Тяга самолета. Тяга двигателя самолета. Тяга реактивного двигателя.
Тяга – сила, выработанная двигателем. Она толкает самолет сквозь воздушный поток. Единственное, что противостоит тяге – лобовое сопротивление. В прямолинейном горизонтально установившемся полете они сравнительно равны. Если летчик увеличивает тягу путем добавления оборотов двигателя и сохраняет постоянную высоту, тяга начинает превосходить сопротивление воздуха. Летательный аппарат (ЛА) при этом ускоряется. Очень быстро сопротивление увеличивается и снова уравнивает тягу. ЛА стабилизируется на постоянной высокой скорости. Тяга – один из самых важных факторов для определения скороподъемности самолета, а именно насколько быстро ЛА может подняться на определенную высоту. Вертикальная скорость зависит не от подъемной силы, а от запаса тяги, которым обладает самолет.
Тяга реактивного двигателя самолета
Сила тяги двигателя, или его движущая сила, равноценна всем силам давления воздуха на внутреннюю поверхность силовой установки. Тяга некоторых видов реактивных двигателей зависит от скорости и высоты полета. Для вычисления силы тяги реактивного двигателя часто приходится определять тягу на конкретной высоте, у земли, на взлете и во время какой-либо скорости. Для ЖРД сила тяги равноценна произведению массы исходящих газов на скорость, с которой они вылетают из сопла двигателя.
Для ВРД (воздушно-реактивный двигатель) сила тяги измеряется как результат массы газов на разность скоростей, а именно скорости воздушной струи, выходящей из сопла двигателя, и скорости поступающего воздуха в двигатель. Проще говоря, данная скорость уравнивается к скорости полета самолета с реактивным двигателем. Тяга ВРД обычно измеряется в тоннах или килограммах. Важным качественным показателем ВРД является его удельная тяга. Для турбореактивного двигателя – тяга, отнесенная к конкретной единице веса воздуха, который проходит через двигатель в секунду. Этот показатель позволяет понять, насколько высока эффективность эксплуатации воздуха в двигателе для образования тяги. Удельная тяга измеряется в килограммах тяги на 1 кг воздуха, расходуемого за секунду. В некоторых случаях применяется другой показатель, который также называется удельной тягой, показывающей отношение количества топлива, которое расходуется, к силе тяги за секунду. Естественно, что чем выше показатель удельной тяги ВРД, тем меньше поперечный вес и размеры самого двигателя.
Показатель полетной или тяговой мощности – это сила, которая задействует реактивный двигатель при конкретной скорости полета. Как правило, измеряется в лошадиных силах. Величина лобовой тяги говорит о степени конструктивного оптимума реактивного двигателя. Лобовая тяга – это отношение наибольшего показателя площади поперечного сечения к тяге. Лобовая тяга равна тяге, в кг поделенной на площадь в метрах квадратных.
В мировой авиации наиболее ценится тот двигатель, который обладает высокой лобовой тягой.
Чем совершеннее ВРД в конструктивном отношении, тем меньший показатель его удельного веса, а именно общий вес двигателя вместе с приборами и обслуживающими агрегатами, поделенный на величину собственной тяги.
Реактивные двигатели, как и тепловые вообще, отличаются друг от друга не только по мощности, весу, тяге и другим показателям. При оценивании ВРД огромную роль играют параметры, которые зависят от собственной экономичности, а именно от КПД (коэффициент полезного действия). Среди данных показателей главным считается удаленный расход топлива на конкретную единицу тяги. Он выражается в килограммах топлива, которое расходуется за час на образование одного килограмма тяги.
