Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Определение оптимального парка воздушных судов.

Припадчев А. Д.,

3.2.1 Модель режимных характеристик процесса пассажирских перевозок (воздушного сообщения)

Основными режимными характеристиками являются:

• 1) скорость полета V. Скорость воздушного судна это скорость движения ВС (его центра масс) относительно воздушной среды, невозмущенным самим ВС [1, 96]. Разновидности скорости представлены в соответствии с рисунком 3.2.

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;

t_ВП - время, затрачиваемое на взлет, набор высоты, снижение и посадку, ч;

L_ВП - горизонтальная проекция пути, проходимая воздушным судном за время t_ВП, км;

V_КРЕЙС - 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:

• 1) кинетической энергии, в джоулях вычисляемой по формуле

,                                             (3.3)

где    m - масса воздушного судна, кг;

V - скорость воздушного судна, км/ч;

• 2) потенциальной энергии, в джоулях вычисляемой по формуле

.                                            (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    L_ВС - расстояние по земной поверхности, проходимое воздушным судном при наборе высоты и скорости, км;

L_ГОР - расстояние по земной поверхности, проходимое воздушным судном при горизонтальном полете с q_MIN, км;

L_СН - 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;

V_КРЕЙС - крейсерская скорость полета, м/с;

М_КРЕЙС - крейсерское число М полета;

С_Р - 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 Н_крейс, 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.