ПОЛЕТ ПО ОПТИМАЛЬНЫМ ВЫСОТАМ

Летательные аппараты с ГТД, летающие на большие расстоя­ния, к концу маршрута в значительной мере уменьшают свою перво­начальную массу за счет выгорания топлива. Это обстоятельство должно учитываться при расчетах полетов, особенно на боль­шие дальности, так как с уменьшением полетной массы уменьша­ются километровый и часовой расходы топлива. Однако облегчение летательного аппарата в полете можно более рационально исполь­зовать, если за счет этого увеличивать высоту полета, а следова­тельно, дополнительно уменьшать С;, и Сіі. Эта идея и положена в основу полетов по оптимальным высотам (по потолкам), под ко-

0РЫЫИ будем принимать по­петы с набором высоты за счет выгорания топлива (рис.

Потолок летательного аппа — /

рата зависит о г полетной мае — У________________

сы. чем больше масса летатель — и иого аппарата, тем меньше его

ПОТОЛОК, И наоборот; причем ПО Рис 2320 Профиль полета по оптиамь соображениям безопасности по — яь‘м высотам деты производят па высотах

ниже практического потолка на 1—1,5 км. Такие полеты выпол­няют в том случае, когда ие заданы эшелоны.

Для осуществления полетов по оптимальным высотам весьма важно выяснить параметры, которые летчику необходимо выдер­живать в процессе полета.

Полет с набором высоты определяется уравнениями:

где 0 — угол набора высоты.

Напомним также из теории подобия режимов работы ТРД не­обходимые формулы приведения:

Ch, v~Ch — j/" приведенный часовой расход топлива;

С„ = Ск — — приведенный километровый расход топлива

ИР 1П

Введем дополнительно понятие приведенной массы летатель-

Ро

його аппарата’ m„v=m—.

v Р

Это выражение можно получить из уравнения (23.2а), зада­ваясь условием

что имеет место в случае полета иа подобных режимах

Подставляя в это выражение значение

где Ro — удельная газовая постоянная, и выражая скорость полета через приведенную скорость

получим:

пренебрегая незначительным изменением j скорення g от высоты полета, можно установить, чтоconst, или приведенная масса

т„0—т -&-=const.
р

Для того чтобы при полете по оптимальным высотам приведен­ная масса оставалась постоянной, необходимо увеличивать высоту

(отношение —) в такой мере, в какой уменьшается полетная р

масса летательного аппарата, обеспечивая тем самым произведе­ние т — постоянным. В этом и состоит физический смысл при — р

веденной массы.

Обратимся теперь к уравнениям (23.2а) — (23.26), описывающим полет летательного аппарата с набором высоты. Заменим в них плотность воздуха выражением из формулы (23.3), скорость по­лета— выражением V—aH=VkRbТМ и перейдем к приведенным величинам. Тогда, сделав преобразования, получим:

/5„р=/) —=^- PcfcSCx, hV+m g sin О,

у р 2g “

Из уравнений (23.4) и (23.5) следует, что приведенная масса является функцией коэффициента подъемной силы СУа, числа М и угла наклона траектории 0, т. е.

mnf—/1 (^та> М, в),

а приведенная тяга — функцией коэффициента лобового сопротив­ления, числа М и угла наклона траектории 0:

p, p=/2fCv М, 6). (23.7)

Коэффициент лобового сопротивления, как известно, в свою оче­редь является функцией СУа, чисел Re и М. Пренебрегая измене­нием числа Re в полете, запишем.

<4=/3(Cv М).

Из теории двигателей известно, что приведенная тяга и при­веденный часовой расход топлива у ТРД с нерегулируемым соплом являются функциями числа М и приведенной частоты вращения’

Р,,р=/4(‘Ч. М);

СЛ=/6(/Ц. М).

Система уравнений (23.6) — (23.10), представленных в общем • виде, выражает полет летательного аппарата с набором высоты и режим работы ТРД. Она содержит восемь безразмерных и приве­денных параметров:

Для решения указанных уравнений, т. е. для определения пе­речисленных параметров, достаточно три из них иметь известны­ми. Из этого следует, что если при полете летательного аппарата с набором высоты задаваться тремя из этих параметров и поддер­живать их постоянными на протяжении всего полета, то и осталь­ные пять параметров ие будут изменяться Таким образом, посто­янство любых трех параметров, входящих в систему указанных уравнений, является условием подобия режимов полета летатель­ных аппаратов с ТРД при наборе высоты. Это значит, что два по­лета летательного аппарата с ТРД будут подобными, если три из перечисленных параметров (например, CVa> М и 6) будут одина­ковыми на протяжении этих полетов.

Вопрос о том, какими параметрами лучше задаваться, следует решать исходя из удобств пользования ими в процессе полета, а также из наличия на борту летательного аппарата соответствую­щих контрольных приборов. С этой точки зрения наиболее целесо­образно задаваться числом М, приведенной частотой вращения пщ н углом набора высоты 6, которые и будут критериями подобия при сохранении их постоянными. При Этом иебходимо иметь в ви­ду, что полет по потолкам совершается с очень малым углом на­бора высоты. В ряде случаев угол 0 ие превышает 0,03—0,04°. Эта величина угла наклона незначительно влияет на остальные па­раметры, поэтому при практическом выполнении полетов по по­толкам достаточно сохранять постоянными два параметра, число М и приведенную частоту вращения ротора ТРД.

Значение числа М контролируется в полете по М-метру. Что касается приведенной частоты вращения, которая, как правило, автоматически не поддерживается на современных летательных аппаратах, то ее нужно поддерживать постоянной при изменении температуры окружающего воздуха за счет изменения замеряемой

(физической) частоты вращения. Зависимость изменения ч з стон., вращения от температуры может быть определена по формуле

Здесь Пі н Ті — исходная частота вращения н температ)ра ок­ружающего воздуха, а п2 — частота вращения, которую следует установить при изменении температуры окружающего возд ха иа величину ДТ. Из формулы (23.11) следует, что при полете по по­толкам изменение температуры окружающего воздуха на 2% тре­бует изменения частотві вращения иа 1%. Такая зависимость, оче­видно, будет иметь место до высоты 11 000 м, т. е. в тропосфере. В стратосфере, где температуру окружающего воздуха с измене­нием высоты полета летательного аппарата принято считать по­стоянной, для выполнения полета по потолкам достаточно поддер­живать постоянными истинную скорость (по соответствующей стрелке указателя скорости) и частоту вращения ТРД по прибору.

Для начала полета по потолкам набирается оптимальная вы­сота для данного полетного веса, устанавливается заданный ре­жим полета, а затем в течение всего полета выдерживаются по­стоянными указанные выше параметры.