ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ. И ВЕРТИКАЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ И ПОТОЛКА САМОЛЕТА

§ 1. ПРОВЕДЕНИЕ ПОЛЕТОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Гтах И Vy тах

Максимальной горизонтальной скоростью самолета Утах на данной высоте Н называется скорость установившегося прямо­линейного горизонтального полета при установившемся режиме работы двигателя с наибольшей допустимой мощностью или тя­гой. В дальнейшем эту скорость мы сокращенно будем называть максимальной скоростью. При полете на максимальной скорости располагаемая мощность или тяга двигателя равна мощности или тяге, потребной для горизонтального полета.

Вертикальной скоростью самолета Vy называется проекция скорости V самолета по траектории на вертикаль. Если угол ка­сательной к траектории с горизонтом обозначить через 0, то, как это видно из скоростного треугольника, изображенного на фиг. 8. 1,

Vv = VslnQ = —

у dz

Как известно из курсов аэродинамического расчета самоле­тов, если пренебречь силами инерции, действующими на самолет при наборе высоты, то максимальная вертикальная скорость Vy шах на данной высоте Н получается при установившемся ре­жиме работы двигателя с наибольшей допустимой тягой или мощностью в случае полета на таком угле атаки, при котором избыток мощности на данной высоте является наибольшим. Из формулы (8.1) следует, что

(8.2)

Интегрируя в пределах от Н=О до Н, получим, что время набо­ра высоты Н равно

Очевидно, что время набора высоты т будет наименьшим, если в процессе непрерывного набора изменять скорость полета та­ким образом, чтобы на каждой высоте Я вертикальная скорость была бы наибольшей и равнялась Vy max) СЛеДОВаТеЛЬНО,

(8- 3)

Теоретическим потолком самолета ЯтеоР называет* ся та предельная высота, на которой еще возможен горизон­тальный полет самолета при работе двигателя на полном газе.

При полете на теоретическом потолке Vy max О, время набора высоты, соответствующей теоретическому потолку, равно б е с к о — нечности. В связи с этим вводится понятие практическо­го потолка Япракт, соответствующего высоте, на которой максимальная вертикальная скорость равна 0,5 м/сек.

Максимальная горизонтальная и вертикальная скорости на разных высотах, а также потолок принадлежат к наиболее важ­ным летным характеристикам самолета, играющим большую роль в оценке его тактических свойств при сравнении с другими однотипными машинами. Вследствие этого принято при летных испытаниях нового опытного самолета, а также при контрольных испытаниях серийных самолетов определять Ушах и Vj/ max на ряде высот.

При проведении испытательных полетов для определения максимальных горизонтальных и вертикальных скоростей на раз­ных высотах необходимо обращать особое внимание на тща­тельную подготовку самолета и соблюдение требуемых условий испытаний в отношении номинальных (или форсированных) ре­жимов работы двигателей, веса самолета, состояния его аэро­динамической формы и т. д. (см. гл. И),

Все визуальные и самопишущие приборы должны быть пред­варительно протарированы в приборной лаборатории. Высото­мер на земле регулируется при помощи кремальеры таким обра­зом, чтобы в окошке против риски было число» 760. Последнее необходимо для того, чтобы по показанию высотомера и по его лабораторной тарировке; которая производится при положении риски на отметке 760, можно было определить барометрическую высоту полета.

Для измерения максимальной скорости летчик на нескольких заданных высотах выполняет горизонтальные «площадки», на которых после разгона самолета и достижения установившейся скорости производится горизонтальный полет на режиме работы двигателя на полном газе.

Для получения нужной точности при определении максималь­ной скорости необходимо придерживаться следующих правил. Полет на площадке должен быть строго горизонталь — н ы м, причем горизонтальность его летчик контролирует по двухстрелочному высотомеру или статоскопу. Наличие незначи­тельного снижения или подъема приводит к довольно существен­ной погрешности, как в этом легко убедиться из следующих со­ображений. Пусть на площадке вместо горизонтального полета самолет идет с подъемом или снижением, при которых угол тра­ектории полета с горизонтом равен ©. В этом случае лобовое со­противление будет уравновешиваться тягой двигателя, уменьшен­ной или увеличенной на величину проекции веса на направление траектории полета, т. е. на Gsin0, или, приближенно, на G0, где 0 берется в радианах. В горизонтальном полете скорость в первом приближении можно считать пропорциональной корню квадратному из тяги; следовательно, ошибка в тяге на 2,0/о при­ведет к ошибке в скорости примерно на Г°/о.

