СКОРОСТЬ И ВЫСОТА ПОЛЕТА

Знание скорости и высоты полета необходимо для пилотирова­ния и вертолетовождения: по скорости при пилотировании опреде­ляются элементы маневра, по высоте — выдерживается заданный эшелон. При решении задач навигации по скорости определяется время полета вертолета из одной точки в другую, по высоте — данные для прицеливания, безопасность от столкновения с пре­пятствиями и земной поверхностью.

§ 1. Скорость полета, методы ее измерения

В вертолетовождении различают скорости воздушную, путевую и вертикальную. Скорость перемещения вертолета относительно воздушной среды называется истинной воздушной ско­ростью Гист. Вертолет приобретает эту скорость за счет тяги несущего винта. Ее величина зависит от аэродинамических ка­честв вертолета, его полетной массы и плотности воздуха. Она ис­пользуется в расчетах для целей вертолетовождения.

На вертолетах воздушная скорость измеряется с помощью пилотажного прибора указателя скорости УС-250, -350, -450. Показания прибора принято обозначать Упр, они не всегда совпа­дают со значением истинной воздушной скорости. При пилотиро­вании на основании этих показаний выдерживается заданный ре­жим полета, выполняются элементы маневра.

Известно, что воздушная среда перемещается относительно земли со скоростью ветра, увлекая летящий вертолет. Из-за влия­ния ветра его скорость относительно земли не будет совпадать со значением истинной воздушной скорости. Скорость перемещения вертолета относительно земной поверхности называется путе­вой скоростью W. Она зависит от истинной воздушной ско­рости, направления и скорости ветра. Путевая скорость измеряет­ся специальными устройствами или рассчитывается. Воздуш­ная и путевая скорости измеряются в километрах в час.

Скорость набора высоты и снижения называется верти­кальной скоростью VB, измеряется она в метрах в се­кунду.

Скорость — величина векторная. В вертолетовождении принята считать, что вектор воздушной скорости совпадает с продольной осью вертолета и лежит в горизонтальной плоскости, при этом не учитывается их расхождение на угол атаки и скольжения. Не рассматривается возможность вертолета перемещаться в стороны и назад. Измерение воздушной скорости осуществляется аэроди­намическим методом.

Аэродинамический метод измерения воздушной скорости осно­ван на замере скоростного напора воздуха q — разности полного — давления набегающего потока воздуха ри и статического рст, вос­принимаемых приемником воздушных давлений (ПВД). Полное давление поступает в манометрическую коробку, а статическое — в герметический корпус указателя скорости (рис. 3.1). Так как Рп>Рст, манометрическая коробка расширяется пропорционально величине скоростного напора на высоте полета, который связан со скоростью (У) отношением q = рн1/2/2, где ря—массовая плот­ность воздуха на высоте полета. Расширение передается на стрел­ку указателя скорости, шкала которого проградуирована в кило­метрах в час. Таким образом, воздушная скорость определяется путем замера скоростного напора.

Из формулы видно, что скоростной напор зависит не только от скорости, но и от плотности воздуха на высоте полета Н. Соглас­но уравнению состояния газов ря = Ря/£Я7я, т. е. плотность воз­духа в свою очередь зависит от величины статического давления (Рн= Рст)» ускорения свободного падения (g), газовой постоянной R и абсолютной температуры воздуха Тн на высоте измерения скорости. Шкала указателя скорости градуируется для стандарт­
ных условий — учета плотности воздуха ро — на уровне 760 мм рт. ст. при абсолютной температуре воздуха Г0 = 288 К.

Если значение плотности воздуха подставить в формулу ско­ростного напора и решить ее относительно V, можно определить воздушную скорость:

(3.1)

Известно, что с подъемом на высоту плотность воздуха умень­шается (падает давление и изменяется температура), показания прибора на высоте будут занижены, т. е. УПр<Уист. Несовпадение значений показания прибора с истинной воздушной скоростью с точки зрения пилотирования не является недостатком, так как это показание позволяет судить о величине подъемной силы, вы­держивать режимы полета. Чтобы получить значение истинной воздушной скорости на высоте полета, зная показание прибора, следует учесть изменение плотности воздуха. Учет производится летчиком на НЛ-10М.

Здесь рассмотрен принцип измерения воздушной скорости в условиях, когда воздух перед ПВД не сжимается, что наблю­дается до скорости 400 км/ч. Далее приходится учитывать сжи­маемость воздуха.

Указателям воздушной скорости, использующим аэродинамиче­ский метод, присущи погрешности: методические (на изменение плотности воздуха, а при У>400 км/ч — и его сжимаемости), аэродинамические и инструментальные.

Методическая погрешность на изменение плотно­сти воздуха ДУпл возникает вследствие отклонения фактического давления и температуры воздуха от принятых в расчет при тари­ровке шкалы указателя. Учитывается она по высоте полета и температуре воздуха на высоте.

Значение температуры воздуха на высоте полета отсчитывает­ся |С термометра наружного воздуха. При расчете скорости на зем­ле она определяется по фактической температуре у земли to и вертикальному градиенту температуры по формуле tH = to — trpH (используется закономерность понижения температуры воздуха на каждые 1000 м высоты в среднем на 6,5°С).

На самолетах, летающих на скоростях более 400 км/ч, устанав­ливаются комбинированные указатели скорости (КУС), в которых изменение статического давления с высотой учитывается прибором с помощью блока анероидных коробок, что позволяет с помощью второй стрелки (тонкой) в одном приборе получить кроме прибор­ной скорости значение скорости полета, близкое к истинной.

На скоростях более 400 км/ч воздух перед ПВД сжимается и прибор завышает показания. Погрешность за сжимаемость AVcm
на вертолетах не учитывается, так как они летают на меньших скоростях.

Аэродинамическая погрешность — AVa возникает вследствие искажения воздушного потока, обтекающего ПВД, и неточного измерения статического давления воздуха. У вертолетов эта погрешность невелика, зависит от скорости полета и для раз­личных типов вертолетов различна. Определяется она при летных испытаниях, ее значение указывается в инструкции экипажу.

Инструментальная погрешность А УИнстр возникает вследствие изменения упругих свойств чувствительного элемента, износа деталей, несовершенства изготовления прибора. Определя­ется эта погрешность путем проверки в лаборатории. Для удоб-

ства учета она сводится с АУа в суммарную поправку (АУСум), по­следняя в виде графика (рис. 3.2) размещается в кабине верто­лета и используется при пилотировании и вертолетовождении.