Кривыми Жуковского называется график, на котором изображены в одной системе координат две кривые. На вертикальной оси откладывается тяга, на горизонтальной — скорость полёта. Эти кривые обычно рассматривают применительно к горизонтальному полету. Нижняя кривая отражает потребную тягу для горизонтального полета относительно скорости полёта. Кривые Жуковского строятся для каждой высоты полета. С помощью кривых можно решить ряд важных задач по определению летных характеристик самолета (рис.
Рис. 4 Кривые Жуковского
Как видно на графике (рис. 4), наивыгоднейшая скорость Vнв соответствует минимальной тяге. Верхняя кривая отражает максимальную тягу силовой установки в зависимости от скорости полета. Точка пересечения двух кривых является точкой максимальной скорости горизонтального полёта.
При снижении тяги двигателя верхняя кривая опускается вниз, и мы увидим уже 2 точки пересечения кривых (рис. 5), которые соответствуют двум скоростям, которые располагаются по разные стороны от точки Vнв. То есть ЛА может лететь с заданной тягой на некоторой V большей Vнв и на некоторой V меньшей Vнв.
Рис. 5 Иллюстрация 1 и 2 режимов полета.
При некотором снижении скорости полета от V1 на DV1 возникает остаток тяги DP1, который стремится вернуть самолёт в исходный режим, т. разогнать до скорости V1. При таком же снижении скорости на DV2 от скорости V2 наблюдается недостаток тяги DP2 — и самолёт ещё больше теряет скорость, т. тормозится, и для восстановления исходного режима полёта требуется немедленное увеличение тяги для того, чтобы превысить DP2 — фактически, как говорят пилоты, самолёт висит на тяге. Полёт на V менее Vнв требует повышенного внимания к скорости и постоянного импульсного управления тягой.
Полёт на V более Vнв называется полётом на 1-ом режиме, а полёт на V менее Vнв — полётом на 2-ом режиме. Границей 1-го и 2-го режима полёта является Vнв.
Полёт на 2-ом режиме сопряжён с повышенной опасностью, так как происходит вблизи V срыва и может выполняться только на самолёте с большим запасом тяги и с высокой приёмистостью двигателя. Техника выполнения полета требует специальной тренировки. На лёгких и самодельных ЛА не рекомендуется выполнять полёт на 2-ом режиме. Второй режим используется как проходной лишь на посадке от момента выравнивания и до касания.
На планере полёт на 2-ом режиме не используется, поскольку это уже будет не полёт, а беспорядочное снижение по ступенчатой траектории. Кривые Жуковского применительно к планеру имеют вид одной кривой, которую можно изобразить как кривую углов планирования (рис.
Рис. 6 Кривая планирования
ДИАПАЗОН СКОРОСТЕЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТА
Диапазоном скоростей горизонтального полета называется разность между максимальной и практической минимальной скоростями на одной и той же высоте полета.
Следовательно, диапазон скоростей горизонтального полета будет равен
Для сравнения разных самолетов пользуются понятиемотносительный диапазон скоростей. Относительным диапазоном скоростей называется отношение диапазона скоростей к максимальной скорости полета. Чем больше относительный диапазон скоростей, тем лучше самолет в летном отношении. В относительном диапазоне скоростей самолета находятся также характерные скорости, как экономическая, наивыгоднейшая и максимальная.
В установившемся горизонтальном полете тяга силовой установки должна уравновешивать лобовое сопротивление. Это значит, что в любом режиме полета, кроме Умакс, летчику необходимо задросселировать двигатель (уменьшить обороты коленчатого вала), то есть уменьшить мощность до такой степени, чтобы она сравнялась с потребной мощностью.
Если после уравновешивания самолета в одном из режимов установившегося горизонтального полета скорость по какой-либо причине изменится, то поведение самолета в большей степени будет зависеть от соотношения приращения потребной мощности и располагаемой мощности задросселированного двигателя Nдр.
Интервал первых режимов — это все скорости от Vмакс до Vэк, для которых производные мощности от скорости полета больше производной мощности задросселированного двигателя от скорости. Интервал вторых режимов — это все скорости от Vэк до Vмин, для которых
Это значит, что увеличение скорости горизонтального полета на первых режимах сопровождается уменьшением избытка мощности, а на вторых режимах — увеличением избытка мощности. Границей первых и вторых режимов горизонтального полета является экономическая скорость горизонтального полета, при которой устанавливается равенство (рис.