На земле, в воде и в воздухе
Airbus A380 располагает четырьмя моторами и где-то 110 000 л.с. «на круг« Первому самолету (братьев Райт — верно), чтобы подняться в воздух, хватило 40 л.с., а теперь давайте сразу к разоблачениям: современные самолеты, располагая сотнями «лошадей», вряд ли даже оторвутся от полосы. Это крохотная Cessna-182 массой в 900 кило может довольствоваться всего 230 л.с., а вот коммерческому Boeing-737 с его 190 посадочными местами (кстати, такой себе средний самолетик по меркам пассажировозов с крыльями) не помешала бы пара тысяч «лошадок». Они у него есть: два турбовентиляторных мотора CFM выдают тягу до 12 тонн силы каждый, что в общей сложности можно назвать 25 000 лошадиными силами на взлете.
Нужны штуки помощнее? Что ж, у дальнемагистрального Boeing 777 есть два двигателя размером с торговый ларек, по 570 000 ньютонов (примерно по 45 000 лошадиных сил) каждый. А самый крутой из «Эйрбасов» — двухэтажный 280-тонный Airbus A380 — располагает четырьмя моторами и где-то 110 000 силами «на круг».
Кстати, эта цифра не так уж далека от той, что выдают шесть моторов Ан-225 — самого большого транспортника в мире. Самолет, способный взять на борт что угодно вплоть до 200-тонной электростанции или космического челнока и поднять это хозяйство на высоту 12 км, «выдает» эквивалент 111 000 лошадиным силам. Как говорится, вот тебе, бабушка, и Golf GTI.
На флоте (военном или гражданском) все немножечко проще. Чтобы понять и оценить мощность плавсредства (авианосца «Мистраль» или лодочного мотора), необязательно вооружаться калькулятором и учебником по математике и переводить все эти килограммы силы и килоньютоны во что-то привычно-осязамое — как правило, здесь мощность мотора указана именно в «кониках».
Крейсер «Петр Великий» оснащен атомным двигателем мощностью 140 000 л.с. Простой пример — рыбалка. Чтобы поохотиться на карпа с середины озера, вам нужна лодка. Пожалуйста, на выбор подвесные моторы мощностью от 2 до 300 лошадиных сил. Конечно, для более крупной охоты и целой тысячи сил мало. Например, мощность двух газотурбинных установок General Electric американского эсминца Carney класса «Арли Берк» (с управляемыми ракетами), направленного ВВС США в Средиземное море, составляет 108 000 лошадиных сил. Кстати, форсажная мощность уже дежурящего там российского ракетного крейсера «Москва» чуть-чуть ниже — около 90 000 л.с. Зато крейсер «Петр Великий», гордость военного флота России, все же помощнее — 140 000 «лошадей», правда, по большей части атомных.
А что на гражданке? Ну, теплоход «Москва», что курсирует по водным артериям столицы, по мощности сопоставим с горячей Audi RS 3 или самым слабым из Mercedes-Benz Gelandewagen (несмотря на силовую установку из двух танковых V12). Штуки побольше, типа австралийского парома The Cat, располагают тысячами лошадиных сил (у аэродинамического The Cat их 38 000, как у 25 Bugatti Chiron). В классе частных суперъяхт сейчас лидируют штуки в миллиард долларов, но у них редко отыщешь больше 40 тысяч сил. И чтобы пощекотать себе нервы реально большими цифрами, лучшее решение — смотреть в сторону океанских лайнеров. Например, мировой гигант — Oasis of the Seas, оснащенный тремя 1050-литровыми V12 и тремя 1400-литровыми V16, имеет суммарный объем 7 350 литров и суммарную же мощность 136 900 сил. Туше!
Брянский тепловозов ТЭМ18 снабжен четырехтактным дизелем мощностью как у Bugatti Veyron Grand Sport Vitesse Железные дороги — мир больших цифр в плане расстояний, но никак не мощности. Верно? А если вспомнить типичный прогон товарного состава через переезд, когда в ожидании проезда десятков составов успеваешь выспаться? То-то же. Причем, что удивительно: на то чтобы тягать почти сотню вагонов угля, нефтепродуктов, тачек и прочей почты, хватает усилий двух-четырех тепло- или электровозов. Какая мощность у этих силачей?
