?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Согласитесь, вопрос был с подвохом? Давайте вспомним вопрос и узнаем ответ и разъяснение.

"Имеем два самолета. Тип самолета, условия полета, начальное количество топлива на борту, масса самолета - ВСЕ одинаково.
Разница только в центровке.

У первого самолета центровка более передняя (нос тяжелый), у второго - задняя (хвост тяжелый). Конечно же, значения центровки в пределах эксплуатационных ограничений.

Вопрос - какой самолет будет иметь бОльшую дальность полета при всех работающих двигателях? Почему?"

Согласитесь, так и хочется представить себе самолет, который задирает нос, потому что "хвост тяжелый" и, наоборот, его опускает, потому что он "легкий".

Давайте разбираться
--==(о)==--


Как вообще летает самолет классической схемы, у которого есть крыло впереди и стабилизатор сзади?

Понятие угла атаки

Для того, чтобы самолет летел, он должен держаться в воздухе. Это логично. А держится он в воздухе за счет того, что крыло летит под некоторым углом к набегающему потоку, который называется углом атаки. Угол атаки может не совпадать с углом тангажа, т.к. крыло установлено под положительным углом наклона к строительной оси фюзеляжа - это нужно для того, чтобы на наиболее "ходовых" режимах (в крейсерском полете) фюзеляж летел практически горизонтально, для экономии топлива (меньшее сопротивление) и удобства пассажиров (чтобы не бегать с горки/в горку)

Понятие центра давления

Крыло создает основную подъемную силу, всем остальным можно пренебречь (например, фюзеляж тоже может ее создавать). На крыле существует так называемый "центр давления (ЦД)", в котором данная подъемная сила прикладывается. ЦД зависит от геометрии крыла и  угла атаки - при увеличении угла атаки ЦД смещается вперед.

Правильнее было бы говорить о "фокусе", но о фокусах крыла и самолета сегодня мы говорить не будем, чтобы не усложнять тему. Кто хочет углубиться - приглашаю сюда

Понятие центра тяжести

Самолет имеет центр тяжести (ЦТ). Точка, где уравновешиваются все массы конструкции, взятые по отдельности. В полете именно относительно него происходят все эволюции самолета. Соответственно, если мы говорим про подъемную силу, приложенную в ЦД, то на плече до центра тяжести она будет создавать некий момент, либо на кабрирование (задирание носа), либо на пикирование (опускание носа).

В самолете, созданным по классической схеме, центр тяжести всегда находится ВПЕРЕДИ центра давления. Это необходимо для того, чтобы обеспечить необходимую продольную устойчивость самолета - способность самолета восстанавливать изначальные параметры после прекращения воздействия возмущения. Если ЦТ находится впереди ЦД (и пресловутого фокуса), то в этом случае самолет устойчив, если сопадают - то нейтральным, а если позади, то неучтойчив.

Конструкторы так проектируют самолет и так накладывают ограничения, чтобы диапазон допустимых центровок был достаточно приличным, но центровка была впереди ЦД. Поэтому, когда мы применяем слова "передний или задний" по отношению к центровке, то имеем в виду ее близость к границам диапазона.

Соответственно, у нашего "классического" самолета, устойчивого, ЦТ впереди, и поэтому, подъемная сила крыла создаете ПИКИРУЮЩИЙ момент!

И чем дальше впереди от точки приложения подъемной силы находится центр тяжести (передняя центровка), тем этот момент более значительный. Запомним это!

--==(о)==--

Для того, чтобы самолет не кувыркался носом вниз, должна существовать некая компенсирующая сила. В роли этой силы выступает стабилизатор, который уравновешивает пикирующий момент крыла, создавая отрицательную подъемную силу. Которая, как и сила тяжести самолета, тянет лайнер вниз.

Чем больше эта отрицательная подъемная сила, тем больше требуется подъемной силы крыла для того, чтобы самолет держался в воздухе. А как эту силу создать?

Правильно! Увеличением угла атаки!

