Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Авиация, Авиастроение

Анализ графика подъёмной силы. 5 страница  Просмотрен 266

 

 

Сглаживание пика разрежения означает, что пограничный слой не подвергается резкому утолщению, которое происходит при преодолении сильного неблагоприятного градиента давления, и сохраняет достаточно кинетической энергии, чтобы пройти вдоль всего профиля без отделения от поверхности. При этом общая величина зоны разрежения над крылом не меняется или даже становится больше. Существенного перемещения центра давления не происходит, поэтому изменение момента тангажа при перемещении предкрылков незначительное.

 

Автоматически выпускающиеся щелевые предкрылки.

 

На некоторых самолётах (например, Ан-2), предкрылки не контролируются пилотом, а выпускаются автоматически. Выпуск предкрылков происходит из-за перераспределения давления в районе передней кромки. На малых углах атаки высокое давление в точке торможения потока удерживает предкрылок в прижатом положении. На больших углах атаки точка торможения потока уходит на нижнюю поверхность, а зона разрежения смещается на верхнюю поверхность предкрылка. Этот перепад давлений приводит предкрылок в движение, он смещается вперёд и образует щель.

Такая система применяется на маленьких самолётах, как система защиты от сваливания. На больших самолётах предкрылки выпускаются с помощью механического привода по команде пилота.

 

Недостаток щелевых предкрылков.

 

Щелевые предкрылки могут давать такой же прирост Cy мах, как и закрылки. Но при выпущенных закрылках Cy мах достигается на углах атаки немного меньших, чем критический угол гладкого крыла. В то время как, выпущенные предкрылки требуют значительного увеличения угла атаки, чтобы достичь Cy мах. Для пилота, это означает, что на малых скоростях полёта угол тангажа самолёта будет большой и зона обзора вперед будет ограничена.

 

Изменение лобового сопротивления и момента тангажа при выпуске/уборке предкрылков небольшое по сравнению с выпуском/уборкой закрылков.

 

Совместное использование закрылков и предкрылков.

 

 

На большинстве больших транспортных самолётов закрылки и предкрылки используются одновременно.

 

Последовательность выпуска/уборки.

 

У многих скоростных профилей последовательность выпуска/уборки предкрылков и закрылков является критичной. Выпуск закрылка увеличивает скос потока вниз за крылом и скос потока вверх перед крылом. У скоростных профилей, эта прибавка скоса потока вверх критична и может быть причиной отрыва потока и сваливания. Поэтому перед выпуском закрылка обязателен выпуск щелевого предкрылка. И наоборот, начала происходит уборка закрылка, а затем убирается предкрылок.

Данная последовательность реализована, например, на Су-24.

 

Асимметрия механизации крыла.

 

Выпуск механизации создаёт большие изменения в подъёмной силе, лобовом сопротивлении и моменте тангажа. Если движение механизации будет не симметрично, несбалансированные силы могут создать серьезные проблемы в поперечном управлении самолётом. Многие системы выпуска/уборки механизации контролируют симметричность работы и прекращают движение при наличии рассогласования левых и правых секций. Тем не менее ситуация рассогласования возможна. Разность подъёмных сил полукрыльев будет давать кренящий момент, который должен быть сбалансирован поперечным управлением, разница в лобовом сопротивлении создаст момент рыскания, который должен быть сбалансирован рулём направления (разнотягом двигателей). Возможность балансировки самолёта зависит от степени асимметрии и эффективности управления самолёта.

 

Система снятия излишней нагрузки с закрылков.

 

На больших скоростных транспортных самолётах в систему выпуска/уборки закрылков устанавливается устройство, предотвращающее выпуск закрылков, если скорость самолёта более разрешенной. Если пилот установил рычаг на выпуск закрылков, но скорость более скорости выпуска закрылков (VFE), то выпуск не произойдёт, пока скорость не уменьшиться ниже разрешённой. На Боинг 737 система автоматически уменьшает угол отклонения закрылков с 40° до 30° при превышении заданной скорости, и снова выпускает закрылки до 40° при её уменьшении.

 

Выбор угла установки закрылков для взлёта, набора высоты и посадки.

