 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( декабрь 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Угол гроба (также известный как аэродинамический потолок [1] или Q-угол ) - это область полета, в которой скорость сваливания быстрого, но дозвукового самолета с неподвижным крылом близка к критическому числу Маха при заданной полной массе и силе перегрузки. загрузка. В этом районе полета очень сложно удержать самолет в стабильном полете. Поскольку скорость сваливания - это минимальная скорость, необходимая для поддержания горизонтального полета, любое снижение скорости приведет к сваливанию самолета и потере высоты. Поскольку критическое число Маха - это максимальная скорость, с которой воздух может перемещаться над крыльями без потери подъемной силы из-за отрыва потока и ударных волн, любое увеличение скорости приведет к потере подъемной силы самолета или к сильному тангажу и снижению подъемной силы. высота.
«Угол» относится к треугольной форме в верхней части диаграммы полета, где скорость сваливания и критическое число Маха находятся в пределах нескольких узлов друг от друга. Под «гробом» подразумевается возможная смерть в таких ларьках. Скорость, на которой они встречаются, - это потолок самолета. Это отличается от того же термина, который используется для вертолетов за пределами диапазона автоматического вращения, как видно на диаграмме высота-скорость .
Аэродинамическая основа [ править ]
Рассмотрение статика показывает , что , когда с неподвижным крылом самолет находится в прямом, горизонтальном полете на далее константе скорости полета на подъем на основной часть крыла плюс силе (в отрицательном смысле , если вниз) на горизонтальном стабилизаторе равно весу воздушного судна; и его тяга равна его сопротивлению . В большинстве случаев это равновесие может происходить при различных скоростях полета. Минимальная такая скорость - это скорость сваливания, или V SO . Указанная воздушная скоростьпри котором сваливание самолета с неподвижным крылом изменяется в зависимости от веса самолета, но не изменяется значительно с высотой. На скоростях, близких к скорости сваливания, крылья самолета находятся под большим углом атаки .
При более высоких высотах , то плотность воздуха ниже , чем на уровне моря. Из-за постепенного уменьшения плотности воздуха по мере увеличения высоты полета его истинная воздушная скорость становится все больше, чем указанная. Например, указанная воздушная скорость, при которой самолет сваливается, может считаться постоянной, но истинная воздушная скорость, при которой он сваливается, увеличивается с высотой.
Воздух проводит звук с определенной скоростью, « скоростью звука ». Это замедляется по мере того, как воздух становится холоднее. Поскольку температура атмосферы обычно снижается с высотой (до тропопаузы ), скорость звука также уменьшается с высотой. (Подробнее о температуре в зависимости от высоты см. В Международном стандарте атмосферы .)
Заданная воздушная скорость, деленная на скорость звука в этом воздухе, дает отношение, известное как число Маха . Число Маха 1,0 означает воздушную скорость, равную скорости звука в этом воздухе. Поскольку скорость звука увеличивается с температурой воздуха, а температура воздуха обычно уменьшается с высотой, истинная воздушная скорость для данного числа Маха обычно уменьшается с высотой. [2]
По мере того, как самолет движется в воздухе быстрее, воздушный поток над частями крыла достигает скорости, приближающейся к 1,0 Маха. На таких скоростях в воздухе, проходящем над крыльями, образуются ударные волны , резко увеличивая сопротивление из-за расхождения сопротивления , вызывая удар Маха или резко меняя центр давления , что приводит к моменту опускания носа, называемому « подгибание машины ». Число Маха самолета, при котором проявляются эти эффекты, известно как его критическое число Маха , или M CRIT . Истинная воздушная скорость, соответствующая критическому числу Маха, обычно уменьшается с высотой.
Полета конверт представляет собой график различных кривых , представляющих пределы истинной воздушной скорости и высоты самолета. Как правило, верхняя левая граница диапазона представляет собой кривую, представляющую скорость сваливания, которая увеличивается с увеличением высоты. Верхняя правая граница огибающей - это кривая, представляющая критическое число Маха в единицах истинной воздушной скорости, которое уменьшается с увеличением высоты. Эти кривые обычно пересекаются на некоторой высоте. Это пересечение является Гроб углом , или более формально Q углом . [3]
Приведенное выше объяснение основано на уровне, постоянной скорости, полете с заданной полной массой и коэффициентом нагрузки 1,0 G. Конкретные высоты и скорости угла гроба будут различаться в зависимости от веса, а коэффициент нагрузки увеличивается из-за маневров крена и крена. . Точно так же конкретные высоты, на которых скорость сваливания соответствует критическому числу Маха, будут различаться в зависимости от фактической температуры атмосферы.