Но с увеличением угла атаки самолет получает не только бОльшую подъемную силу, но и бОльшее сопротивление. Соответственно, для того, чтобы самолет летел с той же самой скоростью, необходимо увеличить тягу двигателей, а это приводит к бОльшему расходу топлива.

Поэтому при всех прочих равных самолет с более передней центровкой пролетит расстояние меньшее, чем с центровкой более задней.

Кроме того, т.к. самолет с передней центровкой летит на бОльшем угле атаки, то он находится ближе к т.н. "критическому углу атаки" - такому углу, на котором происходит срыв потока воздуха и сваливание самолета.

Чем выше скорость самолета по отношению к скорости звука, тем меньше этот "критический угол атаки". Существуют определенные запасы по углу атаки, которые лимитированы правилами, поэтому вступает еще один аргумент в пользу более задней центровки - такой самолет сможет лететь чуть выше, чем самолет с передней центровкой.

А значит, снова экономить топливо.

FLYSAFE


promo denokan june 1, 2015 06:00 188
Buy for 50 tokens
"Прогноз погоды на 29 мая. Температура 26-28 градусов, во второй половине дня ожидаются грозы, усиление ветра..." Я еду на вылет, слушая краем уха дяденьку из радио. Сегодня у меня рейс в набивший оскомину моим читателям Тиват, но от того, что истории, с ним связанные, здесь уже…

Comments

( 270 comments — Leave a comment )
Page 1 of 3
<<[1] [2] [3] >>
toropyggka
Jan. 12th, 2016 11:17 am (UTC)
Я и не подумал, что крыло расположено под углом
"центр тяжести всегда находится ВПЕРЕДИ центра давления" - видимо для компенсации подъемной силы крыла, которое в нормальном положении всегда создает подъемную силу за счет расположенного под углом крыла?

velodar
Jan. 12th, 2016 11:21 am (UTC)
Re: Я и не подумал, что крыло расположено под углом
там же следующим предложением всё подробно расписано для чего это сделано)
(no subject) - Crazy Archer - Jan. 12th, 2016 11:55 am (UTC) - Expand
(no subject) - vishniakov - Jan. 12th, 2016 12:01 pm (UTC) - Expand
velodar
Jan. 12th, 2016 11:18 am (UTC)
вот это просто отличный ликбез - всё по полочкам, спасибо!
Только в формулировке "сила тяжести самолета" слово "самолёта" нужно опустить. )
avro_live
Jan. 12th, 2016 11:19 am (UTC)
Короче если, это всё та же Магия :)
i1111i
Jan. 12th, 2016 11:25 am (UTC)

Хорошо, что угадал-:). А есть различия у самолетов с различным расположением двигателей? Все же двигатели на хвосте нелегкие. Или правила центровки для всех одинаковые?