Ну, пожалуй, самый известный и узнаваемый из тепловозов — маневровый (читай, для работы на небольших расстояниях) брянский ТЭМ18. Он снабжен четырехтактным дизелем и обладает мощностью целого Bugatti Veyron Grand Sport Vitesse — солидными 1 200 лошадиными силами. Правда, скорость у «восемнадцатого» никакие не 400 км/ч, а жестко конструкционная «сотка». Впрочем, и она для 126-тонной махины — почти что достижение.
6 000 «лошадей» — цифры поинтереснее. Примерно столько выдают два дизеля двухсекционного магистрального 2ТЭ10В — как правило, именно этот тепловоз можно встретить во главе длинного товарного состава из цистерн, платформ и хопперов. Что касается новинок, то, к примеру, часовая мощность новенького электровоза 2ЭС10 «Гранит» (с возможной нагрузкой в 7 000 тонн) составляет 8 800 кВт, что эквивалентно 12 000 привычным нам лошадиным силам. А знаменитый «Сапсан» (или Siemens Velaro), курсирующий из Москвы в Питер и Нижний Новгород и способный разгоняться до 250 и даже 300 км/ч, имеет выходную мощность в 8 000 кВт — условно говоря, как у двух электричек, ездящих от Казанского вокзала.
Если споры о мощности зашли так далеко, то лучше сразу забыть про десятки, сотни и даже тысячи лошадиных сил. В сфере, построенной на желании преодолеть притяжение Земли, такие вещи как чип-тюнинг или расточка блока ради лишних 10 л.с. — все равно что пшик. Еще в 1960-е годы (полвека назад, на секундочку) часто произносимой фразой в мире ракетостроения была — приготовьтесь! — «расчетные 20 миллионов лошадиных сил». Съели?! Ракета «Протон» с ее 900 тонн тяги — 60 миллионов «лошадей». «Сатурн-5» — 3 000 тонн тяги и 200 миллионов «лошадей». И плевать на то, что эти «лошади», по сути, мало что говорят о характеристиках ракеты. Цифры — просто космос.
можно ли измерять мощность самолета в лошадиных силах?
Я заметил что мощность самлета измеряют в каких-то КГС. А можно их перевести в лошадиные силы? Интересно бы сравнить например феррари и МиГ. 5000 КГС это много?
Лучший ответ
поправлю Яжикова Владислава:
в лошадиных силах измеряют мощность винтовых двигателей, что поршневых, что газотурбинных.
А в килограммах силы (кгс) измеряют тягу реактивных двигателей.
Среднюю мощность реактивного двигателя можно легко найти (в лошадках) :
P=(крейсерская скорость в м/с) *(Тяга двигателя, кгс) *9,8/735
Пример: МИГ-25
3000 км/ч максимум, 2 × 11200кгс при форсаже
моща: 2х124 тысячи лошадиных сил.
на взлете:
360 км/ч 2 × 11200 кгс
моща: 2х15 тысяч л/с
Остальные ответы
Можно даже в попугаях.
Можно, в них и измеряют.. . Только с Мигом Феррари сравнивать не нужно! Даже у кукурузника 1000 л. с. , а у Мига раз в 10-15 больше как минимум!
К Вашим услугам, сравнивайте: www_nolik_ru/power.htm»
найдите словарь-справочник «единицы величин» там все есть
Мощность поршневых авиадвигателей в л. с. и измеряют. А вот в КГС измеряют тягу реактивных двигателей.
Определение режима работы двигателя
Крейсерские скорости самолета в горизонтальном полете находятся в пределах от 145 до 225 км/ч по прибору.
Режимы работы двигателя, обеспечивающие указанные скорости, находятся в следующих пределах:
- мощность двигателя от 40 до 70% номинальной;
- частота вращения вала двигателя от 1 500 до 1 800 в минуту;
- давление наддува от 530 до 760 ;
- расход топлива от 117 до 220 л/ч.
