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.