Лабораторная работа 3 Исследование влияния эксплуатационных факторов и параметров состояния внешней сред

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Министерство транспорта РФ ФГБОУ ВПО УВАУГА (И) Кафедра летной эксплуатации и безопасности полетов Дисциплина «Аэродинамика и динамика полетов» Лабораторная работа №3 Исследование влияния эксплуатационных факторов и параметров состояния внешней среды на летные характеристики самолета Выполнил курсант группы П-12-1 Усатов Д.А. Проверил преподаватель к.т.н. Бондаренко А.А. Ульяновск 2013/2014 гг.

1. Цель выполнения лабораторной работы

Цели лабораторной работы:

-  изучение взаимосвязи основных аэродинамических и летных характеристик самолета на установившихся режимах полета (горизонтальный полет, набор высоты, снижение и планирование);

-  исследование влияния основных эксплуатационных факторов (полетная масса, конфигурация самолета, режим работы двигателя и т.д.) и параметров состояния внешней среды (атмосферное давление или высота полета, температура воздуха) на летные характеристики легкого самолета при выполнении установившихся режимов полета.

Задачи лабораторной работы:

-  для заданных условий построить зависимости коэффициента подъемной силы от угла атаки и поляры самолета, а также кривые потребных тяг и мощностей и поляры вертикальных скоростей;

-  определить все характерные скорости и режимы полета;

-  сделать обоснованные выводы о влиянии рассматриваемых эксплуатацион-ных факторов и параметров состояния внешней среды на летные характеристики самолета.

Для решения поставленных задач  используются приближенные характеристики самолета Як-18Т с двигателем М-14П.

2. Летные характеристики самолета на установившихся режимах полета

2.1. Основные понятия и определения

Особенностью установившихся режимов полета является равенство нулю равнодействующей всех сил, действующих на самолет. Это позволяет получить достаточно простые уравнения движения самолета и формулы для расчета основных ЛХ, к которым относят:

-  характерные скорости полета (минимальная теоретическая vmin t, экономическая vэк, наивыгоднейшая vнв, наивыгоднейшая набора высоты vнв наб и максимальная vmax);

-  характеристики НВ (максимальная вертикальная скорость набора высоты   vy max, максимальный угол θmax и максимальный градиент набора высоты ηmax);

-  характеристики СН (минимальная вертикальная скорость снижения vy min и минимальный угол снижения θсн min).

ЛХ самолета для установившихся режимов полета зависят:

-  от аэродинамических характеристик самолета;

-  от режима работы силовой установки;

-  от полетной массы самолета;

- от параметров состояния внешней среды (атмосферное давление и температура воздуха), которые в стандартных условиях определяются по таблице международной стандартной атмосферы (МСА) в зависимости от высоты полета.

Для расчета установившихся режимов полета самолета пользуются методом, предложенным в начале прошлого века русским аэродинамиком Н.Е. Жуковским. Согласно этому методу для ГП строятся зависимости потребных и располагаемых тяг (мощностей) от потребной скорости, которые называются кривыми потребных и располагаемых тяг.

2.2. Потребная скорость ГП

Расчетная формула для потребной скорости ГП получается из условия равенства подъемной силы и силы тяжести:

vГП =

где m – полетная масса самолета;

g – ускорение свободного падения;

ρ – плотность воздуха на заданной высоте;

S – площадь крыла;

Сya – коэффициент подъемной силы.

На vГП влияют следующие ЭФ:

1.   угол атаки, с увеличением которого до критического возрастает Сya , а, следовательно, требуется меньшая vГП для создания необходимой подъемной силы Ya;
2.   выпуск механизации приводит к увеличению Сya, а, следовательно, требуется меньшая vГП для создания необходимой подъемной силы Ya;
3.   полетная масса, с увеличением которой vГП возрастает, т.к. для уравновешивания большей силы тяжести mg требуется большая подъемная сила Ya;
4.   плотность воздуха, с увеличением которой требуется меньшая vГП для создания необходимой подъемной силы Ya.

Для того, чтобы упростить пилотирование самолета за счет исключения влияния плотности на vГП, вводится понятие индикаторной скорости vинд, которая рассчитывается по стандартному значению плотности воздуха для нулевой высоты по МСА при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и температуре +15°С (ρН=0 = 1,225 кг/м3). Обычно пилотирование самолета осуществляется по приборной скорости VПР, которая отличается от индикаторной за счет различных погрешностей системы измерения скорости. Погрешности эти небольшие, поэтому, в первом приближении, принимают vПР = vинд, а связь воздушной и приборной скорости имеет следующий вид:

v =vПР

где ρН=0 – плотность воздуха при стандартных условиях (МСА, Н=0);

ρ – плотность воздуха на заданной высоте полета.

