?

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 апрель 10, 07:45 5
Buy for 50 tokens
Перевод статьи " Мнение: автоматика и бюрократия убивают летные навыки" и публикация оного в одноименной статье в этом блоге заставил меня победить лень и обновить (в связи с вновь появившимися фактами) свой, пожалуй, самый любимый труд - "Сферический пилот в вакууме. О…

Comments

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)
vishniakov
Jan. 12th, 2016 11:45 am (UTC)
Re: Я и не подумал, что крыло расположено под углом
Не-а.
Летим. По каким-то причинам ноc начал чуть-чуть отклоняться вверх. Угол атаки увеличелся - крыло-то тоже начало откланяться вверх. Подъемная сила чуть-чуть выросла. А она приложена сзади относительно центра масс - значит создался момент, который пытается отклонить нос вниз - против изначального возмущения.

Теперь нос пошел вниз. Угол атаки стал меньше, подъемная сила - тоже. Значит сила, которая толкает нос самолета на пикирование - уменьшилась, появился момент компенсирующий начальное возмущение.

Можно руль бросить и балдеть. Самолет сам летит. И даже никакой автопилот не нужен. Кстати, на первых самолетах так и летали время от времени, когда надо было без рук.

А если наоборот, центр давления перед центром масс.
Нос слегка пошел вверх - увеличилась подъемная сила, а она перед центром масс. Появился дополнительный момент действующий в строну начального возущения. Значит что? Значит нос активнее пошел вверх. И... до бесконечности. А на самом деле - совсем не долго - до срыва потока.

Лететь на таком самолете было бы мучительно, практически невозможно. Если устойчивый самолет сам летит, то неустойчивый - сам крутиться все время.

Но есть и плюсы неустойчивости. В маневренности. Устойчивый самолет пока еще заставишь повернуться. А неустойчивый только подтолкни - дальше он сам пойдет... Так что пытались делать (или сделали уже?) неустойчивые военные самолеты. А чтобы они все же могли летать по прямой у них постоянно работает электронная система управления, которая и борется постоянно с излишней верткостью...

Кстати, вышесказанное относится и к продольной (право-лево) устойчивости автомобилей. Поэтому в 60-х годах была мода спортивные машины делать близкими к нейтральной устойчивости - такая машина более верткая, управляемая, чем с большим запасом устойчивости...

Во блин, помню же что-то...
Crazy Archer
Jan. 12th, 2016 11:55 am (UTC)

"Так что пытались делать (или сделали уже?) неустойчивые военные самолеты." — Истребители давно уже делаются неустойчивыми, где-то с конца 70-х.

vishniakov
Jan. 12th, 2016 12:01 pm (UTC)
А, ну вот я точно этого не знал, поэтому решил специально оговорить...

Latest Month

November 2018
S M T W T F S
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930 

Tags

CT




Powered by LiveJournal.com
Designed by yoksel