lazy_flyer
Jan. 12th, 2016 11:28 am (UTC)
ЦТ впереди ЦД. :))) Условия для самолёта нормальной схемы. Хоть на верёвочке двигатели привязывайте. :)))
(no subject) - i1111i - Jan. 12th, 2016 11:58 am (UTC) - Expand
lazy_flyer
Jan. 12th, 2016 11:27 am (UTC)
Не очень давно на одном форуме мне человек с лицензией PPL с пеной у рта доказывал - задняя центровка делает самолёт ЛЕГЧЕ. :)))
denokan
Jan. 12th, 2016 11:38 am (UTC)
Ну что-то в этом есть)
(no subject) - lazy_flyer - Jan. 12th, 2016 11:54 am (UTC) - Expand
(no subject) - kwakin_misha - Jan. 12th, 2016 11:47 am (UTC) - Expand
(no subject) - lazy_flyer - Jan. 12th, 2016 11:56 am (UTC) - Expand
(no subject) - kwakin_misha - Jan. 12th, 2016 11:57 am (UTC) - Expand
(no subject) - v_29 - Jan. 13th, 2016 04:48 pm (UTC) - Expand
(no subject) - mrnightomsk - Jan. 12th, 2016 11:58 am (UTC) - Expand
(no subject) - Yanek Rut - Jan. 13th, 2016 08:27 am (UTC) - Expand
(no subject) - v_29 - Jan. 13th, 2016 04:50 pm (UTC) - Expand
ramzesito
Jan. 12th, 2016 11:55 am (UTC)
вопрос от обывателя) может ли самолет, стоящий на земле задрать нос и "сесть" на хвост? если все пассажиры побегут по салону назад?
denokan
Jan. 12th, 2016 12:02 pm (UTC)
Сильно зависит от самолета, но вполне могут.
(no subject) - empennage - Jan. 12th, 2016 04:32 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ВЯЧЕСЛАВ АГАПОВ - Jan. 13th, 2016 09:50 am (UTC) - Expand
(no subject) - empennage - Jan. 13th, 2016 04:03 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ВЯЧЕСЛАВ АГАПОВ - Jan. 13th, 2016 06:18 pm (UTC) - Expand
(no subject) - gmp_alex - Jan. 12th, 2016 12:41 pm (UTC) - Expand
(no subject) - lubezniy - Jan. 12th, 2016 07:53 pm (UTC) - Expand
(no subject) - gmp_alex - Jan. 12th, 2016 08:06 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Алексей Миро - Jan. 12th, 2016 12:54 pm (UTC) - Expand
(no subject) - grig_siren - Jan. 12th, 2016 04:12 pm (UTC) - Expand
(no subject) - iime - Jan. 13th, 2016 08:04 am (UTC) - Expand
(no subject) - grig_siren - Jan. 13th, 2016 08:52 am (UTC) - Expand
Vladimir Rozhkov
Jan. 12th, 2016 11:55 am (UTC)
Неправильно прочитал вопрос. Был не прав.

А вообще по физике, чем короче плечо - тем проще удерживать равновесие в системе. Отсюда - чем более "задняя" центровка - тем дальше летит самолет.
Ну и само собой она должна быть в пределах нормы.

Edited at 2016-01-12 11:59 am (UTC)
moshkow
Jan. 12th, 2016 12:02 pm (UTC)
> чтобы самолет не кувыркался носом вниз, должна существовать некая компенсирующая сила. В роли этой силы выступает стабилизатор

Стоп-стоп-стоп. Стабилизатор в роли компенсатора будет выступать, только когда самолет планирует в выключенными двигателями.

А включенные движки - недаром они под крылом - благополучно создают необходимую компенсацию, и надобности держать стабилизатор "вниз" - нет.

Денис, подвох задачки в том, что она верна только для планирующего самолета, но не факт, что годна для штатного полета на реактивной тяге.



Edited at 2016-01-12 12:04 pm (UTC)
paullitrych
Jan. 12th, 2016 12:25 pm (UTC)
Эээ... Про реактивную тягу... Я на всякий случай, для себя. На сейчас летающих пассажирских самолетах нет реактивных двигателей, верно?
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 12:36 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 12:29 pm (UTC) - Expand
(no subject) - moshkow - Jan. 12th, 2016 01:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 01:52 pm (UTC) - Expand
(no subject) - moshkow - Jan. 12th, 2016 02:49 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 03:01 pm (UTC) - Expand
(no subject) - dvv - Jan. 12th, 2016 05:24 pm (UTC) - Expand
(no subject) - xray - Jan. 13th, 2016 06:19 am (UTC) - Expand
(no subject) - dvv - Jan. 13th, 2016 01:26 pm (UTC) - Expand
(no subject) - xray - Jan. 13th, 2016 02:46 pm (UTC) - Expand
(no subject) - vlbee - Jan. 12th, 2016 12:29 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 12:33 pm (UTC) - Expand
gmp_alex
Jan. 12th, 2016 12:08 pm (UTC)

Существуют определенные запасы по углу атаки, которые лимитированы правилами, поэтому вступает еще один аргумент в пользу более задней центровки - такой самолет сможет лететь чуть выше, чем самолет с передней центровкой."


