«Перегрузки в авиации» (стр. 1 из 2)
Тамбовское областное государственное общеобразовательное учреждение
Общеобразовательная школа – интернат с первоначальной летной подготовкой
имени М. М. Расковой
Реферат
Тема:
«Перегрузки в авиации»
Выполнил: воспитанник 103 взвода
Зотов Вадим
Руководитель: Пеливан В.С.
Тамбов 2006 г
СОДЕРЖАНИЕ
1. Вступление.
2. Вес тела.
3. Перегрузка.
4. Перегрузки при выполнении фигур высшего пилотажа.
5. Ограничения по перегрузке. Невесомость.
6. Заключение.
ПЕРЕГРУЗКИ В АВИАЦИИ
1. Вступление.
Силы тяготения являются, очевидно, первыми, с которыми мы знакомимся еще с детских лет. В физике их часто называют гравитационными (от латинского – тяжесть).
Значение сил тяготения в природе огромно. Они играют первостепенную роль в образовании планет, в распределении вещества в глубинах небесных тел, определяют движение звезд, планетных систем и планет, удерживают около планет атмосферу. Без сил тяготения невозможной была бы жизнь и само существование вселенной, а значит, и нашей Земли.
Сооружая здания и каналы, проникая в глубь Земли или в космическое пространство, конструируя корабль или шагающий экскаватор, добиваясь результатов почти в любом виде спорта, человек всюду имеет дело с силой тяготения.
Великие и таинственные силы тяготения были предметом размышления выдающихся умов человечества: от Платона и Аристотеля в древнем мире до ученых эпохи Возрождения – Леонардо да Винчи, Коперника, Галилея, Кеплера, от Гука и Ньютона до нашего современника Эйнштейна.
При рассмотрении гравитационных сил используются различные понятия, в числе которых сила тяготения, сила тяжести, вес.
2. Вес тела.
Вес – есть сила, с которой вследствие земного притяжения тело давит на опору или натягивает подвес.
В аэродинамике под весом тела понимают несколько иную величину.
На самолет при полете действуют аэродинамические силы (подъемная сила и лобовое сопротивление), сила тяги двигательной установки и сила земного притяжения, которую называют весом и обозначают G.
G = mg,
где m – масса летательного аппарата, g – ускорение свободного падения.
Вес – одна из самых сложных сил в природе. Вы знаете, что вес – величина непостоянная, он меняется в зависимости от характера движения тела.
Если тело движется без ускорения, то вес тела равен силе тяжести и определяется по формуле P = mg.
Если тело движется с ускорением вверх, т. е. с ускорением противоположно направленным ускорению свободного падения (а↓↑g), то вес тела увеличивается, определяется по формуле P = m(g+a) и возникает перегрузка.
Если тело движется с ускорением вниз, т. е. с ускорением сонаправленным с ускорением свободного падения (а ↓↓g), то вес тела определяется по формуле P = m(g-a), и в этом случае возможны несколько вариантов:
если |a|<|g|, то вес тела уменьшается (становится меньше силы тяжести), и возникает состояние частичной невесомости;
если |a|=|g|, то вес тела равен 0, возникает состояние полной невесомости (т. е. тело свободно падает);
если |a|>|g|, то вес тела становится отрицательным и возникает отрицательная перегрузка.
3. Перегрузки.
Перегрузкой называется отношение суммы всех сил, кроме силы веса, действующих на самолет, к весу самолета, и определяется по формуле:
n = (P+R) / G,
где P – тяга двигателя, R – суммарная аэродинамическая сила.
Стрелки над символами в формуле указывают, что учитывается направление действия сил, поэтому силы нельзя складывать алгебраически.
Например, если аэродинамическая сила R и тяга двигателя P лежат в плоскости симметрии, то их сумма R+P, определяется, как показано на рисунке 4.14.
В большинстве случаев пользуются не суммарной перегрузкой n, а ее проекциями на оси скоростной системы координат – nx, ny, nz как показано на рисунке 4.15.
Существуют три вида перегрузки: нормальная, продольная и боковая.
Нормальная перегрузка ny определяется в первую очередь подъемной силой и определяется по формуле:
ny = Y/G,
где Y – подъемная сила.
