МАНЕВРИРОВАНИЕ САМОЛЕТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ. РАЗВОРОТ И ВИРАЖ САМОЛЕТА

При маневре в горизонтальной плоскости 0=0=0 и в каждый момент времени

Пуа cos Yo + Пга sin Yo = 1 (7.20)

или

nya = 1/COS Ya ~ Пга tg Ya — (7.21)

Нормальное ускорение mVV создается за счет боковой составляющей подъемной силы Ya и за счет боковой силы Za, связанной со сколь­жением р,

= [Ya h Р (a — Ф,01 sm Ya + Za (P) cos ya (7.22)

или

^ = — y-‘VSinYa + n[18]aCOSYa. (7.23)

Боковая перегрузка nza ограничена по условию выносливости лет­чика и комфорта экипажа значениями 0,2 … 0,3, и при интенсивном маневре с высокими нормальными перегрузками пуа ее доля (т. е. доля боковой силы Z0 (Р)) в создании нормального ускорения неве­лика. Поэтому при оценке летных данных’самолета часто рассматри­вают маневр в горизонтальной плоскости без учета скольжения

(р « 0, Пга « Пуа) *.

Мане р, при котором условие р = 0 и пга = 0 выполняется точно, называется координированным.

Для координированного маневра в горизонтальной плоскости

Пуа = l/cos Ya; (7.24)

V == g! VnVa sin Ya, (7.25)

а перемещения описываются уравнениями

*D = V cos V; (7.26)

zc = V sin ЧГ, (7.27)

где хс и гс — координаты в стартовой системе, связанной с нача­лом маневра. Скорость при г, аиевре определяется из

V =gnxa, (7.28)

Рис. 7.8. Схема сил, действующих на самолет при вираже

*=-£■ tgv„=-f *• і7-29)

где пха можно найти для расчет­ной перегрузки Пуа по перегру — зочной поляре или (7.8). Масса при быстроте ном маневре обычно осредняется. В (7.25) угловое ускорение выражено через скоро­стной крен уа и нормальную ско­ростную перегрузку. Как следует из (7.24), для характеристик коор­динированного маневра в горизонтальной плоскости достаточно задать один из этих параметров движения. Испо ьзуя (7.24), на­ходим

Как видно из (7.27), при пиа > 1 или уа Ф 0 происходит изменение угла пути ^Р, т. е. меняется направление полета. Маневр, выполняе­мый для изменения направления полета (угла пути У), называется разворотом. Развороты могут происходить как с набором высоты, так и со снижением. В частном случае самолет может совершать разворот в горизонтальной плоскости. Полный разворот на 360° называется виражом. Вираж в горизонтальной плоскости, при вы­полнении которого скорость, углы атаки, крена и скольжения остаются постоянными, называется установившимся. Установив­шийся вираж без скольжения считается правильным. В дальнейшем будем говорить только о вираже, считая, что разворот является его частью.

‘ Правильный вираж самолета* При этом [3=0, пга — 0, 0 = 0 и V = 0. Схема сил, действующих на самолет при вираже, дана на рис. 7.8. Для правильного виража пха = 0. Из (7.25), используя очевидное соотношение Ф = V/Rh, найдем радиус виража:

R V*

в gtlya Siny0 ‘

В это уравнение входят и перегрузка, и угол крена. Исключая с помощью (7.24) каждую из этих переменньж поочередно, получим

(7.31)

Время выполнения виража при a[>K = 360° (или 2л)

2ni? B _ 2зтУ___________ 2зіУ

v — gttv.-,yqrrr

Из полученных выражений следует, что для определения всех параметров правильного виража достаточно задания двух величин, например, скорости и перегрузки или скорости и угла крена уа.