В указанном диапазоне скоростей горизонтального полета есть несколько характерных режимов:
1. Режим наибольшей продолжительности полета
На этом режиме часовой расход топлива наименьший. Он соответствует скорости по прибору 145 км/ч. При работе двигателя на режиме 1 500 об/мин для такой скорости в зависимости от высоты и полетной массы необходимо устанавливать давление наддува от 530 до 600
Расход топлива на таком режиме работы двигателя (также в зависимости от высоты и полетной массы) составляет от 110 до 150 л/ч.
Чем меньше высота полета, тем меньше часовой расход топлива для постоянной скорости по прибору. Поэтому наибольшей продолжительности полета с определенным запасом топлива можно достичь только у земли.
2. Режим наибольшей дальности полета
На этом режиме километровый расход топлива наименьший. Он соответствует скоростям по прибору от 147 до 175 км/ч и зависит только от полетной массы: для массы 5 250 кг скорость по прибору 175 км/ч, а для массы 4 000 кг — 147 км/ч.
При работе двигателя на режиме 1 500 об/мин для таких скоростей необходимо давление наддува от 530 до 650 Расход топлива на этом режиме около 0,83 л/км.
На указанных скоростях (по прибору) километровый расход топлива почти одинаков на всех высотах, поэтому дальность полета с определенным запасом топлива практически одинакова на всех высотах.
Режим наибольшей дальности следует применять в таких полетах по маршруту, когда время не ограничено и первостепенное значение имеет экономия топлива.
3. Режим наибольшей крейсерской мощности
Наибольшая из крейсерских мощностей, которую можно использовать в длительных полетах, соответствует 70% номинальной мощности двигателя. Крейсерская скорость в горизонтальном полете на этом режиме двигателя наибольшая.
Скорость по прибору изменяется в зависимости от высоты и полетной массы в пределах от 200 до 225 км/ч, а истинная воздушная скорость — от 210 до 240 км/ч.
Мощность, равная 70% номинальной, получается при работе двигателя на режиме 1 800 об/мин с наддувом рт. ст.
Давление наддува 690 соответствует полету на высоте 3 000 м, а 760 — полету у земли. Расход топлива при этом составляет 220 л/ч, а километровый расход — от 0,92 до 1,04 л/км.
Наибольшую крейсерскую мощность разрешается применять в тех случаях, когда необходимо получить возможно большую скорость в течение длительного времени полета.
В рейсовых полетах по расписанию можно использовать любой режим — от режима наибольшей дальности до режима наибольшей крейсерской мощности.
Все допустимые крейсерские режимы указаны в табл. 3 «Крейсерские режимы горизонтального полета на самолете Ан-2». В этой таблице для каждого значения скорости даются наивыгоднейшие числа оборотов двигателя и величины давления наддува в зависимости от полетной массы и высоты. Выбор того или иного режима зависит от времени, заданного расписанием.
Например, если заданное расписанием время предусматривает путевую скорость 180 км/ч, а полет происходит со встречным ветром 20 км/ч, то в таблице нужно найти режим, соответствующий истинной воздушной скорости 200 км/ч.
Если при этом полетная масса 4 500 кг, а высота 1 000 м, то наивыгоднейший режим работы двигателя, обеспечивающий истинную воздушную скорость 200 км/ч, будет: n = 1 540 об/мин, Рк = 680
Скорость по прибору получается 192 км/ч, а расход топлива 167 л/ч.
Всего в табл. 3 указано 86 режимов горизонтального полета для четырех полетных масс и пяти высот. Высоты в таблице указаны при стандартной температуре (т. е. при условии, что температура воздуха у земли +15°С и с увеличением высоты на каждую тысячу метров она уменьшается на 6,5°). Если фактическая температура отличается от стандартной более чем на 10°С, то в случае определения режима работы двигателя по данной таблице скорость полета не будет соответствовать заданному режиму работы двигателя.
