Максимальная общая дальность полета - это максимальное расстояние, на которое самолет может пролететь между взлетом и посадкой , которое ограничено запасом топлива у самолетов с двигателем или скоростью по пересеченной местности и условиями окружающей среды в самолетах без двигателя . Дальность действия можно рассматривать как скорость движения по пересеченной местности, умноженную на максимальное время нахождения в воздухе. Ограничение по времени подачи топлива для самолетов с двигателями устанавливается в зависимости от количества топлива и расхода топлива. Когда все топливо израсходовано, двигатели останавливаются, и самолет теряет тягу.
Дальность перегонки означает максимальную дальность полета, которую может достичь самолет, выполняющий перегонные полеты . Обычно это означает максимальную топливную нагрузку, опционально с дополнительными топливными баками и минимальным оборудованием. Это относится к перевозке самолетов без пассажиров и груза.
Боевой радиус - это связанная мера, основанная на максимальном расстоянии, на которое военный самолет может проехать от своей базы, выполнить некоторую цель и вернуться на исходный аэродром с минимальными резервами.
Вывод
Для большинства самолетов без двигателя максимальное время полета варьируется, ограничивается доступным световым днем, конструкцией (характеристиками) самолета, погодными условиями, потенциальной энергией самолета и выносливостью пилота. Следовательно, уравнение дальности может быть точно рассчитано только для самолета с двигателем. Он будет производиться как для винтовых, так и для реактивных самолетов. Если общая масса самолета в определенное время является:
знак равно ,
где масса без топлива и масса топлива (как в кг), удельный расход топлива на единицу времени расхода (в кг / с) равно
.
Скорость изменения массы самолета с расстоянием (в метрах) составляет
,
где скорость (в м / с), так что
Отсюда следует, что диапазон получается из определенного ниже интеграла с а также время начала и окончания соответственно и а также начальная и конечная массы самолета
Конкретный диапазон
Термин , где это скорость, а - расход топлива, называется удельным диапазоном (= дальность на единицу массы топлива; единицы СИ: м / кг). Теперь можно определить конкретную дальность полета, как если бы самолет находился в квазистационарном режиме полета. Здесь следует отметить разницу между реактивными и пропеллерными самолетами.
Винтовой самолет
При пропеллерной силовой установке скорость горизонтального полета при различных весах самолета из условия равновесия следует отметить. Каждой скорости полета соответствует определенное значение тягового КПД.и удельный расход топлива . Последовательные мощности двигателя можно найти:
Теперь можно рассчитать соответствующие массовые расходы топлива:
Сила тяги - это скорость, умноженная на сопротивление, и получается из отношения подъемной силы к лобовому сопротивлению :
; здесь Wg - вес (сила в ньютонах, если W - масса в килограммах); g - стандартная сила тяжести (ее точное значение варьируется, но в среднем оно составляет 9,81 м / с 2 ).
Интеграл по дальности, предполагающий полет с постоянной подъемной силой и сопротивлением, принимает вид
Чтобы получить аналитическое выражение для дальности, необходимо отметить, что конкретная дальность и массовый расход топлива могут быть связаны с характеристиками самолета и двигательной установки; если они постоянны:
Электрический самолет
Электрический самолет с питанием только от батареи будет иметь одинаковую массу при взлете и посадке. Логарифмический член с весовыми отношениями заменяется прямым соотношением между
где энергия на массу аккумулятора (например, 150-200 Втч / кг для литий-ионных аккумуляторов), общий КПД (обычно 0,7-0,8 для аккумуляторов, двигателя, коробки передач и гребного винта), подъемная сила над сопротивлением (обычно около 18), а соотношение веса обычно около 0,3. [1]
Реактивный двигатель
Аналогичным образом можно определить дальность полета реактивного самолета. Теперь предполагается квазистационарный горизонтальный полет. Отношенияиспользуется. Теперь тягу можно записать как:
; здесь W - сила в ньютонах
Реактивные двигатели характеризуются удельным расходом топлива по тяге , поэтому расход топлива пропорционален лобовому сопротивлению, а не мощности.
Используя уравнение подъемной силы ,
где - плотность воздуха, S - площадь крыла.
конкретный диапазон равен:
Подставляя это в (1) и предполагая только изменяется, диапазон (в метрах) становится:
; здесь снова масса.
При крейсерском движении на фиксированной высоте, фиксированном угле атаки и постоянном удельном расходе топлива диапазон становится:
где сжимаемость на аэродинамические характеристики самолета не учитывается, так как скорость полета уменьшается во время полета.
Круиз / восхождение
Для дальнобойного реактивного самолета, работающего в стратосфере (высота примерно от 11 до 20 км), скорость звука постоянна, следовательно, полет под фиксированным углом атаки и постоянное число Маха заставляет самолет набирать высоту без изменения значения локальной скорости. звука. В таком случае:
где - крейсерское число Маха и скорость звука . W - вес в килограммах (кг). Уравнение диапазона сводится к:
где ; здесь- удельная теплоемкость воздуха 287,16 (на основе авиационных стандартов) и (полученный из а также ). а также - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме соответственно.
Или же , также известное как уравнение диапазона Бреге в честь пионера французской авиации Бреге .
Смотрите также
Рекомендации
- GJJ Ruijgrok. Элементы летно-технических характеристик самолета . Издательство Делфтского университета. [ необходима страница ] ISBN 9789065622044 .
- Проф. З.С. Спаковский . Термодинамика и движение, Глава 13.3 Диапазон самолетов: уравнение диапазона Бреге, турбины Массачусетского технологического института , 2002 г.
- Мартинес, Исидоро. Двигательная установка самолета. Диапазон и выносливость: уравнение Бреге стр.25 .