере выгорания топлива масса в полете меняется значительно и в связи с этим при расчете полета это должно учитываться.

г) влияние ветра и температуры

Ветер не оказывает влияния на С^ т. к. этот параметр определяется режимом работы двигателя и не связан с перемещением воздуха относительно земли. Т. е ветер не влияет на продолжительность полета, а только на дальность полета

где W — скорость ветра V — скорость полета «+» — ветер попутный

«-»- ветер встречный

Т. е попутный ветер увеличивает дальность полёта, а встречный уменьшает. Влияние температуры определяется

Т Р (Р станд=1,01

Ск = Ch станд ——— .———

Т станд Рстанд (Т станд = 288,15° К)

Т

V=Vct ——— при Р = Const

Т станд

При постоянном давлении с понижением температуры окружающего воздуха двигатель становится более экономичным и увеличивается продолжительность полета. Это объясняется в основном изменением давления воздуха за компрессором

На километровый расход Ck изменение температуры окружающего воздуха

не влияет, т. к. Ck = — и значения числителя и знаменателя изменяются почти в

3,6 V

равной мере.