УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой
___________А.В. Ефремов
Методическое пособие по выполнению лабораторной работы по курсу
"Динамика полета" часть I
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИССЛЕДОВАНИЕ МАНАВРЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
САМОЛЕТА
Исполнители: Зорина О.П.
Пульхрова Л.Г.
2011г
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ МАНЕВРЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК САМОЛЕТА
Цель работы: определение характеристик правильного установившегося виража, их зависимость от режима полета.
Теоретический минимум.
Под маневром самолета понимают обычно сравнительно короткий этап полёта, целью которого является заданное изменение параметров движения центра масс самолета – скорости по величине и направлению (
), положения самолета в пространстве (Н, L, Z).
Маневренные характеристики самолета – его способность быстро изменять положение центра масс в пространстве при выполнении требуемого маневра.
Различают общие показатели маневренности и частные показатели.
Общие показатели маневренности представляют в виде зависимостей располагаемых перегрузок 
и 
от режима полёта (Н, V или М) или в виде линий равных значений этих перегрузок на области возможных режимов полёта (Н, V или М).
Частные показатели маневренности используются для характеристик конкретного маневра.
В общем случае маневр самолета является пространственным. Однако, достаточно полное представление о маневренных возможностях самолета дает анализ показателей его маневренности для двух упрощенных случаев – маневра только в вертикальной плоскости и только в горизонтальной плоскости.
Маневр в горизонтальной плоскости называется виражем. При этом H = const, 
. Изменение направления полета (
) может осуществляться за счет крена самолета (
), за счет скольжения (
) или при изменении углов крена и скольжения одновременно.
Вираж с креном без скольжения (
) называется правильным виражем. Если в правильном вираже скорость не изменяется (
), то вираж называют установившимся.
|
Рис. 1.
Уравнения движения в проекциях на оси траекторной системы координат (OXKYKZK), описывающие правильный установившийся вираж, имеют вид:
(1)
где 
– угол между вектором тяги и осью ОХ связанной системы координат. Вводим в рассмотрение выражение перегрузок:
тангенциальная 
нормальная скоростная 
.
Тогда систему (1) можно записать в форме:
(2)
К характеристикам правильного установившегося виража относятся:
– угловая скорость виража (
)
,
– радиус виража
,
ТВ – время виража, т.е. время разворота на 2π.
.
Используя соотношения (2), определяем:
, (3)
, (4)
. (5)
Как видно, характеристики виража определяются величиной нормальной перегрузки 
. Правильный вираж минимального радиуса называют предельным.
Предельный вираж выполняется с максимально возможным значением перегрузки .
Максимальное значение перегрузки определяется тремя условиями:
1) допустимым значением коэффициента подъемной силы 
, (6)
где 
– скоростной напор.
2) Ограничением, связанным с прочностью самолета 
и переносимостью перегрузки летчиком 
:
– для неманевренных самолетов,
– для маневренных самолетов.
3) Допустимым значением перегрузки 
, связанным с условием 
(установившийся вираж):
(7)
где 
для маневренных самолетов можно принять:
Перегрузка, используемая при вираже, выбирается, как наименьшая величина из трех возможных:
.
Порядок выполнения лабораторной работы
Исходные данные для расчета виража берутся те же, что и в лабораторных работах 1, 2 и 3.
Подгруппа студентов выполняет расчеты для одного самолета (того же, что в лабораторных работах 1,2 и 3).
Каждый студент рассчитывает характеристики виража для заданного в лабораторных работах 1, 2 и 3 значения высоты (Н = const). Узловые точки для чисел М берутся те же, что и в предыдущих работах, но в диапазоне, определяемом границами 
и 
:
.
Следует учесть, что при 
, а при 
.
Исходные данные, потребные для расчета виражей, свести в таблицу 1
Таблица 1
| М | 
| M1 | M2 | · | · | · | · | 
|
| ||||||||
| ||||||||
| ||||||||
| B | ||||||||
| Pp | ||||||||
| P п | ||||||||
|
Далее расчеты проводятся по формулам (3) – (8) и сводятся в таблицу 2.
Таблица 2
| Н = const | ||||||||
| М |
| M1 | M2 | · | · | · | · | 
|
| ||||||||
| ||||||||
 или 
| ||||||||
| ||||||||
 , с-1
| ||||||||
 , м
| ||||||||
 , с
|
результатам расчёта строятся графики:
|
| ||||
Рис. 2. Нормальная перегрузка виража Рис. 3. Угловая скорость виража
|
| ||||
Рис. 4. Радиус виража Рис. 5. Время виража
Для каждого значения высоты полета (H = const) определяются значения чисел М, соответствующие минимальному времени виража и минимальному радиусу виража 
и 
.
Подгруппа (один тип самолета) сводит эти значения в таблицу 3.
Таблица 3
Самолет: (тип)
| H | H = 0 | H1 | H2 | · | · | Hmax |
|
| ||||||
|
|
По данным таблицы 3 строятся графики зависимостей 
и 
. См. рис. 6.
 |
Рис. 6
По результатам работы формулируются выводы о маневренных характеристиках самолета в горизонтальной плоскости.
Контрольные вопросы.
1. Что такое маневренность самолета?
2. Какой вираж называется правильным?
3. С чем связаны ограничения на нормальную скоростную перегрузку при выполнении предельного виража?
4. Как можно улучшить маневренность самолета в горизонтальной плоскости?
Литература.
1. Бочкарев А.Ф., Андреевский В.В., Белоконов В.М., Климов В.И., Турапин В.М. Аэромеханика самолета: Динамика полета: Учебник для авиационных вузов. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 360 с.
2. Лекции.