 

Взлётная дистанция зависит от скорости отрыва и ускорения на разбеге.

а) Наименьшая скорость отрыва достигается на наивысшем Cy мах. Для этого нужен наибольший угол выпуска закрылков.

б) Но большой угол выпуска закрылков даёт большое лобовое сопротивление, что уменьшает ускорение разбега и увеличивает дистанцию разбега.

в) Меньший угол закрылков даст большую скорость отрыва, но улучшает ускорение, что в итоге даёт меньшую дистанцию разбега.

Таким образом, существует оптимальный угол выпуска закрылков, обеспечивающий минимальную дистанцию взлёта.

 

После отрыва от ВПП самолёт должен выдерживать определённый градиент набора высоты во взлётной конфигурации. Выпуск закрылков ухудшает градиент набора высоты. Поэтому, если выдерживание градиента набора является ограничивающим фактором, для взлёта может быть выбран меньший угол закрылков (как оптимальный), даже если это приведет к увеличению взлётной дистанции.

 

Посадочная дистанция определяется скоростью касания и ускорением торможения. Наименьшая скорость касания ВПП достигается при максимальном угле выпуска закрылков, дающем наибольший Cy мах. Также при этом возникает наибольшее лобовое сопротивление, что благоприятно для торможения. Поэтому, для посадки, закрылки выпускают на большие углы.

 

Использование механизации крыла.

 

Чтобы эффективно использовать механизацию крыла, экипаж должен правильно производить уборку и выпуск.

 

Уборка после взлёта.

Предположим, что после взлёта самолёт находится на режиме, соответствующем точке А, графика Cy=f(a). Если при этом убрать закрылки не увеличив скорости, то коэффициент подъёмной силы уменьшится до точки С, подъёмная сила уменьшится и самолёт начнёт снижаться.

Поэтому, прежде чем убрать закрылки, следует разогнать самолёт (соответственно уменьшить Cy и угол атаки до точки В). В процессе уборки закрылков угол атаки будет вновь увеличен при сохранении скорости и коэффициента Cy. Это позволяет сохранить подъёмную силу.

Таким образом, пилот не должен начинать уборку закрылков, пока самолёт не набрал соответствующую приборную скорость.

 

В процессе уборки закрылков происходят три важных процесса:

- изменение распределения давления по крылу даёт кабрирующий момент. Но уменьшение скоса потока вниз за крылом увеличивает угол атаки стабилизатора, давая пикирующий момент. Направление результирующего момента тангажа зависит от того, влияние какого процесса на самолёт окажется выше.

- уборка закрылков приведёт к уменьшению лобового сопротивления и увеличению ускорения самолёта. (Переход от точки В к точке С на графиках поляр).

- уборка закрылков обычно выполняется ступенчато. В процессе уменьшения угла отклонения закрылков угол атаки крыла должен быть увеличен, для сохранения Cy.

Если самолёт медленно набирает скорость во время уборки закрылков, то угол атаки должен быть увеличен существенную величину, чтобы не допустить снижения. Эта ситуация типична для взлёта с большим весом в условиях разреженной атмосферы.

Тем не менее, большинство современных транспортных самолётов довольно быстро разгоняются в процессе уборки закрылков, поэтому потребное увеличение угла атаки малозаметно.

 

Выпуск закрылков перед посадкой.

Предположим, что самолёт летит горизонтально и находится на режиме, соответствующем точке А. Если закрылки будут выпущены без соответствующего уменьшения угла атаки, то Cy увеличится до величины, соответствующей точке С и самолёт перейдёт в набор высоты («вспухнет»).

При выпуске закрылков из точки А, угол атаки должен быть уменьшен до величины, соответствующей точке В, чтобы сохранить постоянство Cy.

Из точки В, графика Cy=f(a), скорость самолёта должна быть уменьшена до величины, соответствующей точке С.

 

Глава 9 Обледенение

 

Поверхность самолёта может быть покрыта льдом, инеем или водой. Это может произойти в полёте или при стоянке на земле.

Рассмотрим влияние отложений на лётные характеристики и управляемость.

 

Типы отложений.

