КАК САМОЛЕТ ВЗЛЕТАЕТ И НАБИРАЕТ ВЫСОТУ

Очень интересно наблюдать взлет самолета, когда тя­желая машина превращается в легкокрылую птицу.

Самой меньшей скоростью, с которой возможен полет самолета, является, как нам уже известно, минимальная скорость горизонтального полета. Но при такой скорости самолет еще недостаточно устойчив и плохо управляется. Поэтому отрыв самолета от земли летчик производит на несколько большей скорости. После отрыва летчик про­должает разгон самолета, как говорят, «выдерживает» машину над землей до тех пор, пока скорость не станет достаточной для безопасного подъема.

Таким образом, взлет самолета можно разделить на три этапа: разбег, выдерживание над землей для увели­чения скорости и подъем (рис. 25, а).

Эти три этапа составляют так называемую взлетную дистанцию.

Рис. 25. Взлет самолета: А) этапы взлета, б) силы, действующие на самолет при взлете.

Посмотрим, как летчик производит разбег, какие силы действуют на самолет при разбеге и как создается ускорение движения. Ради простоты будем опять счи­тать, что все главные силы приложены в центре тяжести самолета, то есть моменты их равны нулю (поскольку теперь нас интересуют силы, а не их моменты).

Вот самолет стоит на старте, готовый к полету, и дви­гатель работает на малом газе (рис. 25, б). Тяга винта пока еще недостаточна для преодоления силы трения ко­лес о землю. Но летчик дал полный газ, тяга винта уве­личилась до максимальной и самолет начал разбег. Избы­точная тяга создает ускорение, и скорость растет. Чтобы скорость нарастала быстрее, летчик немного отклоняет руль высоты вниз, поэтому хвост самолета поднимается и угол атаки крыла уменьшается (рис. 25, б). С ростом скорости возрастает подъемная силы крыла, и вскоре са­молет уже едва касается колесами земли. Наконец, подъемная сила становится равной весу самолета, затем немного больше ее, и машина отрывается от земли (рис. 25, б). Разбег закончен — самолет взлетел.

Некоторое время машина летит низко, набирая ско­рость. Затем летчик отклоняет ручку рулевого управле­ния на себя и переводит самолет на режим подъема (рис. 25, а).

Рис. 26. Действие сил ири установившемся подъеме: подъемная сила крыла равна только одной слагаемой силе веса Ви а сила тяги Т рав­на сумме сил лобового сопротивления Л и слагаемой веса В2.

При подъеме на самолет действуют те же силы, что и при горизонтальном полете, но взаимодействие их не­сколько иное (рис. 26).

Подъемная сила крыла всегда перпендикулярна к на­правлению полета. Поэтому во время подъема она направ - лена уже не вертикально и, следовательно, не может пол­ностью уравновесить силу веса. Если разложить силу веса на две слагаемые силы, как показано на рис. 26, то становится видно, что подъемная сила крыла может урав­новесить только одну из них — В. Другую же слагаемую силы веса — В2 — вместе с лобовым сопротивлением должна уравновесить, очевидно, сила тяги винта.

Когда самолет набирает высоту, то подъемная сила крыла меньше веса самолета. Почему же в таком случае самолет набирает высоту? Дело в том, что тяга винта здесь не только преодолевает лобовое сопротивление, но и берет на себя часть веса самолета, как это показано на рисунке. Иными словами, при подъеме самолета сила тяги частично выполняет роль подъемной силы.

И если самолет мог бы подниматься вертикально вверх, то неподвижное крыло стало бы совершенно бес­полезным— машину поднимала бы вверх исключительно тяга винта. Самолет превратился бы в вертолет.

При подъеме самолет набирает ежесекундно некото­рую высоту, которая называется вертикальной скоростью подъема. Например, вертикальная скорость самолета ЯК-18 в начале подъема равна 4 метрам в секунду. Но затем она уменьшается.

Почему это происходит и к чему ведет?

По мере подъема на высоту плотность воздуха ста­новится все меньше и меньше, поэтому в цилиндры дви­гателя поцадает меньше кислорода, нужного для сгора­ния топлива, и в результате мощность силовой установки падает. Следовательно, уменьшается избыточная мощ­ность, необходимая для подъема. И вот, наконец, на ка­кой-то высоте никакой избыточной мощности уже нет, и самолет не может продолжать подъем. Высоту, на кото­рой это происходит, называют «потолком» самолета.