Расчет вертикальных скоростей самолета при установившемся наборе высоты

Состояние ВПП: сухая.

Стандартная атмосфера по ГОСТ 4401-81:

Высота	Плотность	Скорость звука
км	кг/м3	м/с
	1,225	340,4
	1,01	332,7
	0,819	324,7
	0,606	316,6
	0,526	308,2
	0,414	299,6
	0,312	295,2

Определение максимальных скоростей горизонтального полета самолета.

Определяем среднюю массу самолета по формуле:

- средняя масса самолета, кг.

- взлетная масса, кг.

- масса топлива, кг.

Взлетная масса самолета определяется:

- снаряженная масса, кг.

- полезная масса, кг.

Выбор первого значения скорости можно выполнить по схеме:

При больших значениях и малых значения можно снимать с поляры взлетно-посадочных характеристик самолета.

- ускорение свободного падения, м/с².

- плотность воздуха, кг/м³.

- площадь крыла, м².

- скорость звука, м/с.

- число Маха.

Определяем необходимые значения величин:

1) скорость при заданных числах Маха:

2) коэффициент подъемной силы :

- средняя масса самолета, кг.

- ускорение свободного падения, м/с².

- плотность воздуха, кг/м³.

- площадь крыла, м².

- скорость самолета, м/с.

3) значение с поляр;

4) определяем качество :

5) определяем потребную тягу :

- средняя масса самолета, кг.

- ускорение свободного падения, м/с².

- аэродинамическое качество.

Определяем необходимые значения величин для диапазона высот Н=[0; 14] км с интервалом в 2 км, заносим результаты в таблицу.

Н	а	ρ	М	0,22682	0,4	0,75	0,8	0,85	0,88
	340,4	1,225	V,м/с	77,20946	136,16	255,3	272,32	289,34	299,552
V,км/ч	277,954	490,176	919,08	980,352	1041,624	1078,387
Сya	1,264	0,406433	0,115608	0,101608	0,090006	0,083974
Cxa	-	0,024	0,0176	0,023	0,0275	0,033
К	-	16,93471	6,568614	4,41775	3,272943	2,544659
P, п.г.	-	45948,78	118461,7		237746,1	305789,1
	332,7	1,01	V,м/с	75,46301	133,08	249,525	266,16	282,795	292,776
V,км/ч	271,6669	479,088	898,29	958,176	1018,062	1053,994
Сya	1,60485	0,516033	0,146783	0,129008	0,114277	0,106618
Cxa	-	0,028	0,0178	0,022	0,0265	0,0327
К	-	18,42974	8,246215	5,864007	4,312344	3,260499
P, п.г.	-	42221,39	94361,99	132695,8	180442,3	238653,4
	324,7	0,819	V,м/с	73,64838	129,88	243,525	259,76	275,995	285,736
V,км/ч	265,1342	467,568	876,69	935,136	993,582	1028,65
Сya	2,077848	0,668122	0,190044	0,16703	0,147958	0,138042
Cxa	-	0,04	0,018	0,022	0,026	0,032
К	-	16,70305	10,55797	7,592294	5,690684	4,313803
P, п.г.	-	46586,06	73700,61	102489,3	136737,4	180381,2
	316,6	0,606	V,м/с	71,81114	126,64	237,45	253,28	269,11	278,608
V,км/ч	258,5201	455,904	854,82	911,808	968,796	1002,989
Сya	2,95371	0,949751	0,270151	0,237438	0,210325	0,19623
Cxa	-	0,08	0,0195	0,022	0,026	0,0309
К	-	11,87189	13,85392	10,79262	8,089441	6,35047
P, п.г.	-	65543,86	56166,73	72098,24	96190,73
	308,2	0,526	V,м/с	69,90586	123,28	231,15	246,56	261,97	271,216
V,км/ч	251,6611	443,808	832,14	887,616	943,092	976,3776
Сya	3,590966	1,154657	0,328436	0,288664	0,255703	0,238566
Cxa	-	-	0,022	0,0224	0,0258	0,0311
К	-	-	14,9289	12,8868	9,910956	7,670919
P, п.г.	-	-	52122,33	60381,87	78512,02	101438,9
	299,6	0,414	V,м/с	67,95521	119,84	224,7	239,68	254,66	263,648
V,км/ч	244,6387	431,424	808,92	862,848	916,776	949,1328
Сya	4,828123	1,552459	0,441588	0,388115	0,343797	0,320756
Cxa	-	-	0,0263	0,0257	0,0259	0,0335
К	-	-	16,79043	15,10174	13,27402	9,574807
P, п.г.	-	-	46343,6	51525,79	58620,45	81268,4
	295,2	0,312	V,м/с	66,9572	118,08	221,4	236,16	250,92	259,776
V,км/ч	241,0459	425,088	797,04	850,176	903,312	935,1936
Сya	6,598952	2,121861	0,603551	0,530465	0,469893	0,438401
Cxa	-	-	0,036	0,034	0,037	0,042
К	-	-	16,76532	15,60192	12,69981	10,43812
P, п.г.	-	-	46413,03	49873,95	61270,93	74546,89
	295,2	0,228	V,м/с	66,9572	118,08	221,4	236,16	250,92	259,776
V,км/ч	241,0459	425,088	797,04	850,176	903,312	935,1936
Сya	9,030145	2,903599	0,825913	0,7259	0,643011	0,599917
Cxa	-	-	0,06	0,0535	0,055	0,07
К	-	-	13,76521	13,56822	11,69112	8,570244
P, п.г.	-	-	56528,69	57349,4	66557,3	90794,28