При задней центровке, для сохранения запаса по углу атаки, допустимое значение угла атаки назначают меньше, чем при передней, т.к. устройчивость самолета уменьшается.
Да и поведение самолета на критических углах с задней центровкой обычно очень сильно отличаться от поведения самолета с передней ценровкой.

denokan
Jan. 12th, 2016 12:24 pm (UTC)
Тут нет противоречия. Мы не говорим о запредельно задних центрлвках.

Вопрос в изначальном запасе диапазона центровок. На моем В737 увеличение центровки с 5% до 25% дает выигрыш около 1000ф.
(no subject) - gmp_alex - Jan. 12th, 2016 12:41 pm (UTC) - Expand
ramber
Jan. 12th, 2016 12:13 pm (UTC)
Большое спасибо, наконец разобрался). Как моделист скажу, рулить самолетом с задней центровкой намного сложнее.
Max Lihachev
Jan. 12th, 2016 12:15 pm (UTC)
Механика учит нас, что если ЦД не совпадает с ЦТ то возникает пара сил, которая всенепременно опрокинет наш самолёт.
denokan
Jan. 12th, 2016 12:37 pm (UTC)
В тексте кое-что написано.
(no subject) - fox511 - Jan. 12th, 2016 01:40 pm (UTC) - Expand
dvv
Jan. 12th, 2016 12:36 pm (UTC)

Борцы со сферичностью коня в вакууме ждать себя не заставили...

otto_pilot
Jan. 12th, 2016 12:43 pm (UTC)
А хотите небольшое WTF от уважаемой британской школы?
http://ic.pics.livejournal.com/otto_pilot/62123268/3122/3122_900.png
Это в главе "устойчивость и управляемость".

Как только эта глава заканчивается они приходят в себя:
http://ic.pics.livejournal.com/otto_pilot/62123268/3578/3578_900.png
denokan
Jan. 12th, 2016 12:59 pm (UTC)
Интересно)
velodar
Jan. 12th, 2016 12:45 pm (UTC)
Небольшой вопрос "вдогонку" и не относящийся к данной теме:
Влияет ли на безопасность полёта вес пассажира и как это контролируется в разных авиакомпаниях. Принимается ли некий средний вариант "летнего" и "зимнего" пассажира (+верхняя одежда и обувь тяжелее).
Ведь все скорости рассчитываются по таблицам исходя из массы самолёта, а масса пассажиров при полном салоне может гулять в очень ощутимых пределах. Конечно, по статистике всегда какой-то средний набор худощавых, средних и полных людей на борту. Но, если гипотетически сложится ситуация, где все пассажиры будут чуть крупнее по комплекции. Ведь всего 10 кг на каждого пассажира дают 2 тонны, а это уже критично по отношению к рассчёту безопасных скоростей.
Заранее извиняюсь, если данный вопрос уже обсуждался на страницах вашего журнала.
denokan
Jan. 12th, 2016 12:57 pm (UTC)
Для взрослых принимается средний вариант. 75кг летом, 80 зимой. Что для женщин, что для мужчин. Слышал, что за рубежом ходит идея фпктически взвешивать, но не уверен, что это где-то реализовано.
(no subject) - velodar - Jan. 12th, 2016 05:02 pm (UTC) - Expand
(no subject) - grig_siren - Jan. 12th, 2016 06:32 pm (UTC) - Expand
(no subject) - empennage - Jan. 14th, 2016 08:36 am (UTC) - Expand
di_vizion_ary
Jan. 12th, 2016 12:47 pm (UTC)
О! Вчера коллега по работе рассказала, что их (семью из 3-х человек) и ещё одного пассажира в ATR 72-500 после посадки попросили в полном составе (с 5-го ряда) пересесть в хвост салона.
Она всё спрашивала - почему?
Надо будет ей ваши два поста дать почитать :)
Алексей Миро
Jan. 12th, 2016 12:51 pm (UTC)
я даже как-то задавал это вопрос на авиафоруме после того как летел в Ростов-на-Дону еще самолетом Трансаэро, так вот весь полет не покидало чувство что задран нос у самолета и в этом я убедился когда я пошел к стюардессе за водой, казалось я поднимаюсь в гору. Мне тогда ответили что самолет экономил топливо.
vlbee
Jan. 12th, 2016 01:06 pm (UTC)
Что полностью расходится с выводом из этой статьи: наибольшая экономия, когда самолет летит, не задрав нос. А это происходит при задней центровке.
(no subject) - Алексей Миро - Jan. 12th, 2016 01:14 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 01:17 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Алексей Миро - Jan. 12th, 2016 01:22 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 01:46 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Алексей Миро - Jan. 12th, 2016 02:12 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 02:25 pm (UTC) - Expand
tracer
Jan. 12th, 2016 12:54 pm (UTC)
Для того, чтобы самолет не кувыркался носом вниз, должна существовать некая компенсирующая сила. В роли этой силы выступает стабилизатор, который уравновешивает пикирующий момент крыла, создавая отрицательную подъемную силу. Которая, как и сила тяжести самолета, тянет лайнер вниз. Чем больше эта отрицательная подъемная сила, тем больше требуется подъемной силы крыла для того, чтобы самолет держался в воздухе. А как эту силу создать?

