ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Летательные аппараты из "Физические основы механики " В самолетах подъемная сила возникает в результате обтекания его крыльев потоком воздуха при движении самолета относительно окружающего воздуха. Необходимую скорость движения относительно воздуха самолету сообщает либо вращаемый мотором воздушный винт (пропеллер), либо реактивный двигатель, отбрасывающий назад поток воздуха. При этом возникает сила тяги , действующая на самолет и направленная вперед. [c.566] Мощность мотора будет использована наиболее эффективно, если при заданном значении момента сил Q винт развивает возможно большую силу тяги Т. Это достигается надлежащим выбором профиля винта и угла атаки элементов винта, т. е. шага винта. Теоретически эта задача впервые была успешно решена Н. Е. Жуковским, который предложил тип воздушного винта, получивший широкое распространение вавиации. [c.567] При рассмотрении работы винта в реальных условиях, как уже указывалось, необходимо учитывать, что винт не только вращается, но и движется (вместе с самолетом) поступательно. Поэтому всякий элемент винта, кроме скорости w, обусловленной вращением, обладает еще скоростью обусловленной поступательным движением (рис. 357). Результирующая скорость и каждого. элемента винта оказывается вследствие этого в большей или меньшей степени отклоненной вперед, и поэтому угол атаки элемента винта уменьшается. Вместе с тем уметшается и подъемная сила элемента винта, и следовательно, результирующая сила все больше и больше отклоняется назад от направления и. Ее составляюн1ая в направлении V уменьшается — сила тяги элемента винта падает. При некотором значении скорости направление /( отклонится настолько (рис. 358), что окажется перпендикулярным к —сила тяги элемента винта упадет до нуля. При дальнейшем увеличении и, когда угол атаки примет некоторое отрицательное значение, подъемная сила обратится в нуль и сила /f будет направлена по и. Ее проекция на направление v будет направлена против V, т. е. элемент винта будет давать отрицательную силу тяги (рис. 359). [c.567] Так как для разных элементов винта скорости К1 ра.яличны (вследствие разного расстояния до оси) и могут быть различны углы атаки, то зависимость силы тяги элемента от скорости V для разны.х элементов будет различной, но при больших значениях г сила тяги каждого элемента винта должна уменьшиться. Тяга винта уменьшается по мере увеличения скорости самолета либо монотонно, либо начиная с некоторого значения скорости. Легко видеть, что влияние скорости v будет тем менее заметно, чем больше ю, а значит, чем быстрее вращается винт. Но при приближении w к значениям скорости звука обтекание профиля винта ухудшается, возрастает лобовое сопротивление и уменьншется эффективность работы винта. Следовательно, при скоростях полета, близких к скорости звука, винт не может развивать большой силы тяги. [c.567] При полете с работающим мотором на самолет действуют четыре силы сила земного тяготения, тяга eiyiTa, подъемная сила и лобовое сопротивление. Чтобы самолет летел с постоянной скоростью, эта система четырех сил должна находиться в равновесии. При этом самолет может лететь горизонтально, набирать высоту или планировать. [c.567] Взаимное расположение четырех сил во всех этих случаях будет различно, но для того, чтобы скорость самолета оставалась постоянной, сумма всех четырех сил должна быть равна нулю. [c.568] При снижении с постоянной скоростью, наоборот, составляющая действует в направлении тяги винта, и потребная мощность мотора уменьшается. При достаточном угле снижения составляющая Gx полностью компенсирует лобовое сопротивление, т. е. заменяет тягу винта, Если при этом скорость самолета такова, что возникающая подъемная сила компенсирует составляющую С,,, то самолет может планировать — снижаться с выключенным мотором. Как и минимальная тяга винта при горизонтальном полете, минимальный угол планирования получается при наивыгоднейшем угле атакн. [c.570] Для взлета самолет должен разбежаться по земле и набрать скорость, при которой подъемная сила Ry может стать больше С. Чтобы ускорить