Полет самолета на первых режимах выполняется на малых углах атаки, когда крыло обтекается установившимся ламинарным воздушным потоком, самолет хорошо устойчив и управляем. Поэтому обычно пользуются первыми режимами.
Для установившегося горизонтального полета на некоторой скорости V1 в области первых режимов (рис. 6) двигатель должен быть задросселирован до характеристики Мдр1. При случайном увеличении скорости горизонтального полета возникает отрицательный избыток мощности, самолет будет двигаться с торможением и вернется к исходной скорости. При уменьшении скорости избыток мощности будет направлен вперед и самолет также восстановит скорость исходного режима. Для сохранения скорости на первых режимах от летчика требуется одно — выдерживать горизонтальный полет при помощи руля высоты. Если летчику по условиям полета необходимо перейти на новую, большую скорость, в пределах первых режимов на той же высоте, то, сохраняя горизонтальный полет, он должен увеличить мощность двигателя, а для перехода на меньшую скорость горизонтального полета — уменьшить мощность силовой установки (уменьшить частоту вращения коленчатого вала).
Рис. Первые и вторые режимы и диапазоны скоростей горизонтального полета
Полет на вторых режимах горизонтального полета происходит на больших углах атаки и на скоростях горизонтального полета, меньших, чем экономическая скорость, что связано с ухудшением обтекания крыла и понижением эффективности рулей, и тем самым ухудшением устойчивости и управляемости самолета, особенно поперечной. Поэтому летать на вторых режимах не рекомендуется. К ним прибегают лишь при некоторых тренировочных полетах и при выполнении посадки.
Рассмотрим влияние изменения скорости на выполнение горизонтального полета на вторых режимах. Пусть самолет выполняет горизонтальный полет на скорости V2. С увеличением скорости возникает положительный избыток мощности, и если летчик не изменит режим работы двигателя и будет выдерживать горизонтальный полет, то увеличение скорости будет продолжаться, пока не наступит равновесие на новой скорости Vi, лежащей в области первых режимов. При случайном уменьшении скорости избыток лобового сопротивления над тягой вызывает торможение самолета до минимальной скорости (самолет может сорваться в штопор).
Таким образом, на вторых режимах выдерживание постоянства высоты полета не обеспечивает сохранение скорости.
При выполнении длительного полета на вторых режимах для восстановления исходной скорости летчику необходимо либо изменением режима работы двигателя (при увеличении скорости тягу необходимо уменьшить, а при уменьшении скорости — увеличить), либо изменением угла наклона траектории полета восстановить заданную скорость горизонтального полета. Во втором случае траектория полета будет не прямолинейной, а волнообразной.
В области вторых режимов для увеличения скорости горизонтального полета необходимо сначала увеличить мощность двигателя, а затем, когда скорость начнет возрастать, уменьшить ее. Для уменьшения скорости горизонтального полета следует несколько задросселировать двигатель (уменьшить частоту вращения коленчатого вала), чтобы скорость начала падать, после чего увеличить мощность до потребной.
То есть на вторых режимах горизонтального полета требуется двойное движение рычагом управления дроссельной заслонкой карбюратора.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что допускать уменьшение скорости ниже экономической не следует. Иначе говоря, для самолетов Як-52 и Як-55 экономическая скорость является практически минимальной скоростью горизонтального полета.
Разность между скоростью VГП, которую летчик выдерживает в горизонтальном полете, и экономической скоростью называетсязапасом скорости ΔV:
∆V=Vгп -Vэк. (14)
В полете на малой высоте рекомендуется иметь запас скорости (для самолета Як-52 Vмин=170 км/ч), равный примерно 20. 30% экономической скорости горизонтального полета.
Из сказанного ясно, что в летной практике запас скорости имеет большое значение. Имея достаточный запас скорости, летчик гарантирован от неожиданного попадания в интервал вторых режимов, следовательно, и от опасности потери скорости.
Иная картина получится при полете на втором режиме. Потеряв часть скорости при небольшом подъеме, летчик обнаружит, что самолет не восстанавливает скорость, а продолжает ее терять после прекращения подъема. Причина этого торможения — избыток сопротивления при V
Рис. Первый и второй режимы горизонтального полета
Рис. Первый 1 и второй 2 режимы горизонтального полета на кривых сил тяги и лобового сопротивления