Не будет ли необходимости при задней центровке уравновешивать стабилизатором кабрирующий момент, что точно так же приведет к росту сопротивления?

Edited at 2016-01-12 12:58 pm (UTC)

denokan
Jan. 12th, 2016 01:00 pm (UTC)
Не будет, я уже написал, что такое "задняя центровка"
(no subject) - tracer - Jan. 12th, 2016 01:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - vlbee - Jan. 12th, 2016 01:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tracer - Jan. 12th, 2016 01:47 pm (UTC) - Expand
(no subject) - vlbee - Jan. 12th, 2016 02:44 pm (UTC) - Expand
woodman22
Jan. 12th, 2016 12:56 pm (UTC)
остаётся вопрос планирования, при пофигстском отношении к углу атаки. И вопрос стохастических завихрений, при работающем двигателе и угле атаки - большем или равном 10-и градусам. На реактивках, с отрицательным крылом - это нобелевка... как минимум.
kaguti
Jan. 12th, 2016 01:26 pm (UTC)
Багажные отсеки располагаются ближе к хвосту. Интересно, может возникнуть ситуация, когда выгода от дополнительной массы, и соответственно более задней центровки, превысит проигрыш от необходимости создавать дополнительную подъёмную силу? :)

Edited at 2016-01-12 01:28 pm (UTC)
denokan
Jan. 12th, 2016 01:35 pm (UTC)
Багажные отсеки есть и в передней части самолета тоже.
kyodza
Jan. 12th, 2016 01:55 pm (UTC)
В учебнике "Динамика полета" этот вопрос находится в параграфе "Потери на балансировку".

Потери, потому что в классической аэродинамической схеме для балансировки стабилизатор создает отрицательную подъемную силу. Стабилизатор парирует момент который создают пара сил - масса самолета и подъемная сила. Чем более передняя центровка тем выше этот момент, тем на больший угол надо отклонять стабилизатор (кстати - чем больше эта разница, тем устойчивее самолет. По сути - это каноническое определение продольной устойчивости по перегрузке).

По правилам механики складываем силы со знаками, подъемная - вверх, а масса и стабилизатор - вниз. Чем "переднее", тем большую силу от стабилизатора надо направить вниз. Для того, чтобы лететь на постоянной высоте сумма сил должна равняться нулю (закон Ньютона, сорри). То есть массу + силу от стабилизатора надо теперь уравновешивать большей подъемной силой, установив крыло на больший угол атаки.

Больший угол атаки - большее сопротивление и плюс большее сопротивление от сильнее отклоненного стабилизатора. У самолета с передней центровкой ммеем увеличение общего сопротивления.

