ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ И СКОРОСТЕЙ. ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПОРЫВОВ ВЕТРА

Как было упомянуто в предыдущем параграфе, допустимые значения вертикальных перегрузок для самолета определяются двумя факторами:

1) прочностью конструкции или физиологической выносливо­стью человека по отношению к перегрузке;

2) выходом самолета на боль­шие углы атаки, при полете на ко­торых возможна потеря управля­емости и сваливание.

В зависимости от режима по­лета ограничение вертикальной перегрузки может определяться либо первым, либо вторым из ука­занных факторов.

Условия прочности дают более или менее постоянное значение предельной перегрузки, которое изменяется в некоторых пределах при изменении веса самолета и не зависит от режима полета.

Условия выхода самолета на большие углы атаки под действи­ем вертикальных порывов ветра тесно связаны с режимом полета самолета. Перегрузка, соответствующая допустимым углам ата­ки, может меняться в очень широких пределах. Рассмотрим этот вопрос более подробно. Пусть в исходном режиме горизонтально­го полета со скоростью Ve угол атаки аг. п и коэффициент подъ­емной силы Су г. п для данного самолета имеют значения, показан­ные на рис. 5.1. Допустим, что вертикальный порыв ветра носит идеализированный, но наиболее неблагоприятный ступенчатый характер. В момент входа в такой порыв угол атаки самолета из­менится на величину aw = wvIV. Приращение угла атаки вызовет
приращение коэффициента подъемной силы на величину АСу, как показано на рис. 5.1. При большем значении скорости верти­кального порыва приращение будет больше, и общее значение коэффициента подъемной силы может достигнуть значения С„св, при котором происходит сваливание самолета. Поэтому в качест­ве допустимого значения выбирают Cj, non<CUCB. Иногда Сид<т определяют как такое значение коэффициента подъемной силы, при котором начинается тряска самолета, вызываемая местными срывами потока на крыле.

Значение перегрузки будет максимальным в момент входа самолета в порыв [35], а затем оно будет уменьшаться за счет изме­нения угла тангажа и появления вертикальной скорости у само — лета. Это максимальное значение перегрузки может быть полу­чено из (1.4), если положить k= 1:

Чтобы показать, как влияет изменение в широком диапазоне скорости и высоты полета на перегрузки, вызываемые входом в ступенчатый вертикальный порыв ветра, рассмотрим конкретный пример. На рис. 5.2 приведены графики

«у=/(М) для разных высот полета самолета, имеющего следующие данные: G/S —

= 300 кГ/м2, треуголь­ное крыло с углом стре­ловидности 50°, суже­нием 7 и удлинением 2,45; скорость порыва №„=12 м/сек. Графики па рис. 5.2 показывают, что при М<1,0 пере­грузка от порыва ветра увеличивается пропор­ционально скорости.

Затем уменьшение Су за счет сжимаемости сначала замедляет рост перегрузки от поры­ва, а при дальнейшем увеличении скорости приводит к некоторо­му уменьшению перегрузки. На больших высотах из-за малости р значения перегрузки невелики. Однако графики на рис. 5.2 не учитывают того, что на некоторых режимах порыв со скоростью 12 м/сек будет недопустим по соображениям выхода на большие углы атаки.

Для определения величины перегрузки и скорости порыва вет­ра, допустимых с точки зрения выхода на большие углы атаки, необходимо располагать графиком зависимости Су лоп=f (М). Пример такого графика, отражающего влияние сжимаемости

воздуха на Сул0п, приведен на рис. 5.3. Кроме этого, на рис. 5.3 показаны графики для значений коэффициента подъемной силы С„г. п=/(М), необходимых для горизонтального полета на различ­ных высотах.

Как следует из графиков на рис. 5.3, для каждой скорости и высоты полета существует вполне определенное приращение АСУ, которое доводит значение коэффициента подъемной силы до ве­личины Су доп-

На основании соотношения (5.2) и данных рис. 5.3 эти прира­щения ДСу могут быть пересчитаны в приращения перегрузки ДЯудоп, допустимые по условиям выхода на значения СуДОП — Результаты такого расчета приведены на рис. 5.4.

Для малых высот и определенного диапазона скоростей эти приращения перегрузки довольно значительны и могут превосхо­дить перегрузки, допустимые по условиям прочности конструк­
ции. Для больших высот диапазон допустимых скоростей полета сужается и значительно уменьшаются максимальные величины

Д пу ДОП-

С помощью формулы (5.3). и графиков, приведенных на рис. 5.4, могут быть получены значения скоростей ступенчатых вертикальных порывов ветра, выводящих самолет на значения коэффициента подъемной силы С„дсш. Графики для этих значений скоростей приведены на рис. 5.5.

Они показывают, что для каждой высоты существует минимальная скорость полета, при которой да­же незначительные вертикальные порывы приводят к соотношению Су> Су доп. Из этих же графиков следует, что при полете на боль­шой высоте допустимые скорости вертикальных порывов невелики.

Значения допустимых скоро­стей вертикальных порывов, при­веденные на рис. 5.5, найдены в предположении, что самолет вхо­дит в ступенчатый порыв. Однако такие порывы в реальных услови­ях полета не встречаются. Гораз­до более правильно отражает сос­тояние реальной атмосферы пред­ставление о случайном характере поля скоростей порывов ветра. При таком представлении для оценки воздействия ветра на само­лет необходимо использовать вероятностный подход.