Последствия [ править ]
Когда самолет замедляется до скорости ниже своей скорости сваливания, он не может создать достаточную подъемную силу, чтобы нейтрализовать силы, действующие на самолет (такие как вес и центростремительная сила). Это приведет к снижению высоты самолета. Падение высоты может заставить пилота увеличить угол атаки, потянув ручку назад, потому что обычно при увеличении угла атаки самолет начинает набирать высоту. Однако, когда крыло превышает свой критический угол атаки, увеличение угла атаки приведет к потере подъемной силы и дальнейшей потере воздушной скорости - крыло свалится . Причина сваливания крыла при превышении критического угла атаки заключается в том, что воздушный поток через верхнюю часть крыла разделяется .
Когда самолет превышает свое критическое число Маха (например, во время предотвращения сваливания или восстановления), тогда сопротивление увеличивается или происходит поворот Маха , что может привести к опрокидыванию самолета, потере управления и потере высоты. В любом случае, когда самолет падает, он может набрать скорость, и тогда может произойти структурное повреждение , обычно из-за чрезмерных перегрузок во время фазы отрыва от подъема.
Когда самолет приближается к углу гроба, разница между скоростью сваливания и критическим числом Маха становится все меньше и меньше. Небольшие изменения могут привести к тому, что одно или другое крыло окажется выше или ниже пределов. Например, при повороте внутреннее крыло имеет более низкую воздушную скорость, а внешнее крыло - более высокую. Самолет мог одновременно превысить оба предела. Или же турбулентность может привести к внезапному изменению скорости полета до чрезмерно допустимого. Некоторые самолеты, такие как Lockheed U-2 , обычно работают в «углу гроба». В случае с У-2 самолет был оборудован автопилотом, хотя и ненадежным. [4] Запас скорости U-2 на большой высоте между предупреждением о сваливании 1G и буфетом Маха может составлять всего 5 узлов. [5]
Самолет способен летать близко к их критическому числу Маха , как правило , несет в себе machmeter , инструмент , который указует скорость в терминах числа Маха. В рамках сертификации воздушных судов в Соединенных Штатах Америки , то Федеральное управление гражданской авиации (FAA) удостоверяет максимальную эксплуатационную скорость в терминах числа Маха, или М МО .
После серии аварий высокопроизводительных самолетов, летевших на больших высотах, причину которых нельзя было объяснить, поскольку самолет был почти полностью разрушен, FAA опубликовало консультативный циркуляр, устанавливающий рекомендации по улучшению подготовки летных экипажей к полетам на большой высоте с высокими характеристиками. самолет. Циркуляр включает исчерпывающее объяснение аэродинамических эффектов и операций возле угла гроба. [3]
Из-за эффекта большего числа Маха при полете на большой высоте ожидаемые летные характеристики данной конфигурации могут значительно измениться. На это указывалось в отчете, описывающем влияние кристаллов льда на показания воздушной скорости трубки Пито на большой высоте:
«... [угол атаки] AOA для начала столкновения значительно меньше, чем AOA сваливания на малых высотах. Например, проект летных испытаний, проведенный Национальным исследовательским советом Канады под названием« Аэродинамические граничные характеристики буфета на малой скорости » Высокоскоростной бизнес-джет »и представленный на 24-м Международном конгрессе авиационных наук, представлял собой высокоскоростной бизнес-джет средней вместимости с сильно стреловидными крыльями для проведения испытаний на малой скорости. AOA начала происходило на 16,84 градуса. Напротив, при прямом и горизонтальном полете на эшелоне полета 450 AOA начала столкновения составляло 6,95 градуса. Другими словами, будьте осторожны с вашим углом тангажа на больших высотах из-за ограниченного диапазона AOA из-за Маха. последствия." [6]
См. Также [ править ]
- График высота-скорость для вертолетов
Ссылки [ править ]
- ^ Сваттон, Питер Дж. (2011), «14.11», Принципы полета для пилотов , Чичестер, Великобритания: Wiley & Sons Ltd, ISBN 978-0-470-71073-9
- ^ Клэнси, LJ (1975), Аэродинамика , раздел 1.2, Pitman Publishing Limited, Лондон, ISBN 0-273-01120-0
- ^ a b Федеральное управление гражданской авиации (02.01.2003), AC 61-107B - Полеты воздушных судов на высотах выше 25000 футов среднего уровня моря или числа Маха более 0,75 , получено 31 октября 2015 г.
- ↑ Фрэнсис Гэри Пауэрс, Курт Джентри, Операция «Пролет: воспоминания об инциденте с U-2». Лондон: Hodder & Stoughton, 1971 (твердая обложка) ISBN 978-0-340-14823-5 . Потомак Книга, 2004 (мягкая обложка) ISBN 978-1-57488-422-7 , страницы 18,60
- ^ Руководстволетной эксплуатации, Модели U-2C и U-2F Aircraft, AF (C) -1-1, 10 мая 1967, переработанное 15 октября 1968, стр 6-10.
- ^ Veillette, Патрик, доктор философии. Ненадежные показания воздушной скорости деловой и коммерческой авиации ухудшаются из-за высотных ледяных кристаллов 22 апреля 2019 г. (по состоянию на 24 апреля 2019 г.)
Внешние ссылки [ править ]
- Схема гроба уголок-авиация (нужен перевод)
