Ограничения максимальной скорости полета

Режимы полета и их ограничения задаются значениями при­борной скорости V_пр, а перемещение самолета в воздухе опреде­ляется значением истинной (воздушной) скорости V_ист. Зависи­мость режима полета от приборной скорости обусловлена тем, что ее значение для данной полетной массы и фиксированной конфигурации самолета определяется только взаимным расположе­нием самолета и воздушного потока (т. е. углом атаки а или со­ответствующим ему значением коэффициента подъемной силы с_у)и не зависит от высоты полета. Сохранение одной и той же при­борной скорости на различных высотах, позволяющее пилоту вы­держивать определенный режим полета, имеет большое значение для обеспечения безопасности полетов.

Приближенно связь между приборной и истинной скоростями может быть представлена следующим образом:

где ρ_н — массовая плотность воздуха на высоте;

ρ_о — массовая плотность воздуха у земли.

Для достижения оптимальных экономических показателей при достаточно высоком уровне безопасности полетов прочность кон­струкции самолета должна наиболее полно соответствовать тем нагрузкам, которые возникают в процессе выполнения полета.

В полете со стороны воздушного потока на самолет действуют нагрузки, распределенные по поверхности самолета. Величина этих нагрузок определяется значением скоростного напора q= ρ_н· V_ист²/2.

Ограничения по прочности определяются значением скоростно­го напора, предельно допустимой для данного типа самолета, и устанавливаются" исходя из условий обеспечения необходимой ме­стной прочности конструкции. Значение предельно допустимого скоростного напора q_предопределяется по результатам расчетов и наземных испытаний самолета, испытаний динамически подоб­ных моделей самолета и т. д. Эту величину выбирают при проек­тировании самолета. Ни при каких обстоятельствах нельзя допу­скать в полете выхода скорости самолета за пределы прочностных ограничений.

Предельно допустимая истинная скорость, соответствующая q_пред, определяется по формуле:

Предельно допустимая приборная скорость, соответствующая q_пред, определяется по формуле:

Наибольшая приборная скорость самолета Як-40 для длитель­ных режимов полета — 450 км/ч в диапазоне высот от 0 до 6 км, наибольшая истинная скорость 600 км/ч для высот более 6 км.

При выполнении экстренного снижения основной задачей, стоя­щей перед экипажем, является уменьшение времени снижения свысоты эшелона, что достигается увеличением скорости снижения. В связи с этим у большинства самолетов предельно допустимая скорость при экстренном снижении превышает наибольшую при­борную скорость длительных режимов эксплуатации на 80— 100 км/ч.

Снижение на повышенной скорости идет в ущерб прочности конструкции самолета и сопровождается увеличенными нагруз­ками.

Современные самолеты имеют достаточно большой запас проч­ности (коэффициент запаса прочности для транспортных самоле­тов составляет 1,5—2,0), поэтому при снижении с увеличенной ско­ростью деформации или разрушения конструкции не происходит.

Кроме того, необходимо учесть, что экстренное снижение в практике летной эксплуатации применяется крайне редко, поэто­му кратковременное увеличение нагрузок при повышенных скоро­стях не ухудшает существенно прочность самолета, тем более, что значения предельно допустимой скорости при экстренном сниже­нии устанавливаются в соответствии с прочностными возможно­стями каждого самолета.

Для самолета Як-40 предельно допустимая приборная скорость при экстренном снижении имеет следующие значения:

с высоты 8 км до 6 км — 450 км/ч;

с высоты 6 км до 4,5 км — 500 км/ч;

с высоты 4,5 км и ниже — 550 км/ч.

Максимально допустимые скорости полета ограничиваются также прочностью конструкции шасси и закрылков в выпущен­ном положении. Для самолета Як-40 максимально допустимая приборная скорость полета с выпущенным шасси — 300 км/ч.

Выпуск закрылков на скоростях, превышающих максимально допустимую скорость полета с выпущенными закрылками, может привести к разрушению не только закрылков, но и крыла само­лета. Чем больше угол выпуска закрылков, тем меньше максималь­но допустимая скорость полета. Для самолета Як-40 максимально-допустимая скорость полета с закрылками, отклоненными на 20° составляет 300 км/ч, а с закрылками, отклоненными на 35° — 250 км/ч.

Самолет Як-40 оборудован эффективным устройством реверси­рования тяги при посадке для сокращения длины пробега. Пре­дельно допустимая скорость полета с включенными створками ре­верса — 250 км/ч.

При полете с большей скоростью происходит значительное тор­можение реверсной струи набегающим потоком, что может вызвать чрезмерное повышение температуры газов за турбиной с возмож­ным последующим выходом двигателя из строя.