наступление этого момента, самолету перед взлетом придают такое положение, при котором угол атаки близок к критическому отрыв от земли происходит при скорости, лишь немного превышающей минимальную. Поэтому обычно после отрыва от земли самолет некоторое время летит почти горизонтально и набирает скорость, прежде чем перейти к набору высоты. [c.570] При посадке самолет приближается к земле пологим спуском, и на небольшой высоте летчик переводит его снова на горизонтальный полет. Постепенно увеличивая угол атаки, летчик уменьшает скорость полета до минимальной и переводит самолет в такое положение, какое он должен занимать при пробеге по земле. От дальнейшего уменьшения скорости самолет начинает проваливаться , прикасается колесами к земле и, пробежав некоторое расстояние по земле, останавливается. [c.570] Чем больше скорости, при которых происходит отрыв и соприкосновение с землей, тем труднее со всех точек зрения операции взлета и посадки. При этом существенна, конечно, величина скорости относительно земли, между тем подъемная сила определяется скоростью относительно воздуха. Поэтому взлет и посадку выгоднее производить против ветра, когда при требуемой скорости относительно воздуха скорость относительно земли меньше. [c.570] При прямолинейном полете с постоянной скоростью самолет должен двигаться поступательно, т. е. не только сумма действующих на самолет сил, но и сумма моментов этих сил относительно любой оси должна быть равна нулю. Однако и эТого мало. Случайные причины (например, порывы ветра) могут немного отклонить самолет от положения, соответствующего совершаемому прямолинейному движению. Нужно, чтобы после этого самолет (без участия летчика) возвращался к исходному движению. Для этого долл ны возникать силы и моменты сил, которые уменьшали бы возникшие отклонения. Только при этом условии полет будет устойчивым. [c.570] При расположении грузов в самолете необходимо по возможности мало изменять положение центра тяжести самолета. Эта задача особенно усложняется в случае, когда количество и расположение грузов изменяются в полете (расходуется горючее и т. п.), так как при этом центр тяжести самолета не должен сколько-нибудь значительно перемещаться. [c.570] Для выяснения вопроса об устойчивости самолета мы рассмотрим моменты сил, возникающие при повороте самолета около каждой из трех его осей, проходящих через центр тяжести С, — продольной, поперечной и путевой (рис. 363). [c.571] Поворот руля высоты (рис. 368) приводит к повороту самолета вокруг поперечной оси, т. е. к увеличению угла атаки, вследствие чего увеличивается подъемная сила. [c.573] В общем, как мы видим, силы, возникающие непосредственно при повороте рулей и элеронов, невелики и не влияют непосредственно на траекторию полета самолета. Но моменты этих сил достаточны для того, чтобы поворачивать самолет вокруг осей, в результате чего возникают силы, действующие на весь самолет в целом и вызывающие искривление его траектории. [c.575] Рассмотренные нами вопросы касались почти исключительно движения самолета с постоянной по величине скоростью и сводились к рассмотрению условий равновесия между силами, действующими на самолет (за исключением случая поворота в горизонтальной плоскости, когда на самолет действует неуравновешенная составляющая подъемной силы). Большей частью полет самолета происходит именно в таких условиях. Однако для специальных типов самолетов (истребитель, пикирующий бомбардировщик) большое значение имеют случаи движения с большими ускорениями, например пикирование и выход из пике и т. д. В этих случаях равновесие сил уже не имеет места, а наоборот, именно отсутствие равновесия обусловливает большие ускорения самолета. [c.575] Как уже указывалось, скорости, с которыми самолет отрывается или касается земли, не должны быть велики. Но эти скорости близки к минимальной скорости полета самолета. Поэтому минимальная скорость полета не должна быть очень велика. С другой стороны, максимальную скорость полета в большинстве случаев желательно сделать большой, т. е. диапазон скоростей самолета должен быть достаточно широк. [c.575] Вернуться к основной статье