 

Иней. Иней может образовываться на поверхности во время стоянки на земле, когда температура падает ниже нуля, или в полёте, когда холодный самолёт движется через тёплый слой воздуха. Иней состоит из относительно тонкого слоя кристаллического льда.

 

Лёд. Основные формы обледенения - это чистый лёд, матовый лёд и отложение переохлаждённого дождя (дождевой лёд).

 

Чистый лёд (глянцевый лёд) – это прозрачный слой льда с гладкой поверхностью. Он образуется при ударе больших капель переохлаждённой воды о переднюю кромку. Поскольку замерзание воды происходит с некоторой задержкой, то происходит растекание вдоль поверхности по потоку от передней кромки.

 

Матовый лёд образуется от соударения с маленькими каплями переохлаждённой воды.

Они замерзают почти мгновенно, без растекания и образуют белое непрозрачное отложение.

 

Дождевой лёд образуется от соударения с каплями переохлаждённого дождя, падающего из слоя инверсии и попадающего в воздух с температурой ниже нуля. Эти капли не замерзают мгновенно, а растекаются по поверхности. Отложение льда происходит очень быстро.

 

Влияние льда и инея на самолёт.

 

Отложения льда и инея на самолёте:

- изменяют форму профиля крыла;

- увеличивают шероховатость поверхности;

- увеличивают вес самолёта.

 

Основное влияние инея состоит в повышении шероховатости поверхности и увеличении потери энергии пограничного слоя. Сопротивление трения повышается. Пограничный слой начинает отделяться раньше, что приводит к уменьшению Cy мах. Выполнение взлёта с крыльями, покрытыми инеем, может привести к сваливанию после отрыва при использовании нормальных взлётных скоростей.

 

Испытания показали, что отложения с толщиной и шероховатостью средней или грубой наждачной бумаги уменьшают подъёмную силу до 30% и увеличивают лобовое сопротивление до 40%.

 

Лёд обычно откладывается в районе передней кромки крыла и оперения. Это может вызвать сильное искажение формы передней кромки и привести к сильному увеличению лобового сопротивления и существенному уменьшению Cy мах. И, как последствие, увеличение скорости сваливания. Уменьшение Cy мах стабилизатора может привести к «клевку» самолёта, особенно при увеличении скоса потока от крыла при выпуске закрылков.

 

Отложения чистого льда и, особенно, матового льда могут существенно увеличить вес самолёта. Это повлечёт дальнейшее увеличение скорости сваливания и увеличение индуктивного сопротивления. Избыток располагаемой тяги двигателей уменьшится, уменьшая возможности самолёта по набору высоты.

 

Обледенение лопастей винтов может привести к их разбалансировке, сильной вибрации, особенно при несимметричном сходе льда с лопастей. Куски льда, оторвавшиеся от винтов, могут повредить фюзеляж самолёта.

 

Влияние на приборы.

 

Отложения льда на приёмниках полного и статического давления могут привести к ошибочным показаниям приборов и, в конце концов, к полной потере информации о скорости и высоте.

 

Влияние на управление самолётом.

 

Рулевые поверхности могут быть заклинены отложениями льда в отверстиях, окружающих рулевые поверхности и тяги управления. Это может вызвать ухудшение управляемости вплоть до полной её потери.

 

Влияние воды на поверхности самолёта.

 

Если крыло покрыто слоем воды от сильного дождя, то пограничный слой может стать турбулентным в зонах ламинарного движения в нормальных условиях. Это вызывает увеличение лобового сопротивления и может вызвать увеличение скорости сваливания.

 

Следует строго выполнять рекомендации производителя по увеличению скоростей на взлёте и посадке в условиях сильного дождя.

 

Старение конструкции.

 

Со временем состояние конструкции самолёта ухудшается из-за царапин, повреждений, ремонтов и общего накопления грязи и смазки.

 

Это приводит к увеличению лобового сопротивления самолёта (главным образом сопротивления трения) с соответствующим увеличением расхода топлива. Стоимость эксплуатации самолёта повышается. Ухудшение состояния самолёта учитывается в таблицах расчета летных характеристик.

Предыдущая статья:Анализ графика подъёмной силы. 4 страница Следующая статья:Устойчивость и управляемость
page speed (0.0278 sec, direct)