Дальность и продолжительность полёта

Дальность полета (L) — это расстояние, измеренное по земной поверхности, которое пролетает самолет по маршруту от места взлета до места посадки.

Продолжительность полета (T) — это время пребывания самолета в воздухе от момента отрыва до момента приземления самолета.

Дальность и продолжительность полета определяются для полета в целом. Полет рассматривается как последовательность типовых этапов – взлет, набор высоты, крейсерский полет, снижение, заход на посадку и посадка. Из перечисленных этапов 85…95% составляет крейсерский полет.

Для расчета дальности и продолжительности полета необходимо задать маршрут и определить профиль полета. Профили полета бывают:

а) полет на заданной высоте;

б) полет ”по потолкам”.

Рис. 4.15 Профиль полета на дальность

Дальность полета включает в себя следующие составляющие:

L = L_наб + L_кс + _Lсн

В аэродинамике различают техническую и практическую дальность полета.

Под технической дальностью понимают расстояние по горизонтали, которое должен пролететь самолет
в условиях полного безветрия при израсходовании всего запаса топлива за исключением невырабатываемого остатка.

Невырабатываемый остаток — это то топливо, которое по какой-то причине не может быть выкачено из бака для подачи его в камеру сгорания двигателя.

Практической дальностью называется расстояние по горизонтали, которое пролетает самолет в условиях полного безветрия при израсходовании располагаемого запаса топлива.

Под располагаемым запасом топлива понимают все топливо за исключением невыработанного остатка и гарантийного запаса топлива.

G_расп = G_т – G_гар – G_нев

Гарантийный запас предусматривается на тот случай, когда нужно обойти грозовую облачность, горы, вторично зайти на посадку и т. д.

G_гар = (0, 07…0, 1) G_т

Дальность и продолжительность полета определяются по следующим формулам:

L = ; Т =

q — километровый расход топлива, т.е. количество топлива, расходуемое на 1км пути.

q — часовой расход топлива, т.е. топливо, расходуемое за 1ч пути.

Простота этих формул кажущаяся, т.к. расходы топлива зависят от удельного расхода топлива, изменяемого в полете веса самолета, качества самолета К
и скорости полета.

Часовой расход топлива q определяется по формуле:

q = СеP= Се ;

где С_е – удельный расход топлива; Р = – тяга, необходимая для выполнения горизонтального полета;

G_ср – полетный (средний) вес самолета.

G_ср =

где — взлетный вес самолета; — посадочный вес.

Километровый расход определяется по формуле:

= .

Тогда формулы для определения дальности и продолжительности примут вид:

L = T= .

Для самолетов с ТВД характеристикой силовой установки является мощность, а не тяга:

N=P V

Для ТВД часовой и километровый расходы топлива определятся по формулам:

Поэтому формулы для определения дальности и продолжительности полета самолетов с турбовинтовыми двигателями преобразуются в следующий вид:

L= T=

Важными характеристиками самолета являются максимальные дальность и продолжительность полета.

Определим режимы максимальной дальности и продолжительности, анализируя формулы для определения L и T.

Наибольшую продолжительность реактивный самолет будет иметь при наивыгоднейшей скорости Vнв, так как при угле атаки α _нв, при полете на котором обеспечивается эта скорость, аэродинамическое качество самолета максимально.

T_max=

.

Максимальная продолжительность самолета с ТВД будет обеспечиваться при минимальной мощности,
т. е. на экономической скорости полета. В этом случае

T_max=

Максимальная дальность имеет место на режиме полета, при котором величина имеет максимальное значение.

Расчеты показывают, что максимальное значение этой величины обеспечивается на крейсерскойскорости, которая несколько выше наивыгоднейшей.

Наивыгоднейшая высота при полете на дальность лежит несколько ниже практического потолка самолета. Так как практический потолок по мере выгорания топлива все время возрастает, то для выдерживания оптимального режима при полете на максимальную дальность нужно постепенно увеличивать высоту. Такой режим называют «полетом по потолкам» (рис. 4.15)

При попутном ветре дальность полета увеличивается, при встречном – уменьшается.

Вопросы для повторения

1. Какие признаки имеет установившееся движение самолета?

2. Каким образом уравновешиваются силы, действующие на самолет в горизонтальном полете?

3. От каких факторов зависит потребная для горизонтального полета скорость? Чем опасен полет при ?

4. При каком угле атаки тяга, потребная для горизонтального полета, минимальная? Подтвердите свое мнение формулой.

5. Что называется избытком силы тяги?

6. Как изменяются угол атаки и избыток силы тяги, если при постоянном режиме работы двигателя скорость полета увеличивается от до ?

7. Что называется избытком мощности? Зависит ли он от избытка силы тяги?

8. Какое влияние оказывает избыток тяги (или избыток мощности) на режим полета?

9. Как влияет масса самолета на потребную скорость и потребную силу тяги?

10. Как влияет масса самолета на продолжительность и дальность полета?

11. Чем различаются первый и второй режимы горизонтального полета?

12. Как влияет высота полета на избыток силы тяги Δ P, избыток мощности Δ N, минимальную скорость и диапазон скоростей горизонтального полета Δ V?

13. Каким образом уравновешивается силы при режиме подъема?

14. Для какого полета — горизонтального или подъема — нужна большая скорость?

15. В каком полете необходима большая подъемная сила? Почему?

16. Что называется вертикальной скоростью самолета при подъеме? За счет чего она создается?

17. Как влияет высота полета на вертикальную скорость?

18. Какое различие в понятиях теоретического, практического и динамического потолка?

19. Чем различаются первый и второй режимы подъема? Где граница этих режимов?

20. Когда используется режим снижения с работающими двигателями? Почему?

21. Каким образом уравновешиваются силы, действующие на самолет при планировании?

22. Какие факторы влияют на скорость планирования?

23. Какие факторы влияют на дальность планирования?

24. Когда самолет имеет наибольшую дальность планирования?

25. Чем характерны особые режимы планирования: парашютные, ответственное пикирование?

26. Чем различаются первый и второй режимы планирования, где граница между ними?

27. Как обеспечить условие H=const в горизонтальном полете?

28. Как обеспечивается условие 0=const при наборе высоты и при планировании?

29. Как обеспечивается условие V=const в горизонтальном полете, при наборе высоты, планировании?

30. Как и почему изменяются избыток тяги и максимальная скорость горизонтального полета при увеличении массы самолета?

31. Назовите факторы, влияющие на продолжительность и дальность полета.

32. Как и почему изменится Δ P; Δ N; Δ V при увеличении высоты полета?

33. Как направлен вектор подъемной силы в горизонтальном полете, при наборе высоты, планировании?

34. Как уравновешиваются силы, действующие на самолет при наборе высоты?

35. Как следует изменить угол атаки и угол наклона траектории, чтобы при неизменном режиме работы двигателей обеспечить разгон самолета при наборе высоты?

36. При какой из перечисленных ниже скоростей полета набор высоты невозможен, при ; ; ; ? Почему?

37. Что называется перегрузкой самолета?

38. Когда возникают перегрузки и почему?

39. Как создается неуравновешенная сила, необходимая для выполнения виража?

40. Запишите формулу коэффициента перегрузки при вираже.

41. Как можно уменьшить радиус виража? Докажите формулой.

42. Почему для выполнения правильного виража подъемная сила должна стать больше веса самолета? Что для этого делается?

43. Влияет ли высота полета на радиус виража? Докажите.