Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
ФГБОУ ВПО УВАУГА (И) Кафедра летной эксплуатации и безопасности полетов Дисциплина «Аэродинамика и динамика полетов»
Контрольная работа №2 Расчет летных характеристик самолета по методу Н.Е. Жуковского Выполнил курсант группы П-12-1 Усатов Д.А. Проверил преподаватель к.т.н. Бондаренко А.А. Ульяновск 2013/2014 гг. |
1. Выбор исходных данных для расчета
Самолет типа Ил-86
Максимальная взлетная масса – 210 000 кг.
Площадь крыла – 330 м2.
Характеристики двигателя НК-86
|
Рвзл, кгс |
Рном, кгс |
Коэффициент учета атмосферного давления kр, 1/Па |
Коэффициент учета температуры воздуха kт, 1/град |
Коэффициент учета скорости полета kv1, 1/км/ч |
Коэффициент учета скорости полета kv2, 1/км/ч |
|
13000 |
11000 |
0,000006 |
0 при t < + 30º; -0,0077 при t ≥ +30º |
-0,0007 |
0 |
2. Основные теоретические сведения
Метод Н.Е. Жуковского основан на построении кривых потребных и располагаемых тяг (мощностей), по которым определяются параметры установившихся режимов полета (рис. 1).
Построение кривых потребных тяг (мощностей) осуществляется с использованием следующих формул:
– потребная скорость горизонтального полета (ГП):
vгп =,
где m – полетная масса самолета;
g – ускорение свободного падения;
ρ – плотность воздуха на заданной высоте;
S – площадь крыла;
Сya – коэффициент подъемной силы;
– потребная тяга для ГП:
где K = – аэродинамическое качество самолета;
– потребная мощность для ГП:
Располагаемая тяга (мощность) определяется по характеристикам двигателей в зависимости от режимов работы, атмосферных условий, скорости полета и количества работающих двигателей.
По кривым потребных и располагаемых тяг (мощностей) определяются следующие характерные скорости ГП (рис. 1):
vmin т – минимальная теоретическая скорость, соответствующая полету на критическом угле атаки при Сya;
vэк – экономическая скорость, соответствующая на кривых тяг максимальному избытку тяги (∆Pmax), а на кривых мощностей – минимальной потребной мощности (Nгп min);
vнв - наивыгоднейшая скорость ГП, соответствующая минимальной потребной тяге при полете с наивыгоднейшим углом атаки (αнв) при Ктах (на кривых мощностей – минимальному отношению );
vкрс – крейсерская скорость, соответствующая минимальному отношению () и, в первом приближении, минимальному километровому расходу топлива;
vгп – максимальная скорость ГП, соответствующая равенству потребной и располагаемой тяг (мощностей) при данном режиме работы силовой установки.
Метод Жуковского позволяет также определить параметры установившихся набора высоты и снижения. Для этого используются формулы определения:
– синуса угла наклона траектории:
– вертикальной скорости:
Для набора высоты и снижения обычно строятся на основании кривых тяг (мощностей) поляры вертикальных скоростей vy=f(α) (рис. 2).
По поляре вер-тикальных скоростей можно определить наивыгоднейшую скорость набора высо-ты (vнв наб), при кото-рой достигается ре-жим максимальной скороподъемности
(vy max).
3. Построение кривых потребных и располагаемых тяг и поляр вертикальных скоростей
Построение кривых располагаемых тяг рекомендуется выполнять в следующей последовательности:
1. В зависимости от заданного режима работы и количества работающих двигателей определяется тяга силовой установки в стандартных условиях при нулевой скорости полета:
где Рдв – тяга одного двигателя в стандартных условиях, кгс;
п – количество работающих двигателей.
Р0 ст = 11000∙4 = 44000 кгс.
2. Рассчитывается тяга силовой установки для заданных атмосферных условий при скорости v = 0:
где kр – коэффициент, учитывающий влияние атмосферного давления;
kт – коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха;
Т – температура воздуха, К;
р – атмосферное давление, Па.
Р0 = 44000(1+0,000006(99750–101330)–0,0077(313-288)) = 35112,88 кгс.
Пересчет атмосферного давления из мм рт. ст. в Па производится умноже-нием на коэффициент 133.
3. При варьировании скорости в диапазоне 0-800 км/ч с шагом, равным 100 км/ч, значения располагаемой тяги рассчитываются по формуле:
где kv1 kv2 – коэффициенты, учитывающие влияние скорости;
v – скорость полета, км/ч.
Построение кривых потребных тяг рекомендуется выполнять в следующей последовательности (табл. 2 и 3):
– рассчитывается плотность воздуха (ρ) по заданным давлению и температуре, кг/м3:
где R = 287,2 Дж/кг∙град.,
р – давление, мм рт. ст.;
ρ = = 1,11 кг/м3.
– задаются значения угла атаки в диапазоне от αо = 2° до αкр с шагом, равным 2° и т.д.
Поляра вертикальных скоростей строится на основании кривых потребных и располагаемых тяг.
Таблица 2. – Конфигурация взлетная.
|
α, град |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 (кр) |
|
Сya |
0,492 |
0,738 |
1,040 |
1,230 |
1,476 |
1,722 |
1,968 |
2,105 |
2,140 |
2,145 |
2,150 |
|
Схa |
0,124 |
0,134 |
0,153 |
0,168 |
0,192 |
0,224 |
0,267 |
0,303 |
0,314 |
0,315 |
0,317 |
|
vгп, м/с |
151,226 |
123,476 |
104,014 |
95,644 |
87,311 |
80,834 |
75,613 |
73,111 |
72,511 |
72,426 |
72,342 |
|
vгп, км/ч |
544,415 |
444,513 |
374,452 |
344,318 |
314,318 |
291,002 |
272,207 |
263,200 |
261,039 |
260,735 |
260,431 |
|
Ргп,кгс |
52926,829 |
38130,081 |
30894,231 |
28682,927 |
27317,073 |
27317,073 |
28490,854 |
30228,029 |
30813,084 |
30839,161 |
30962,791 |
|
Ррасп,кгс |
21731,696 |
24187,189 |
25909,223 |
26649,876 |
27387,250 |
27960,336 |
28422,288 |
28643,673 |
28696,793 |
28704,276 |
28711,732 |
|
∆Р,кгс |
-31195,134 |
-13942,893 |
-4985,008 |
-2033,051 |
70,176 |
643,263 |
-68,566 |
-1584,356 |
-2116,291 |
-2134,885 |
-2251,059 |
|
sinθ |
-0,149 |
-0,066 |
-0,024 |
-0,010 |
0,000 |
0,003 |
0,000 |
-0,008 |
-0,010 |
-0,010 |
-0,011 |
|
θ,град |
-8,511 |
-3,804 |
-1,360 |
-0,555 |
0,019 |
0,176 |
-0,019 |
-0,432 |
-0,577 |
-0,582 |
-0,614 |
|
vy, м/с |
-22,464 |
-8,198 |
-2,469 |
-0,926 |
0,029 |
0,248 |
-0,025 |
-0,552 |
-0,731 |
-0,736 |
-0,775 |
Таблица 3. – Конфигурация полетная.
|
α, град |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
23 (кр) |
|
Сya |
0 |
0,170 |
0,340 |
0,510 |
0,680 |
0,850 |
1,020 |
1,190 |
1,230 |
1,245 |
1,250 |
|
Схa |
0,021 |
0,022 |
0,026 |
0,031 |
0,039 |
0,050 |
0,068 |
0,098 |
0,110 |
0,119 |
0,122 |
|
vгп, м/с |
0 |
257,268 |
181,916 |
148,534 |
128,634 |
115,054 |
105,029 |
97,238 |
95,644 |
95,066 |
94,876 |
|
vгп, км/ч |
0 |
926,165 |
654,897 |
534,721 |
463,082 |
414,193 |
378,105 |
350,057 |
344,318 |
342,238 |
341,553 |
|
Ргп,кгс |
0 |
27176,471 |
16058,824 |
12764,706 |
12044,118 |
12352,941 |
14000,000 |
17294,118 |
18780,488 |
20072,289 |
20496,000 |
|
Ррасп,кгс |
0 |
12348,667 |
19016,150 |
21969,955 |
23730,773 |
24932,414 |
25819,429 |
26508,816 |
26649,876 |
26701,012 |
26717,853 |
|
∆Р,кгс |
0 |
-14827,804 |
2957,327 |
9205,249 |
11686,656 |
12579,473 |
11819,429 |
9214,698 |
7869,388 |
6628,723 |
6221,853 |
|
sinθ |
0 |
-0,071 |
0,014 |
0,044 |
0,056 |
0,060 |
0,056 |
0,044 |
0,037 |
0,032 |
0,030 |
|
θ,град |
0 |
-4,046 |
0,807 |
2,512 |
3,189 |
3,432 |
3,225 |
2,514 |
2,147 |
1,809 |
1,698 |
|
vy, м/с |
0 |
-18,165 |
2,562 |
6,511 |
7,159 |
6,892 |
5,911 |
4,267 |
3,584 |
3,001 |
2,811 |
Контрольные вопросы
1) vmin т – минимальная теоретическая скорость, соответствует полету на αкр, полет практически не возможен из-за возникновения сваливания. vmin т соответствует Сya max. При выпуске механизации vmin т уменьшается, т.к. увеличивается Сya, выпуск шасси не влияет на vmin т.
2) Установившийся горизонтальный полет со скоростью выше максимальной невозможен, т.к. по графику в точке, соответствующей vmах потребная тяга становится равной располагаемой, а на скорости больше vmах разность тяг становится отрицательной. Выпуск механизации и шасси уменьшают величину vmах.
3) Потребная тяга для установившегося ГП минимальна на наивыгоднейшей скорости vhb, т.к. она соответствует полету с αнв и Kmax, т.е. минимум потребной тяги достигается при максимальном значении аэродинамического качества самолета, соответствующего αнв. По графику видно, что при выпуске механизации эта величина уменьшается.
4) Вертикальная скорость vy изменяется в зависимости от горизонтальной скорости: в промежутке от vmin до vhb наб она увеличивается, и далее до vmax уменьшается. В точке, соответствующей vmax, vy равна 0.
5) При выпуске механизации и шасси уменьшается качество самолета, потребная тяга возрастает (также увеличивается лобовое сопротивление самолета), в результате избыток тяги уменьшается, и угол подъема самолета уменьшается. Для вертикальной скорости все аналогично, при выпуске механизации и шасси качество самолета уменьшается, потребная тяга возрастает, уменьшается избыток тяги. Поэтому выпуск механизации и шасси уменьшает значения вертикальной скорости и угла набора.