На заданной скорости и высоте полета изменить нормальную перегрузку можно путем изменения угла атаки. Как показано на рисунке с уменьшением скорости полета предельные нормальные перегрузки возрастают, а с увеличением высоты – уменьшаются. При отрицательном угле атаки возникают отрицательные перегрузки.Продольная перегрузка nx определяется отношением разности сил тяги двигателя (Р) и лобового сопротивления (Q) к весу самолета:
nx = (P-Q) / G.
Продольная перегрузка положительна, если тяга больше лобового сопротивления, и отрицательна, если тяга меньше лобового сопротивления или если тяги вообще нет.
Таким образом, знак продольной перегрузки зависит от соотношения величин тяги двигателя и лобового сопротивления самолета.С увеличением высоты полета положительные продольные перегрузки nх уменьшаются, т. к. уменьшается избыточность тела. Зависимость продольной перегрузки от высоты и скорости полета изображена на рисунке.
Боковая перегрузка nz возникает при несимметричном обтекании самолета воздушным потоком. Это наблюдается при наличии скольжения, либо при отклонении руля направления.
4. Перегрузки при выполнении фигур высшего пилотажа.
Рассмотрим, какие перегрузки возникают при выполнении фигур высшего пилотажа.
На самолетах в разных пилотажных фигурах перегрузка действует по-разному.
Например, на самолете Л-39 при выполнении полупетли необходимо выдерживать оптимальные изменения перегрузки.Полупетля – фигура пилотажа, при выполнении которой самолет описывает восходящую часть петли Нестерова с последующим поворотом относительно продольной оси на 1800 и выводом в горизонтальный
полет в направлении, обратном вводу.
При выполнении данной фигуры можно отметить несколько отсчетных точек:
1. Ввод в полупетлю.
2. Угол кабрирования 500 – 600. Перегрузка в данной
точке 4,5 – 5 ед.
3. Угол кабрирования 900. Перегрузка 3,5 – 4 ед.
4. Начало ввода в полубочку. Перегрузка
приблизительно равна 1ед.
5. Вывод из полубочки.
При перегрузке больше оптимальной резко увеличивается лобовое сопротивление и быстро падает скорость, возможен выход самолета на режим тряски и сваливания. При перегрузке меньше оптимальной увеличивается время выполнения фигуры и скорость в верхней точке также становится менее заданной.
Рассмотрим еще одну фигуру высшего пилотажа – переворот.
Переворот – это фигура пилотажа, при выполнении которой самолет поворачивается относительно продольной плоскости оси на 1800 с последующим движением по нисходящей траектории в вертикальной плоскости и выводом в горизонтальный полет в направлении, обратном вводу.При выполнении переворота на Л-39, в первой половине траектории составляющая силы веса (Gcosθ) способствует искривлению траектории, поэтому на этом участке достаточно небольшое значение нормальной перегрузки 2 – 3 ед. Во второй половине эта же сила препятствует искривлению траектории, поэтому для вывода самолета из пикирования необходима большая перегрузка 3,5 – 4,5 ед. При перевороте происходит зависание самолета, возникновение отрицательных перегрузок в положении «вверх колесами» летчик устраняет, взяв РУС на себя, увеличивает перегрузку до допустимой и создает необходимое угловое вращение.
На Як-52 , например, при выполнении пикирования, при вводе в пикирование появляется отрицательная перегрузка. При выводе из пикирования потеря высоты определяется скоростью, углом пикирования и перегрузкой, создаваемой летчиком.
При выводе из виража «Горки», во избежание возникновения больших отрицательных перегрузок, вывод летчик производит плавным движением ручки управления от себя.
«Пикирование» «Горка»
Еще одной захватывающей фигурой высшего пилотажа является петля Нестерова.
Петля Нестерова – фигура пилотажа, при выполнении которой самолет описывает траекторию в вертикальной плоскости, расположенную выше точки ввода.При выполнении петли Нестерова на Як-52 летчик должен следить по нарастанию перегрузки за созданием угловой скорости. Необходимо создать угловую скорость вращения с таким расчетом, чтобы при угле кабрирования 400 – 500 перегрузка была равна 4 – 4,5 ед. При выводе самолета из петли летчик должен следить за темпом нарастания перегрузки.