Скорость, тяга, потребные при наборе высоты

Учитывая, что , определим скорость, потребную при наборе высота:

Так как углы набора высоты у транспортных самолетов небольшие, то подъемная сила самолета практически равна силе тяжести (cosθ_наб). Поэтому скорость при наборе высоты практически равна скорости горизонтального полета и зависит от полетного утла атаки, массы самолета, плот­ности воздуха (температуры, давления, высоты полета). Влия­ние этих факторов на скорость сказывается значительно.

Характерные скорости режима набора высоты самолета ИЛ-86 при взлетной массе 210т следующие:

- минимальная скорость набора высоты 330км/ч при α_кр=22°, минимально допустимая скорость 410 км/ч;

- наивыгоднейшая скорость набора высоты при α_нв=8° равна 510км/ч Пр. При этой скорости угол набора высоты мак­симальный, так как на этой скорости самый большой избыток тяги. Наивыгоднейшая скорость набора высоты 550 км/ч Пр. На этой скорости самая большая вертикальная скорость (самое большое произведение Δ Р ·V);

- максимально допустимая приборная скорость для само­лета Ил-86 670 км/ч Пр, а число М=0,88 с точки зрения ус­тойчивости и управляемости самолета.

Воспользовавшись вторым условием Р= Х + Gsinθ_наб, опреде­лим тягу, потребную для набора высоты. Так как набор высота самолета (при каждой величине угла атаки) происходит прак­тически с той же скоростью, что горизонтальный полет, то лобовое сопротивление при этом равно лобовому сопротив­ление в горизонтальном полете.

Следовательно, для уравновешивания лобового сопротив­ления при наборе высоты необходима сила тяги такая же, как и в горизонтальном полете, т.е. P_гп=G/K. В результате потребная тяга при наборе высоты выразятся P_наб= P_гп+ Gsin=G/W+ Gsinθ_наб . Как видно из выражения, тяга, потреб­ная при наборе высоты, больше тяги, потребной в горизонтальном

полете на величину G₂=Gsinθ_наб,причем, чем больше полетная масса и угол набора, тем требуется больше допол­нительной тяги. Величину G₂=Gsinθ_набпри наборе высоты уравновешивает избыток тяги ΔР .

Угол и вертикальная скорость набора высоты

Пра выполнении набора высоты ΔР=G₂=Gsinθ_наб. Из этого выражения можно определить угол набора высоты:

sinθ_наб= ΔР/ G

Как видно из формулы, величина угла набора высоты зависит от избытка тяги ΔР и силы тяжести самолета. На­ибольший угол набора высоты самолет имеет при угле атаки, близком к наивыгоднейшему (α_нв=8° ), так как при этом избы­ток тяги максимальный (табл.17).

Вычислим величину максимального угла набора самолета ИЛ-86 с полетной массой 210т у земли. Из кривых потребных и располагаемых значений тяги определим:

ΔР _max=P_ρ-P_гп =380кН-118кН= 260кН

sinθ_{наб max}= ΔР _max/G=260/2100≈0.126

θ_{наб max} =7…6°.

Таблица 17

Углы набора высоты

Вертикальная скорость набора высоты - это высота, которую набирает самолет за 1с. Из треугольника скоростей можно определить:

Как видно из формулы, вертикальная скорость набора зависит от скорости набора высоты, избытка тяги и массы самолета. Наибольшую вертикальную скорость имеет самолет при данной .массе на угле атаки, где (ΔP-V)_max. При массе 210т на наивыгоднейшей скорости набора 550 км/ч Пр самолет имеет

Скорость полета, при которой самолет имеет V_{y max}, на­зывается наивыгоднейшей скоростью набора высоты. При т=210т V_нн у земли равна 550 км/ч Пр (табл.18).

Таблица 18

Зависимость вертикальных скоростей от массы самолета

При увеличении или уменьшении скорости полета от наи­выгоднейшей скорости набора 550 км/ч Пр уменьшается величи­на (ΔP-V), а значит и вертикальная скорость самолета. При уменьшении массы самолета потребная тяга горизонтального полета уменьшается, а избыток тяги увеличивается. Кроме того, при меньшей полетной массе его составляющая G₂=Gsinθ_наб также меньше. Следовательно, самолет, имеющий меньшую полет­ную массу, при той же величине угла атаки имеет большие вертикальные скорости и угол набора. С поднятием на высоту при любой величине угла атаки избыток тяги уменьшается, а значит угол набора высоты и вертикальная скорость также уменьшаются. Уменьшение избытка тяги происходит за счет уменьшения располагаемой тяги с поднятием на высоту.

Кроме того, при наборе высот полетная масса самолета вследствие выгорания топлива уменьшается, благодаря чему несколько за­держивается уменьшение избытка тяги, угла набора и верти­кальной скорости (рис.22).

Величина угла набора высоты и вертикальной скорости зависит также от положения шасси и закрылков самолета. При выпущенном положении шасси и закрылков аэродинамическое качество самолета уменьшается, тяга, потребная для горизон­тального полета, увеличивается, а избыток тяги, угол набора и вертикальная скорость уменьшается (рис.23).