Выражение для потребной приборной скорости:

vГПпр =

Потребная приборная скорость ГП не зависит от плотности воздуха, а, следовательно, от высоты полета.

Пилотирование по приборной скорости получается проще, т.к. ее величина при постоянной массе и конфигурации самолета однозначно определяет угол атаки.

На самолете Як-18Т установлен указатель скорости УС-450, который измеряет приборную скорость полета в км/ч.

2.3. Потребная тяга ГП

Формула для потребной тяги ГП:

где K = – аэродинамическое качество самолета.

Из формулы видно, что на РГП влияют следующие ЭФ:

1.  угол атаки, с увеличением которого до наивыгоднейшего возрастает K, а, следовательно, требуется меньшая РГП. При дальнейшем увеличении угла атаки от наивыгоднейшего до критического K уменьшается, что приводит к увеличению РГП;
2.  выпуск механизации приводит к уменьшению K, а, следовательно, требуется большая РГП;
3.  выпуск шасси также приводит к уменьшению K, а, следовательно, увеличению РГП;
4.  увеличение полетной массы приводит к увеличению РГП.

2.4. Кривые потребных и располагаемых тяг для ГП

Для построения используются формулы:

     vГП =

Слева кривая потребная тяги ограничивается минимальной теоретической скоростью vmin т, которая соответствует максимальному коэффициенту подъемной силы cya и критическому углу атаки αкр. Дальнейшее уменьшение скорости приведет к сваливанию. Скорость сваливания приближенно считают равной минимальной теоретической скорости.

При увеличении скорости для сохранения ГП требуется  уменьшение угла атаки. При уменьшении угла атаки до наивыгоднейшего происходит прирост K до максимального значения, а, следовательно, уменьшение РГП до минимального. Скорость, соответствующая полету с наивыгоднейшим углом атаки αнв, называется наивыгоднейшей скоростью vнв. При дальнейшем увеличении скорости и уменьшении угла атаки K начинает уменьшаться, что приводит к увеличению потребной тяги РГП.

При пересечении кривых потребной и располагаемой тяг определяется максимальная скорость ГП vmax.

Экономическая скорость vэк соответствует максимальному избытку тяги ∆Р.

2.5. Определение ЛХ самолета в наборе высоты и на снижении

Потребная тяга для набора высоты:

Pнаб = Ха + mg∙sinθ

Потребная тяга на снижении:

Pсн = Ха - mg∙sinθсн

Угол набора высоты:

Вертикальная скорость набора высоты:

Угол снижения:

Вертикальная скорость снижения:

2.6. Определение ЛХ самолета по полярам вертикальных скоростей

По полярам вертикальных скоростей можно определить два характерных режима наборы высоты:

1.  проведением касательной из начала координат определяется режим наиболее крутого набора высоты, при котором достигают максимального значения угол набора высоты θmax и градиент набора ηmax:

2)  проведением касательной, параллельной оси абсцисс, определяется режим максимальной скороподъемности, при котором достигает максимального значения вертикальная скорость vy max, а соответствующая ему скорость называется наивыгоднейшей скоростью набора высоты vнв наб.

	вариант 4	вариант 8
Полетная масса самолета, кг	1550	1650
Положение щитка	выпущен	выпущен
Положение шасси	выпущен	выпущен
Режим работы двигателя	взлетный	взлетный
Высота по МСА, м	0	0

Табл. 1. – Исходные данные.

	№ п/п	α,о	vГП, км/ч	Сyа	Сxa	K	Pрасп, кг	PГП, кг	∆P, кг	vy, м/с
vmin	1	14,3	106	1,530	0,285	5,35	431	289	142	2,72
vНВ	2	10,6	116	1,291	0,228	5,64	422	274	148	3,07
vНВ наб	3	9,8	119	1,224	0,217	5,62	419	275	144	3,07
vmax	4	2,2	170	0,595	0,142	4,19	370	370	0	0,00
αо	5	-5,0	143	0,008	0,119	0,06	150	0	0	-
	6	0,0	204	0,413	0,130	3,17	337	454	-117	-5,48
	7	5,0	144	0,827	0,163	5,06	395	306	89	2,3
	8	14,9	107	1,503	0,294	5,1	430	303	127	2,45

Исследуемый эксплуатационный фактор – масса.

Табл. 2. – Результаты измерений (вариант 4).

1.  

Табл. 3. – Результаты измерений (вариант 8).