Найдем, при какой величине угла 0 скорость при одинако­вом режиме работы двигателя изменится на Г0/©; очевидно, что в этом случае

G 0 = 0,02Р

или

в = 0,02—,

G

где Р — тяга двигателя. Приняв, например, для современных

самолетов с ТРД для средних высот полета — =0,4, получим,

G

что ошибка в скорости в Г0/© возникает при угле 0=0,02-0,4= = 0,008 радианов ^0,5°. При полете самолета со скоростью 720 км/час, т. е. 200 м/сек, набор или потеря высоты при таком угле 0 составит за минуту 96 м. Таким образом строгое соблю­дение горизонтальности полета является необходимым условием для точного определения максимальной скорости-

Для получения достаточно — точных результатов при опреде­лении максимальной скорости летчик при разгоне самолета на площадке после дачи полного газа должен вести самолет по горизонтали в течение достаточно длительного времени с тем, чтобы замер максимальной скорости производился на установив­шемся режиме полета. Принято считать, что после дачи полного газа продолжительность полета по горизонтали должна быть не менее 5 мин., причем н е менее 2 мин. должно прихо­диться на установившийся режим.

В некоторых случаях, с целью сокращения времени на раз­гон по горизонтали, выход на скоростную площадку совершает­ся сразг о на на полном газе при снижении. При этом выход на заданную высоту производится на скорости, близ­кой к ожидаемой максимальной скорости. Однако и в этом слу­чае продолжительность площадки должна быть достаточной для достижения установившегося режима полета и установившегося теплового режима работы двигателя.

Записи показаний приборов, а также температуры наруж­ного воздуха летчик производит в конце площадки. Вследствие большой инертности термометров нельзя произво­дить измерение температуры при снижении или подъеме. Запись температуры воздуха на площадке следует производить не ранее, чем после 3 мин. установившегося режима полета. При большом количестве одновременно испытываемых самолетов, а также в случае испытаний нового самолета с малой продолжи­тельностью полета целесообразно для замера температур по вы­сотам использовать специальный вспомогательный са­молет.

При обработке результатов испытаний для каждой скорост­ной площадки определяются по тарировочным кривым показа­ния самописцев: высота по барографу Не (#пр), скорость по спи — дографу Усп(Кпр) и температура воздуха /пр по термографу или по записи летчика. После этого определяют по методам, изло­женным в гл. V, следующие величины для данной скоростной площадки:

н, ф или рф — истинную барометрическую высоту или истинное давление на площадке:

ІЛз. ф —земную индикаторную скорость;

Мф —фактическое число М полета;

Тф —фактическую температуру воздуха;

Уф — фактическую воздушную скорость.

После определения указанных величин для каждой скорост­ной площадки приводят полученные фактические максимальные скорости к стандартным атмосферным условиям. Так как спосо­бы приведения различны для самолетов с разного типа двигате­лями, то мы в дальнейшем рассмотрим приведение к стандарт­ным условиям отдельно для самолетов с каждым типом двига­теля (см. главы IX, X и XI).

Для определения максимальных вертикальных скоростей по высотам, времени набора высоты и потолка самолета произво­дятся специальные полеты, которые обычно называют полета­ми на скороподъемность. В этих полетах после взлета летчик на малой высоте разгоняет самолет до достиже­ния заданной скорости по прибору, после чего производится н е — прерывный набор высоты до практического потолка при работе двигателя на полном газе. Набор высоты производится на заданных для каждой высоты наивыгоднейших приборных скоростях, причем изменение скорости набора про­изводится обычно ступеньками через каждые 500 или 1000 м.

На самолетах с малым запасом топлива определение скоро­подъемности и определение максимальных горизонтальных ско­ростей производится в разных полетах. На самолетах с доста­точным запасом топлива оба задания объединяются: после до­стижения практического потолка летчик в том же полете при снижении выполняет на ряде высот горизонтальные площадки для определения максимальных горизонтальных скоростей.

Если в процессе эксплоатации самолета возможно значитель­ное изменение его взлетного веса, то полеты на скороподъем­ность следует провести при двух взлетных весах, со­ответствующих основному и перегрузочному варианту.

Перед полетом на скороподъемность необходимо провести специальный полет для экспериментального определения наивыгоднейших скоростей на­бора высоты. Прежде чем переходить к описанию этого по­лета выведем формулы для расчета вертикальной скорости и наивыгоднейших скоростей набора.