Реализация аэродинамического принципа полёта

Аэродинамический принцип создания подъёмной силы можно реализовать либо, используя движение всего аппарата, снабжённого неподвижной несущей поверхностью (крыло у самолёта), либо используя движение отдельных несущих частей ЛА (несущий винт у вертолёта и т.д.).

Среди ЛА, реализующих аэродинамический принцип полёта наибольшее распространение получили: самолёты и вертолёты.

Самолёт (Рис. 6) – ЛА, тяжелее воздуха, у которого подъёмная сила создаётся неподвижным относительно фюзеляжа крылом из-за разницы давлений воздуха на верхней и нижней поверхностей крыла, в результате движения его в воздушной среде под действием тяги силовой установки.

При полёте самолёта со скоростью V возникает подъёмная сила Y, равная силе тяжести G (горизонтальный полёт), вместе с тем возникает и сила, оказывающая сопротивление движению самолёта Х (сопротивление воздушной среды), которая преодолевается силой тяги двигателя Р.

Рис. 6. Силы, действующие на самолет в полете

Таким образом, для совершения горизонтального полёта самолёта необходимо выполнить условия:

Y = G и X = Р.

Экономичность ЛА с точки зрения аэродинамики определяется отношением подъёмной силы к силе лобового сопротивления, называемым аэродинамическим качеством.

К = Y/X = G/P

Аэродинамическое качество ЛА определяется, в основном, его геометрическими параметрами. Физический смысл аэродинамического качества заключён в том, какое расстояние в спокойной атмосфере ЛА без тяги может пролететь с определённой высоты.

Отсюда тяга двигателя, потребная для совершения горизонтального полёта

P_потр = GX/Y = G/K = m_g/K.

Энергетические затраты ЛА, реализующего аэродинамический принцип полёта, на преодоление силы земного тяготения существенно меньше затрат ЛА, реализующего ракетодинамический принцип полёта, для которого Р_потр = m_g. У современных дозвуковых самолётов К = 15…18, у сверхзвуковых К = 8…12.

Вертолёт (геликоптер, см. Рис. 7) - ЛА, тяжелее воздуха у которого подъёмная сила и тяга создаются вращающимся винтом (приблизительно в горизонтальной плоскости)

Вертолёт, совершает полёт за счёт подъёмной силы и тяги, создаваемых одним или несколькими несущими винтами, создающими подъёмную силу без поступательного движения ЛА.


	Рис. 7. Вертолет

Приведённая выше классификация достаточно условна. Так, ракета, выводящая спутник на орбиту, сочетает ракетодинамический принцип полёта на активном участке с баллистическим принципом на пассивном участке. Самолёт может двигаться по баллистической кривой, при этом в нем будет отсутствовать сила тяжести. Самолёты вертикального взлёта – посадки могут сочетать в себе ракетодинамический принцип при взлёте, висении и посадке с аэродинамическим на режиме крейсерского полёта.

Многоразовые воздушно-космические аппараты сочетают ракетодинамический, баллистический и аэродинамический принципы на разных участках полёта (Рис. 8).