	№ п/п	α,о	vГП, км/ч	Сyа	Сxa	K	Pрасп, кг	PГП, кг	∆P, кг	vy, м/с
vmin	1	14,3	110	1,530	0,285	5,35	428	307	121	2,23
vНВ	2	10,6	119	1,291	0,228	5,64	419	292	127	2,55
vНВ наб	3	11,0	120	1,324	0,234	5,64	420	292	128	2,55
vmax	4	2,8	168	0,645	0,146	4,41	371	371	0	0,00
αо	5	-5,0	831	0,008	0,119	0,06	150	0	0	-
	6	0,0	210	0,413	0,130	3,17	331	454	-123	-6,65
	7	5,0	149	0,827	0,163	5,06	390	326	64	1,62
	8	14,9	111	1,503	0,294	5,10	427	323	104	1,95

Определение для заданных исходных данных:

-  минимально допустимую воздушную и приборную скорости полёта, исходя из того, что запас до скорости сваливания должен быть не менее 30%:

vмин доп ≥ 1,3vс;

-  при полетной массе 1550 кг: vмин доп ≥ 1,3∙106 = 137,8 км/ч;

-  при полетной массе 1650 кг: vмин доп ≥ 1,3∙110 = 143,0 км/ч;

-  максимальные эксплуатационные воздушную и приборную скорости полёта, исходя из того, что значение предельного скоростного напора для самолёта Як-18Т составляет qпр = 625 кг/м2 = 6125 Па:

vmax э = = =100 м/с = 360 км/ч.

Вывод: в ходе лабораторной работы были произведены необходимые расчеты, построены графики аэродинамических и лётных характеристик самолёта Як-18Т, на которых наглядно видно, как изменение полетной массы влияет. Итак, при увеличении полетной массы:

1)  зависимость коэффициента подъёмной силы от угла атаки – не изменяет;

2)  зависимость коэффициента лобового сопротивления от угла атаки – не изменяется; следовательно, не изменяется и качество при увеличении полетной массы, а также не происходит смещения поляры;

3)  учитывая зависимость потребной скорости полета от массы, при ее увеличении требуется увеличение потребной скорости:  vГП2 = vГП1;

4)  график располагаемых и потребных тяг – кривая располагаемой тяги практически не меняется, а потребной – сдвигается вверх, т.е. при увеличении полетной массы требуется большая тяга:  

5) зависимость вертикальной скорости от скорости полёта – сдвигается вниз из-за уменьшения избытка тяги.

Контрольные вопросы.

1. Как влияет угол атаки:
на потребную истинную скорость	При увеличении α потребная истинная скорость уменьшается
на потребную приборную скорость	При увеличении α потребная приборная скорость  уменьшается
на потребную тягу ГП	При увеличении α потребная тяга увеличивается
2. Как влияет полётная масса:
на потребную истинную скорость	При увеличении m потребная истинная скорость увеличивается
на потребную приборную скорость	При увеличении m потребная приборная скорость увеличивается
на потребную тягу ГП	При увеличении m потребная тяга увеличивается
3. Как влияет выпуск щитка:
на потребную истинную скорость	При выпуске щитка потребная истинная скорость уменьшается
на потребную приборную скорость	При выпуске щитка потребная приборная скорость уменьшается
на потребную тягу ГП	При выпуске щитка потребная тяга увеличивается
4. Как влияет выпуск шасси:
на потребную истинную скорость	При выпуске шасси потребная истинная скорость не изменяется
на потребную приборную скорость	При выпуске шасси потребная приборная скорость не изменяется
на потребную тягу ГП	При выпуске шасси потребная тяга увеличивается
5. Как влияет высота полёта:
на потребную истинную скорость	При увеличении высоты полёта потребная истинная скорость увеличивается
на потребную приборную скорость	При увеличении высоты полёта потребная приборная скорость  не изменяется
на потребную тягу ГП	При увеличении высоты полёта потребная тяга не изменится

1. тальном лимбе на вертикальном круге
2. 1998 N 13ФЗ от 07112000 N 135ФЗ от 06
3. Инженерконструктор Областной конкурс профессионального мастерства среди молодых специалистов по про
4. Фашизм. История и уроки
5. психологические особенности личности
6. Тема 10
7. Лабораторная работа 19по курсу общей физики
8. на тему- Гипносуггестивные техники в психокоррекции тревожных расстройств Выполнила- Студентка 1 курс
9. тематический факультет Петербургского университета
10. Й ПОДКЛАСС ГАМАМЕЛИДНЫЕ HMMELIDE Гамамелидные характеризуются всегда циклическим строением цветков часто
11. синтетичного методу навчання грамоти- суть прийоми звукового синтезу прийоми звукового аналізу
12. Для парней- Постановка цели знакомства кто зачем кого почему и стоит ли и т
13. Интеллектуальные возможности модемов
14. Природа управления и исторические тенденции его развития Каждый человек многое знает об экономике поско
15. Марракеш
16. Поняття й види стадій вчинення злочину за чинним законодавством
17. Экологическая безопасность систем земледели
18.  Зачатки ее можно встретить в трудах многих известных древних философов
19. тема. В зависимости от строения и набору органоидов клетки все организмы разделены на царства ~ прокариоты и
20. современным религиоведением противопоставляя его религиоведению классическому

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе