Метод прямолинейной мерной базы

Сущность метода заключается в следующем. На ровной земной по­верхности выбирается прямолинейная мерная база длиной в один или несколько километров и заранее точно измеряется. Для измерения ско­рости самолет на определенном режиме горизонтального полета проле­тает мерную базу. Засечками хронометристов с земли или экипажа са­молета с воздуха определяется время нахождения самолета над мерной базой. Зная длину базы и время прохождения ее самолетом, определяем скорость самолета.

Разберем отдельно измерение скорости методом засечек с земли и с воздуха.

Наиболее простым является метод засечек с воздуха экипа­жем испытываемого самолета.

Схема базы для такого измерения показана на фиг. 3. На концах базы в плоскости, перпендикулярной длине базы, устанавливаются два столба.

В момент, когда самолет, пролетая базу сбоку, находится в створе первых двух столбов, наблюдатель или летчик пускают секундомер, а в момент прохождения створа столбов на другом конце базы его выклю­чают. Таким образом получаем время пролета самолетом мерной базы в одном направлении.

Когда самолет пройдет базу на том же режиме в обратном напра­влении, мы получим время /а, отличное от ti в силу наличия ветра.

Как правило, испытание на скорость производится в тихую погоду. Лучше всего его производить утром или вечером, когда нет воздушных течений и скорость ветра не превышает 3—5 м/сек. Описываемая нами прямолинейная мерная база дает наиболее точные показания при ветре по направлению базы. Тогда полет в одном направлении производится строго против ветра, в другом—по ветру. Искомая скорость самолета V

определится как средняя арифметическая из путевых скоростей со встреч­ным и лопутным ветром:

і/__ ^!t 4- L/ta L /, 4- /а /1Л

V~ 2 ~ 2 “2 V3 ’ (IU’

где L—длина мерной базы в метрах, а и t2—время в секундах.

Метод засечек с земли дает немного ббльшую точность изме­рений, так как замеры дублируются. На концах базы устанавливаются два столба с двумя натянутыми одна над другой нитями. Нити эти рас­полагаются строго перпендикулярно к базе и строго в вертикальной плоскости одна над другой. Схема базы показана на фиг. 4.

Самолет пролетает базу, как указано на фиг. 5. При проходе само­летом точки а находящийся там хронометрист пускает свой секундомер; выключает его при обратном прохождении самолета над концом базы (точка д). Таким образом этот хронометрист засекает время прохожде­ния самолетом так называемого „большого разворота" абвгд.

На другом конце базы другой хронометрист подобным же образом засекает время прохождения самолетом „малого разворота* бег.

Разность полученных первым и вторым хронометристами отсчетов дает время двойного прохождения самолетом мерной базы. Обозначим эго время через Т.

Кроме хронометриста, на каждом конце базы находится еще сигналь­щик. Задача сигнальщиков — определить время прохождения самолетом мерной базы в одном направлении. Делается это так. В момент прохо­ждения самолетом точки а первый сигнальщик опускает свой флажок и пускает секундомер. До этого сигнальщик на другом конце базы наблю­дает за флажком первого сигнальщика и в момент его опускания тоже включает свой секундомер. Останавливают они свои секундомеры по сигналу (опускание флажка или телефон) второго сигнальщика в мо­

мент прохождения самолетом точки б. Таким образом у обоих сигналь­щиков имеется время прохождения самолетом мерной базы в одном направлении.

При обратном прохождении самолета над базой таким же путем они получают время t2 полета в обратном направлении. Для подсчетов ве­личины t{ и t.2 берутся средние арифметические из отсчетов обоих сиг­нальщиков.

Полученных данных более чем достаточно для вычисления скорости самолета. Как мы видели выше, при определении скорости самолета пу­тем замеров с воздуха достаточно знать величины /, и t2. У нас же, кроме этих данных, есть еще время 7 двойного прохождения базы. Сле­довательно, разница между методом засечек с воздуха и с земли заклю­чается в том, что при последнем мы получаем более надежные, заме­ренные несколько раз и несколькими людьми, данные.

Техническая скорость самолета V может быть определена, как и в предыдущем случае, как средняя арифметическая путевых скоростей по — ветру и против него:

+ Ц ИЪ+ИЬ _ I *i + 4»_ I. Т пп

К 2 2 2 * V, 2 t& ’ 1 ‘

где L — длина базы в метрах, а /, и t2 — время в секундах.

Но так как величины /, и t2 замеряются по сигнализации с другого конца базы, то они заключают в себе еще ошибку зрительного запаз-

37

дывания сигнальщика. Поэтому на практике предпочитают пользоваться этими величинами только для определения скорости ветра:

W — ~~ — ^/4 — Llt3 __ JL L — ti,.

2 2 ^

Определение же технической скорости самолета производят по фор­муле (13),

зывают, что боковые скорости ветра порядка 3—5 м/сек для быстроходных самолетов практического значения не имеют. Так, на фиг. 7 приведен график влияния перпендикулярной к базе скорости ветра W = 4 м/сек. Из него видно, что уже на скоростях самолета 200 км(час и выше влия­ние такого ветра равно только 0,2° 0. Это обстоятельство позволяет пользоваться мерной базой н при небольших ветрах, не совпадающих с направлением базы.

Метод четырехугольника

Принцип определения скорости самолета как по методу трех­угольника, так и по методу четырехугольника один и тот же. Поэтому мы приведем только последний, как более совершенный.

На ровной местности выбираются два направления, пересекающиеся между собой под углом, близким к 90°. Направления эти должны быть хорошо видны с воздуха, чтобы летчик мог вести самолет точно по ним.

Хорошими ориентирами могут служить прямолинейные участки желез­ных дорог, шоссе и т. и. Приводимая на фиг. 8 мерная база разбита по двум пересекающимся направлениям железных дорог. На каждом на­правлении выбираем прямолинейный участок длиной в 2—5 км, огра­ниченный ориентирами, хорошо видными сверху: мост, река и т, п. Избранные таким образом участки Z, t и L% измеряем по земле.

Для определения скорости самолет пролетает на одном и том же режиме горизонталь­ного полета последо­вательно участки Lx и /,2 туда и обратно (фиг. 8). Время про­хождения каждого уча­стка определяется по секундомеру хрономе­триста, находящегося на самолете. При про­изводстве измерений последний сохраняет на самолете все время одно и то же положе­ние. Он заранее выби­рает на самолете ори­ентир, позволяющий ему хорошо видеть и засекать начало и ко­нец участка. Пример­ное положение: сидеть

прямо, прислонив голову к спинке сиденья, и наблюдать через кромку крыла.

За один перелет самолетом обоих участков туда и обратно получаем, таким образом, четыре величины времени: tl и tz для участка туда и обратно, /в и ^ — для участка 1а.

Разделив пройденные самолетом расстояния на время их прохожде­ния, получим соответственно четыре величины путевых скоростей само­лета: *

Приступим к определению технической скорости самолета. На лист белой бумаги или кальки нанесем направления нашей базы (фиг. 9). В подходящем для нас масштабе от точки их пересечения Ov отложим путевые скорости Vlf V2, и Vit каждую соответственно полету са­молета по тому или другому направлению туда или обратно: Vi по на­правлению участка /п в одну сторону от точки 0„ V2 ро тому же на­правлению, но в обратную сторону; так же Vg и V± по направлению участка L2. Получим четыре точки а, Ь, с, d концов векторов путевых скоростей самолета. •

d ^

Фиг. 9. Фиг. 10.

Теперь разберем следующее положение. Допустим, что нам известна техническая скорость самолета V. Опишем окружность радиусом, рав­ным V (фиг. 10). Возьмем какой-либо вектор скорости ветра W и по­строим несколько скоростных треугольников для полета при этом ветре в различных направлениях.

Из построенных нами четырех треугольников скоростей уже видно, что, в каком бы направлении самолет ни летел, все время концы векто­ров путевых скоростей лежат на окружности, описанной радиусом, рав­ным технической скорости самолета.

На фиг. 9 мы имеем четыре конца векторов, измеренных нами пу­тевых скоростей V13 К2, V2 и VV Из только что сказанного ясно, что эти концы есть точки одной и той же окружности, радиус которой ра­вен технической скорости самолета.

Следолательно, для нахождения технической скорости самолета необ­ходимо провести через точки я, Ь, с и d окружность. Проведем окруж­ность через какие-либо три из этих точек, например, через а, с и b

(фиг, 9). Полученный радиус окружности и дает нам в масштабе вели* чину технической скорости самолета. Соединив точку О с Oh получаем вектор скорости ветра W. У нас осталась свободной четвертая точка d. Окружность должна пройти и через нее. Эта четвертая точка ценна тем, что показывает, насколько правильно сделано измерение путевых ско­ростей в полете. Если окружность, проведенная через любые три точки, не проходит и через четвертую, то измерения в полете сделаны неверно и надо их повторить. Преимущество метода четырехугольника перед методом трехугольника и заключается в наличии этой четвертой, конт­рольной точки, позволяющей судить о правильности произведенных из* мерений.