Практическая аэродинамика - интересные для практики моменты.
Сама книга "Практическая аэродинамика" насыщена множеством формул, может далеко не всегда нужных, но все же есть некоторые моменты, которые надо знать, тем более , что общие закономерности поведения самолетов в тех или иных условиях схожи.Все ниже приведенное соответствует динамике самолетов Як-52.
По сути в этом разделе рассматриваются вопросы аэродинамики и динамики самолетов с поршневым двигателем.
Для равномерного,горизонтального,прямолинейного полета определение воздушной скорости сложности не представляет,да и необходимости в особой точности наверное нет.Другое дело пилотаж!Как определить воздушную скорость?(чтобы не войти в нехорошие режимы) ,ведь она уже будет значительно отличаться от приборной.(приборы имеют запаздывание,да и ПВД будет не всегда прямо по потоку,а и под углом ,во время скольжения)
Воздушной скоростью полета называется скорость перемещения самолета относительно воздушной среды.
При этом различают истинную воздушную скорость и приборную скорость.
Истинная воздушная скорость используется экипажем в целях самолетовождения, а приборная скорость используется летчиком для пилотирования самолета.
Показания указателя воздушной скорости принято называть приборной скоростью.
Теперь , я думаю, понятно , что на пилотаже нас интересует именно приборная скорость ( по прибору) и совсем не интересует истинная !
Критические режимы по скорости определяются именно по прибору.
Что касается запаздывания :
оно , конечно есть, но в тоже время скорости , прописанные по РЛЭ удовлетворяют погрешности приборов и учитывают это обстоятельство, а каждая фигура при пилотаже имеет четко определенные диапазоны скоростей ( приборных конечно)
В дальнейшем мы это будем обсуждать.
Что касается скольжения - этот маневр к пилотажу сложно отнести , скорее это необходимость , не надо рассчитывать никаких скоростей, просто пользуйтесь теми скоростями, что предписывает РЛЭ - не ошибетесь !
Казалось бы простой вопрос зачастую приводит в замешательство.
Откуда берется подъемная сила ?
Рассматривая обтекание воздушным потоком крыла самолета происходит изменение характера этого потока вдоль крыла, обусловленное формой крыла , его поверхностью и сечением.
Перед передней кромкой крыла поток отклоняется и начинает обтекать крыло. Из-за разного профиля верхней и нижней поверхностей скорость обтекания их будет различной , в том числе и если направление набегания потока на крыло будет не по оси сечения профиля крыла.
Из-за разницы скоростей потоков над и под крылом возникае разница давлений на его поверхности снизу и сверху, отсюда и появляется подъемная сила .
На этом обеще прописные истины мы закончим и будем переходить к практической аэродинамики именно самолета Як-52.
Ведь это самолет пилотажный,и он может летать как вниз,так и вверх колесами ! Во втором случае на крыле обрзуется отрицательная подъемная сила и ,по теории,самолет лететь не сможет. А он летит !
Как говорил один пилот : - летает в природе все, даже камень, вопрос как далеко и долго !
Подъемная сила на крыле может быть образована двумя основными способами ( есть еще некоторые но к динамике самолета они не относятся) :
1. За счет несимметричного профиля крыла - именно такой профиль у Як-52 ( плосковыпуклый) , т.е. при набегании потока по оси сечения крыла возникает подъемная сила .
В тоже время, например самолет Як-55 имеет симметричный профиль крыла и при этих же условиях подъемной силы на крыле не будет .
2. За счет изменения уга набегания потока воздуха на крыло - этого можно достичь за счет изначальной установки крыла с углом к продольной оси самолета - так сделано на Як-52 ( угол 2 градуса) или за счет увеличения тангажа в полете - так происходит на Як-55 , так как угол установки его крыла равен 0.
Т.е. можно использовать 1-й или 2-й способ или оба вместе ( так на Як-52)
Теперь о преревернутом полете - все верно , если в перевернутом полете продольная ось самолета будет расположена под углом 0 к горизонту , то подъемная сила на крыле будет направлена вниз из-за профиля и отрицательного угла наклона крыла к горизону.
Чтобы создать подъемную силу вверх , мы должны создать положительный угол крыла к набегающему потоку и создать подъемную силу вверх, которая должна быть больше силы на крыле, обусловленной профилем и направленной вниз, для чего отдаем ручку от себя в перевернутом полете ( между капотом и горизонтом зазор) создавая положительный угол к горизонту, достаточный для горизонтального полета.
Тогда еще один вопрос по аэродинамике Як-52.
Как известно,воздух имеет определенную плотность,и при взаимодействии с каким-либо предметом создает определенное сопротивление.Воздушный винт,при вращении,создает момент,который должен вращать корпус самолета в сторону,обратную направления вращения винта. С вертолетом понятно - там есть хвостовой винт.На разных типах самолетов с этим эффектом борятся по разному.А как это происходит на Як-52 ?
Эта же плотность воздуха равна и для крыльев самолета , площадь которых в несколько порядков больше , чем площадь винта, как следствие вращающий момент от винта будет не соизмеримым с сопротилением воздуха на крыльях, попросту говоря этого момента не хватит для вращения самолета ( Именно поэтому подводные лодки тоже не вращаются из-за вращения винта :) )
Но, конечно - реакция вращающего момента винта оказывает влияние на поперечную балансировку самолета!
Компенсировать влияние реакции винта можно путем отклонения элеронов.
На Як-52,55 это делается путем подгиба на нужный угол фиксированных компенсирующих триммеров - небольших пластин приклепанных к ободу элеронов.
Есть еще способы борьбы с реакцией винта - например установка полукрыльев с разным углом атаки - на як-52, 55 этот способ не применяется.