Рис. 7.9* Характеристики предельного виража: а — потребная тяга н ограничения по суа доп и рр‘> 6 — РаДиус виража

У£* (при Рп = Рр и При скоростях V вильный вираж невозможен, так как увеличению перегрузки сверх единицы в первом случае препятствует невозможность увеличения суа (Пуа раоп = 1), а во втором — недостаток располагаемой тяги (tiya расп — 0* Внутри этой области пуа расп > 1 (так как сиа х < сиа доп) и

Поскольку Пуа > 1, то для выпол­нения виража необходимо увели­чить ст по сравнению с суа і на той же скорости [см. (7.3) ]. При этом возрастает сопротивление, а зна­чит потребная тяга при вираже Рв Рщ. Диапазон скоростей и высот, в котором возможен правильный вираж с заданной перегрузкой пуа, определяется областью устано­вившихся режимов (см. рис. 7.5). На границе этой области Рв = Рр. Внутри области тягу двигателя необходимо дросселировать. Пра­вильный вираж выполняется на

(7.33)

по

гг _ 2nV

1 Б. ПР / о •

£ у пуа пр ^

Характеристики предельного виража в зависимости от скорости представлены на рис. 7.9 вместе с графиком потребной для устано­вившегося виража с заданной перегрузкой тяги Рв. Видно, что ограничение по суа доп и по тяге определяет характеристики пре­дельного виража (т. 3 и 4 на рис. 7.9). Зависимость пр от ско­рости имеет минимум Яв.’пр при скорости У„, называемой для данной высоты наивыгоднейшей скоростью виража. При ограниче­нии Яв. пр по nsya, как на рис. 7.9, VE соответствует обычно пере­ходу от ограничения по суапоп к ограничению по п9уа, т. 3 рис. 7.9. На больших высотах или умеренной тяговооружеиности (например, без форсажа) участка 3—4 ограничения по п9уа (см. рис. 7.9) может не быть (ограничения по суапоп и Рв — Рр сливаются при пуа < < я#»). Тогда скорость V* определяется тяговыми характеристи­ками двигателя.

С ростом высоты полета ограничения по суад0в и Рр (см. рис. 7.9) сближаются, а радиус предельного виража растет.

Радиус, угловая скорость (или время) предельного виража на расчетной высоте — важные показатели маневренности, включаемые в летные данные самолета. Заметим, что поскольку радиус предель­ного виража (как и его время) зависят только от располагаемых значений п„а и пха, то эти характеристики относят к общим пока-. зателям маневренности.

^установившийся вираж. На больших скоростях полета уста­новившееся значейие перегрузки nllrptc„, на котором совершается предельный вираж, меньше, чем ее максимальное значение, огра­ниченное па или Пуа р»сп (см. рис. 7.9). Поэтому существует воз­можность выполнения виража с перегрузкой, превышающей n^pacn, вплоть до Пр«, если допустить торможение самолета. Вираж» выпол-. няемый на пУа > Прарасп с торможением, называют форсированным виражом, так как этот маневр более энергичен,’ чем предельный вираж. Выполнять форсированный вираж имеет смысл на большой скорости, когда торможение в процессе маневра допустимо.

Изменение скорости при форсированном неустановившемся ви­раже определяется по (7.26), уравнения (7.24) … (7.29) и (7.31) сохраняют силу, если в качестве пуа рассматривать nya гаах-

Мгновенные значения радиуса форсированного виража /?в. ф в сравнении с радиусом предельного виража на той же скорости (для одной и той же высоты полета Я и массы т) показаны на рис. 7.9 пунктиром. Видно, что форсированный вираж обеспечивает более интенсивный разворот вплоть до скорости в т. 4, на которой целе­сообразен переход к предельному виражу. Если задача маневра — как можно быстрее осуществить разворот, то при форсированном

ill

вираже целесообразно ускорить торможение самолета, переходя на пониженный режим работы двигателя, выпуская воздушные тормоза и т. п.

Расчет неустановившегося и, в частности, форсированного ви­ража ведется на основе численного интегрирования уравнений (7.25) … (7.29) при заданном или предельном значении пуа и [пха, определяемом по (7.8) для заданного режима работы двигателя. Если граничные условия заданьї как условия достижения заданного угла разворота, можно при интегрировании перейти к независимой переменной Y. Помимо координированных маневров, при которых боковая сила в горизонтальной плоскости создается вследствие крена самолета, возможно также выполнение маневров без крена за счет скольжения Р (силы Z„ = cLf^S) или за счет силы, создава — емой органом НУБС (Za — сга 6нубс<7$ — плоский разворот самолета).