Характерные маневры самолёта в горизонтальной плоскости

В горизонтальной плоскости характерными маневрами являются: разворот для изменения направления полёта (угла пути ); неустановившийся вираж – разворот самолёта на 360°; установившийся вираж с креном и скольжением; правильный вираж – установившийся вираж без скольжения.

Рассмотрим правильный вираж. Учитывая, что при правильном вираже: , из уравнений (2.17) получим уравнения движения центра масс самолёта в виде:

(7.11)

Так как , то третье уравнение принимает вид

(7.12)

где R – радиус кривизны траектории движения центра масс самолёта.

Определим радиус правильного виража. Из (7.12) следует, что

Подставив из второго уравнения системы (7.11) величину ,

будем иметь:

Отсюда видно, что с увеличением скорости радиус виража увеличивается, а с увеличением перегрузки – уменьшается. Так как при правильном вираже: , т.е. самолёт описывает окружность с радиусом R. Следовательно, время выполнения правильного виража:

Из полученных выражений следует, что для определения всех параметров правильного виража достаточно задать только две величины, например, или .

Рассмотрим границы области правильных виражей на плоскости . Для определения границ области правильных виражей при заданной высоте Н построим кривые потребных тяг для различных значений и кривую располагаемой тяги .

Из первого уравнения системы (7.11) следует, что правильный вираж представляет собой изоэнергетический маневр .

Ранее для изоэнергетического маневра были получены выражения (7.5) и (7.6).

Так как правильный вираж является изоэнергетическим маневром, то для построения кривых при различных значениях используем эти выражения в виде:

По результатам расчетов строим кривые (рисунок 7.4).

Рисунок 7.4 – Характеристики предельного виража

Границами области правильных виражей являются линии:

А-В – по безопасному значению ;

В-С – по предельному значению ;

С-D – по располагаемой тяге;

A-D – граница, соответствующая установившемуся прямолинейному горизонтальному полёту с когда .

Область, заключенная между этими границами является областью правильных виражей. Каждой точке этой области будет соответствовать правильный вираж с однозначно определенными параметрами .

Построим график предельных виражей. Все точки, лежащие на границах правильных виражей, за исключением точек на границе (A-D) с перегрузкой , соответствуют предельным виражам, выполняемым самолётом с предельными перегрузками .

Рассчитать на данной высоте при можно по формулам:

Определив по данным формулам , можно построить график предельных виражей, например, для (рисунок 7.5).

Рисунок 7.5 - График предельных виражей

Аналогичный график можно построить и для .

Из графика 7.5 видно, что на данной высоте полёта Н имеется минимум радиуса виража при скорости . Эта скорость называется наивыгоднейшей скоростью виража для данной высоты полёта.

Скорость, при которой будет минимальное время выполнения виража определится точкой касания прямой, проведённой из начала координат к кривой (рисунок 7.5). Имеем тогда и .

Из рисунка 7.5 видно, что .

Рассмотрим неустановившийся вираж. При выполнении правильного виража для получения минимального радиуса или времени требуются небольшие скорости полёта при вводе в вираж. Если до начала выполнения правильного виража самолёт летел с большой скоростью, то для реализации правильного виража с или надо предварительно уменьшить скорость прямолинейного полёта до или . Для более эффективного маневра целесообразно в процессе торможения осуществлять разворот. При этом движение самолёта будет неустановившемся.

Для расчета параметров неустановившегося виража без скольжения используются уравнения:

(7.13)

Из первого уравнения следует, что для уменьшения скорости тангенциальная перегрузка должна быть отрицательной, т.е. . Из второго и третьего уравнений получим выражение для мгновенного радиуса разворота

Если неустановившийся вираж выполняется с наименьшим радиусом разворота и торможением, то он называется форсированным. Для ввода самолёта в форсированный вираж надо уменьшать тягу двигателей и накренить самолёт на угол , создавая предельную нагрузку .

На первом этапе маневр выполняется с постоянной предельной перегрузкой: . При этом угол атаки a и коэффициент подъемной силы из-за уменьшения скорости должны увеличиваться до допустимого (безопасного) значения: a = a_допи .

Поскольку при дальнейшем уменьшении скорости увеличение угла атаки недопустимо, то на втором этапе маневр продолжается при . При этом угол крена и перегрузка должны уменьшаться. В конце маневра угол крена должен быть равным нулю, а перегрузка равна единице. Расчёт параметров неустановившегося виража проводится численным интегрированием уравнений (7.13). За независимую переменную целесообразно принять угол поворота траектории .