Вывод: самолет с передней центровкой имеет меньшую дальность полета в силу большего сопротивления.

Edited at 2016-01-12 02:03 pm (UTC)
denokan
Jan. 12th, 2016 02:05 pm (UTC)
Вы решили продублировать?:)
(no subject) - kyodza - Jan. 12th, 2016 02:07 pm (UTC) - Expand
kodt_rsdn
Jan. 12th, 2016 02:28 pm (UTC)
Чем больше отрицательная подъёмная сила хвостового стабилизатора, тем большую подъёмную силу должно создавать крыло, и... тем больший пикирующий момент, на колу мочало - начинай сначала! :)))
denokan
Jan. 12th, 2016 02:31 pm (UTC)
Нет, плечо сдвигается вперед вместе с центром давления.
(no subject) - gmp_alex - Jan. 12th, 2016 03:39 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 03:45 pm (UTC) - Expand
(no subject) - gmp_alex - Jan. 12th, 2016 04:01 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 04:14 pm (UTC) - Expand
(no subject) - gmp_alex - Jan. 12th, 2016 04:17 pm (UTC) - Expand
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 04:29 pm (UTC) - Expand
(no subject) - dvv - Jan. 12th, 2016 05:29 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Yanek Rut - Jan. 13th, 2016 08:33 am (UTC) - Expand
igor_adelman
Jan. 12th, 2016 02:38 pm (UTC)
Помните видео, где феерически гробанулся американский транспортник в Афганистане пару лет назад?
Он всё задирал нос выше и выше, пока не полетел хвостом вперёд к земле.
Что-то они там намудрили с центровкой.
dvv
Jan. 12th, 2016 02:44 pm (UTC)
Не намудрили.
(no subject) - denokan - Jan. 12th, 2016 02:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - vlbee - Jan. 12th, 2016 02:47 pm (UTC) - Expand
(no subject) - dvv - Jan. 12th, 2016 05:29 pm (UTC) - Expand
yanatol
Jan. 12th, 2016 02:46 pm (UTC)
ах,,,*****уеть!
а какже бамбардировщик - В2 - он литит в неустойчивом палёте и управляется кампьютером.
всё что ты пишешь - так прементивно. и так - устарело...
denokan
Jan. 12th, 2016 03:02 pm (UTC)
Re: ах,,,*****уеть!
Анатолий, в каком классе учитесь? Есть ши смысл продолжать разговор?
(no subject) - Yanek Rut - Jan. 13th, 2016 08:35 am (UTC) - Expand
serega boiko
Jan. 12th, 2016 02:54 pm (UTC)
Здравствуйте Денис!
давно хотел вас спросить бывали ли в Queenstown, New Zealand ?
и что можете как профессионал сказать про такой заход
https://www.youtube.com/watch?v=7mxmFCw-Dig
имхо дико красиво и безумно страшно :)
denokan
Jan. 12th, 2016 03:05 pm (UTC)
Нет, я не был южнее Сингарура. Заход красив.
(no subject) - dvv - Jan. 12th, 2016 05:58 pm (UTC) - Expand
komal_brn
Jan. 12th, 2016 03:18 pm (UTC)
Я думал, что дальше полетит тот, у которого с крыла больше стружки срываться будет. А вообще, просто и доходчиво сразу видно - наставник.
Yanek Rut
Jan. 13th, 2016 08:36 am (UTC)
Какой стружки, камрад?
Любители стружки это отдельная тема, кстати..
(no subject) - ВЯЧЕСЛАВ АГАПОВ - Jan. 14th, 2016 12:53 pm (UTC) - Expand
(no subject) - dvv - Jan. 14th, 2016 08:19 pm (UTC) - Expand
Page 1 of 3
<<[1] [2] [3] >>
( 270 comments — Leave a comment )

Profile

denokan
denokan

Latest Month

September 2017
S M T W T F S
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Tags

Powered by LiveJournal.com
Designed by yoksel