Основными режимными характеристиками являются:
Рисунок 3.2 - Виды скоростей воздушного судна
Наиболее обобщенной является рейсовая скорость воздушного судна или скорость полета по расписанию, которая учитывает потери времени на запуск и прогрев двигателей, рулежку до ВПП перед взлетом и после посадки, взлет и набор высоты, маневрирование в воздухе после взлета и перед посадкой, снижение и посадку [88], в километрах на час, вычисляемую по формуле
, (3.1)
где L - расстояние между аэропортами взлета и посадки, км;
tВП - время, затрачиваемое на взлет, набор высоты, снижение и посадку, ч;
LВП - горизонтальная проекция пути, проходимая воздушным судном за время tВП, км;
VКРЕЙС - крейсерская скорость полета, км/ч;
- время, затрачиваемое на запуск и прогрев двигателей, на рулежку и маневрирование после взлета и перед посадкой, ч.
Время на набор высоты и снижение, на разгон воздушного судна до крейсерской скорости и торможение и соответствующая этому времени горизонтальная проекция пути воздушного судна берут из аэродинамического расчета;
2) высота полета Н - это расстояние по вертикали от находившегося в полете ВС до уровня поверхности, принятого за нулевой, различают:
а) абсолютную высоту полета - отсчитываемую от уровня моря;
б) относительную высоту полета - измеряемого от условного уровня;
в) истинную высоту полета - по отношению к той точке земной поверхности, над которой в данный момент пролетает воздушное судно.
Также различают предельно малые, малые, средние и большие высоты полета. Данное деление условно и изменяется с развитием авиационной техники.
Помимо высоты полета введено понятие потолок воздушного судна это наибольшая высота, которую может набрать воздушное судно при данном полетном весе, различают:
а) статический потолок - наибольшая высота, на которой при максимальной тяге силовой установки и при данной массе воздушного судна возможен установившийся полет, т.е. горизонтальный полет с постоянной скоростью, в некоторых случаях он является теоретическим потолком;
б) практический потолок - наибольшая высота, на которой при полете с постоянной горизонтальной скоростью воздушное судно располагает наибольшим избытком тяги (мощности), достаточным для подъема с некоторой вертикальной скоростью. Данный параметр является важной характеристикой при сравнении воздушных судов различных типов и при контроле качества их серийного производства;
в) динамическая высота - высота полета, превышающая статический потолок воздушного судна, достигаемая в динамическом режиме полета, при котором часть кинетической энергии воздушного судна переходит в потенциальную;
г) динамический потолок - наибольшая высота, достигаемая воздушным судном в неустановившимся полете.
Расчет потолка при определении наибольшей высоты полета многомоторного воздушного судна с ТРД, где м при полете с частично остановленными двигателями или для воздушных судов с ТРД, имеющих малую тяговооруженность, тягу в килограммах, вычисляем по формуле [135]
, (3.2)
где Р11 - тяга на высоте 11000 м, кг;
р11 - давление на высоте 11000 м, Па;
- давление при
м, Па.
Летящее воздушное судно обладает энергией Е, состоящей из:
, (3.3)
где m - масса воздушного судна, кг;
V - скорость воздушного судна, км/ч;
. (3.4)
Энергия, отнесенная к одному килограмму веса воздушного судна, характеризуется энергетической высотой, в метрах вычисляемой по формуле
. (3.5)
Понятием энергетическая высота удобно пользоваться в тех случаях, когда при изменении высоты меняется и скорость полета, в километрах на час, вычисляем по формуле
. (3.6)
В области установившихся режимов полета может быть достигнуто равенство внешних сил, действующих на воздушное судно. Выше линии статических потолков силы не могут быть уравновешены, в связи с чем, полет может быть только неустановившимся, переход в эту область возможен лишь путем преобразования части кинетической энергии воздушного судна в потенциальную. Максимальная удельная энергия Е реализуется в горизонтальном установившимся полете при максимальной тяги двигателей.
3) дальность полета L воздушного судна - это расстояние, измеренное по земной поверхности которое воздушное судно пролетает от взлета до посадки при израсходовании определенного запаса топлива, включает расстояние, пройденное воздушным судном при наборе высоты крейсерского полета в крейсерском режиме полета и при снижении, различают:
а) техническую дальность полета - расстояние, которое воздушное судно может пролететь от взлета до посадки в условиях стандартной атмосферы без ветра, с максимально возможной выработкой топлива и с нагрузкой, обусловленной техническими требованиями. Техническую дальность полета, в километрах, вычисляем по формуле
, (3.7)
где LВС - расстояние по земной поверхности, проходимое воздушным судном при наборе высоты и скорости, км;
LГОР - расстояние по земной поверхности, проходимое воздушным судном при горизонтальном полете с qMIN, км;
LСН - расстояние по земной поверхности, проходимое воздушным судном при планировании с использованием всего запаса топлива на борту, км;
б) практическую дальность полета - расстояние, которое может пролететь воздушное судно при заданном состоянии атмосферы с учетом расхода топлива на запуск и опробование двигателей, руление перед взлетом, взлет, посадочный маневр, посадка, руление после посадки, с учетом аэронавигационного запаса топлива, определяемого для соответствующего типа воздушного судна нормами летной годности, существенно зависящая от массы целевой нагрузки;
в) перегоночную дальность полета - дальность полета при отсутствии коммерческой нагрузки с запасом топлива, определяемым ограничениями по прочности воздушного судна и с минимально необходимым для выполнения задания снаряжением.
При проектировании, дальность полета, в километрах, вычисляем по формуле
, (3.8)
где К - аэродинамическое качество воздушного судна;
VКРЕЙС - крейсерская скорость полета, м/с;
МКРЕЙС - крейсерское число М полета;
СР - средняя за полет величина удельного расхода топлива двигателями, Н/ч;
величину вычисляем по формуле
. (3.9)
Формула (3.7) была бы точна, если бы весь полет выполнялся на Нкрейс, а если учесть потери топлива на взлет, набор высоты и разгон до крейсерской скорости, то дальность полета, в километрах, вычисляем по формуле
. (3.10)
Теперь перейдем к модели конструктивно-геометрических характеристик, в соответствии с рисунком 3.1 и определим аналитически взаимосвязи между данными множествами параметров.