По полученным данным строятся графики потребных и располагаемых тяг, откуда узнаются максимальные скорости горизонтального полета:

Теперь определяем максимально допустимую скорость по максимально допустимому скоростному напору :

- максимальный допустимый скоростной напор, Н/м².

- плотность воздуха, кг/м³.

Определим максимальную допустимую скорость по числу Маха :

- максимальная допустимая скорость по числу Маха.

- скорость звука, м/с.

Строим графики максимальных допустимых скоростей, ограниченных как по скоростному напору, числу Маха, так и по крейсерской высоте:

Рис. 2

Ограничения: 1-по ; 2-по ; 3-по
Определение минимальных скоростей горизонтального полета самолета.

Определяем минимальную теоретическую скорость горизонтального полета (скорость сваливания):

- средняя масса самолета, кг.

- ускорение свободного падения, м/с².

- плотность воздуха, кг/м³.

- площадь крыла, м².

Минимальная допустимая скорость находится:

- допустимый коэффициент подъемный силы для полетной конфигурации.

- средняя масса самолета, кг.

- ускорение свободного падения, м/с².

- плотность воздуха, кг/м³.

- площадь крыла, м².

Полученные результаты отображаем на рис. 2.

Расчет вертикальных скоростей самолета при установившемся наборе высоты.

Вертикальная скорость самолета при установившемся наборе высоты определяется как:

- избыток тяги по сравнению с тягой, необходимой для горизонтального установившегося полета.

- средняя масса самолета, кг.

- ускорение свободного падения, м/с².

- скорость по траектории, км/ч.

Определяем значения при :

, км/ч
,Н		156477,6	148814,4
, Н	48451,2		46473,6	47709,6
, Н	114700,8	109509,6	102340,8	93194,4
, м/с	16,37843	17,59181	18,26689	18,29778

Определяем значения при :

, км/ч
,Н	149308,8			132004,8	125577,6
, Н	46226,4	42518,4	41529,6	41529,6	42518,4
, Н	103082,4	100857,6	96902,4	90475,2	83059,2
, м/с	14,71941	16,20194	17,29619	17,76389	17,79036

Определяем значения при :

, км/ч
,Н	130521,6	125083,2	120880,8	114206,4	110498,4
, Н		45237,6	42271,2	41035,2	42518,4
, Н	81081,6	79845,6	78609,6	73171,2
, м/с	13,02509	14,2517	15,4342	15,67246	15,77394	15,44302

Определяем значения при :

, км/ч
,Н		109262,4		101846,4	98385,6	96655,2	95666,4
, Н			42271,2	42271,2	44990,4	51417,6	58339,2
, Н		67238,4	64024,8	59575,2	53395,2	45237,6	37327,2
, м/с	11,03073	13,20158	13,7134	13,82371	13,34277	12,11174	10,6601

Определяем значения при :

, км/ч
,Н	102835,2	99127,2	95666,4	94430,4	91216,8		88003,2
, Н			45237,6	47215,2	47462,4	50181,6
, Н	48451,2	49687,2	50428,8	47215,2	43754,4	40046,4	33619,2
, м/с	9,512902	10,64245	11,7014	11,79847	11,71464	11,43666	10,20122

Определяем значения при :

, км/ч
,Н		84295,2	82070,4	80587,2		77620,8
, Н			47709,6	47956,8	49192,8	55125,6
, Н		34855,2	34360,8	32630,4	29911,2	22495,2
, м/с	7,169975	8,709865	9,199629	9,318761	9,076085	7,227334

Определяем значения при :

, км/ч
,Н		64766,4	64024,8	62294,4	61058,4
, Н		50923,2	47956,8	49192,8
, Н		13843,2		13101,6	5438,4
, м/с	1,853163	3,706325	4,588784	3,975475	1,747268

А на основании этой таблицы строим зависимости (рис. 3). Проведя касательные к кривым , определяют наибольшие значения на каждой высоте и соответствующие им наивыгоднейшие скорости набора высоты (на рис. 3 отмечены как пунктирная линия).

По значениям строим график на основании которого определяется теоретический и практический потолок самолета.

Точка пересечения кривой с осью ординат определяет теоретический потолок самолета . Практический потолок - высота полета, на которой максимальная вертикальная скорость не менее заданной: . Для современных самолетов с реактивными двигателями принимают .