И весьма существенно реакция винта влияет на отклонение курса самолета при изменении наддува , особенно резкого в виде ухода самолета с курса влево при уборке наддува и вправо при даче его, с этим эффектом боремся педалями. Больше всего проявляется на взлете и при переводе самолета на планирование.
Если я правильно понял,во время выполнения различных пилотажных фигур меняется наддув ,влияющий на увод самолета в сторону за счет влияния реакции воздушного винта.Значит правый и левый вираж будут несимметричны ! А ,следовательно,и летные параметры,влияющие на радиус разворота,скорость сваливания,угла атаки,при котором происходит срыв потока,и т.д. будут разные.Существуют ли какие-либо рекомендации и ограничения,которые надо при этом учитывать ?
НО : все это не так значительно, и входит в обычные навыки управления самолетом, а при пилотаже об этом просто никто не думает , все что надо - держите шарик в центре !
Реакция самолета на срывных режимах тоже разная, конечно , в лево и в право, в правый штопор самолет , КАК ПРАВИЛО, входит энергичнее, чем в левый, но это не факт ! Есть еще много факторов , которые на это могут влиять, например, погрешность при сборке в установке крыльев и т.д. и все будет уже не так !
У нас, например 332 на срыве в правом вираже активно срывается влево, а должен - в право, а в штопор - крутится одинаково энергично влево, это уже индивидуальные особенности самолета, которые надо знать.
Рекомендация - все та же - не превышать критические углы атаки, не допускать скорости сваливания, шарик у центре - не более того.
А по жизни - ты просто чувствуешь самолет - при выполнении комплекса - особо некогда рассматривать приборы - видишь - скорость на выходах из фигур , шарик на переходе сокоростей с замедления на разгон - и все !!! - остальное ощущение правильности поведения самолета в полете.
Наддув на спортивном пилотаже - всегда полный, кроме некоторых фигур, об этом даже не думаешь.
Еще вопрос.
Про топливо.
На пилотаже спортивный самолет испытывает различные разнонаправленные перегрузки.Перегрузки воздействуют и на топливо.Происходит ли при перегрузках из-за этого изменение режима работы двигателя ? И надо ли это учитывать ?
Двигатель М-14П имеет компенсационную систему, которая обеспечивает его безперебойную работу при всех эксплуатационных перегрузках, учитывать при пилотаже, кроме нижеперечисленного ничего не надо.
В РЛЭ есть определенные ограничения :
- время перевернутого полета - не более 2 минут
- после непрерывного перевернутого полета в течении 2 минут , повторный перевернутый полет разрешается выполнять после прямого полоета в течении не менее 3 минут.
- при остатке топлива 24 л. и менее выполнять пилотаж запрещается.
Соблюдения этих условий достаточно для безопасного полета.
Ведь, по моему разумению, винто-моторная группа представляет собой быстровращающуюся массу с большим кинетическим моментом инерции, и от прицессии никуда не уйти?
Да, не просто , но в этом и заключается красивый пилотаж - вовремя и соразмерно работать органиами управления для компенсации отклонений.
Кстати,а как измеряется докладываемая диспетчеру высота ? При взлете высота полета измеряется относительно аэродрома взлета.При посадке - относительно аэродрома посадки.На эшэлоне - относительно 760 мм.рт.ст..А как определить высоту,если находишься ниже нижнего эшелона, и между аэродромами ?
Продолжим ?
Мы поняли почему самолет летает, угубляться в профили и форму крыла не будем, поговорим о критическом угле атаки :
При продувке моделей самолетов определяются углы атаки на которых возникает переход от установившегоси полета к неустановившемуся, т.к. на этих углах устойчивость и управляемость самолета становится плохой и он легко срывается в штопор - это критические углы атаки.
Причина - на этих углах атаки нарушается плавное обтекание крыла воздушным потоком и возникает срыв пограничного слоя на задней кромке крыла, чем резко снижается подъемная сила крыла.
На Як-52 этот срыв потока происходит не мгновенно, а в некотором диапазоне углов атаки. За 2-3 градуса до критического угла срыв потока зарождается на задней кромке и по мере увеличения угла таки распространяется вперед к передней кромке охватывая все крыло.
Для самолета Як-52 критический угол атаки равен 18 градусам.
При полете ниже нижнего высота определяется по приведенному давлению, которое вам даст МДП и высоту он Вам тоже даст , и по этому давлению вы будете докладывать высоту - все просто.
Безопасные высоты должны быть рассчитаны до полета !
Все остальное вам дадут при посадке.
Рассчитать и привести высоту к давлению можно, конечно , но зачем ?!!! Это не для ПВП полетов точно.
В прочем это уже не аэродинамика, а самолетовождение, для этого можно создать отдельную ветку. :)
Ведь если,например,пролететь 100 км. на север,потом пролететь 100 км. на восток,потом 100 км. на юг,потом 100 км. на запад,то никогда не прилетишь на точку взлета ! (Хорошо,что сейчас есть GPS !)
Бывают ли какие-то еще особенности атмосферы?
Создам отдельную тему , там обсудим.
Есть другой вопрос. Вихревой след самолета. Его природа мне понятна (воздух на законцовках консолей крыла перетекает из зоны высоко давления под крылом в зону низкого давления над крылом, образуя концевой вихрь) Но на сколько значительно этот эффект проявляется у спортивных самолетов, и как происходит полет строем с построением "пеленг". Спасибо.
Кстати,на первых самолетах указателя скорости не было вообще,и летчик ,находившийся в открытой кабине ,определял скорость по силе ветра,дующего ему в лицо.На певом же самолете с закрытой кабиной ("Илья Муромец"Сикорского) был сделан впереди самолета спец.балконьчик,на котором должен был находиться помошник пилота,чувствующий собой скорость и помогающий ему в пилотировании.В последствии от помошника отказались и заменили его прибором.