Таблица 3. Крейсерские режимы горизонтального полета на самолете Ан-2
| Полетная масса, кг | Режим наименьшего километрового расхода горючего | Высота полета, м при температуре по СА | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| n, об/мин | Pк, мм рт.ст. | Vпр, км/ч | Vист, км/ч | Q, л/ч | q, л/км | ||
| 5250 | 1500 | 675 | 175 | 176 | 153 | 0,87 | У земли |
| 1500 | 670 | 175 | 180 | 155 | 0,86 | 500 | |
| 1510 | 660 | 175 | 184 | 158 | 0,86 | 1000 | |
| 1535 | 650 | 175 | 193 | 166 | 0,86 | 2000 | |
| 1575 | 640 | 175 | 203 | 174 | 0,86 | 3000 | |
| 5000 | 1500 | 650 | 170 | 171 | 147 | 0,86 | У земли |
| 1500 | 645 | 170 | 175 | 149 | 0,85 | 500 | |
| 1500 | 640 | 170 | 179 | 151 | 0,84 | 1000 | |
| 1505 | 630 | 170 | 187 | 157 | 0,84 | 2000 | |
| 1530 | 625 | 170 | 197 | 164 | 0,83 | 3000 | |
| 4500 | 1500 | 585 | 159 | 160 | 134 | 0,84 | У земли |
| 1500 | 580 | 159 | 164 | 136 | 0,83 | 500 | |
| 1500 | 575 | 159 | 168 | 138 | 0,82 | 1000 | |
| 1500 | 575 | 159 | 177 | 143 | 0,81 | 2000 | |
| 1500 | 575 | 159 | 185 | 148 | 0,8 | 3000 | |
| 4000 | 1500 | 535 | 147 | 149 | 120 | 0,81 | У земли |
| 1500 | 535 | 147 | 152 | 123 | 0,81 | 500 | |
| 1500 | 530 | 147 | 156 | 126 | 0,81 | 1000 | |
| 1500 | 530 | 147 | 164 | 133 | 0,81 | 2000 | |
| 1500 | 530 | 147 | 172 | 137 | 0,8 | 3000 | |
| Полетная масса, кг | Истинная воздушная скорость, км/ч | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 180 | 190 | |||||||
| n, об/мин | Pк, мм рт.ст. | Vпр, км/ч | Q, л/ч | n, об/мин | Pк, мм рт.ст. | Vпр, км/ч | Q, л/ч | |
| 5250 | 1510 | 690 | 179 | 157 | 1575 | 715 | 191 | 174 |
| 1500 | 665 | 175 | 155 | 1550 | 705 | 186 | 170 | |
| — | — | — | — | 1540 | 680 | 181 | 167 | |
| — | — | — | — | — | — | — | — | |
| — | — | — | — | — | — | — | — | |
| 5000 | 1500 | 675 | 179 | 153 | 1540 | 710 | 191 | 167 |
| 1500 | 655 | 175 | 152 | 1535 | 695 | 186 | 164 | |
| 1500 | 645 | 171 | 152 | 1520 | 670 | 181 | 161 | |
| — | — | — | — | 1510 | 635 | 172 | 158 | |
| — | — | — | — | — | — | — | — | |
| 4500 | 1500 | 650 | 179 | 146 | 1510 | 695 | 191 | 159 |
| 1500 | 630 | 175 | 145 | 1500 | 665 | 186 | 155 | |
| 1500 | 610 | 171 | 144 | 1500 | 645 | 181 | 153 | |
| 1500 | 585 | 162 | 144 | 1500 | 610 | 172 | 150 | |
| — | — | — | — | 1500 | 590 | 163 | 150 | |
| 4000 | 1500 | 615 | 179 | 141 | 1500 | 665 | 191 | 151 |
| 1500 | 600 | 175 | 141 | 1500 | 645 | 186 | 149 | |
| 1500 | 585 | 171 | 140 | 1500 | 620 | 181 | 147 | |
| 1500 | 555 | 162 | 140 | 1500 | 585 | 172 | 144 | |
| 1500 | 540 | 154 | 140 | 1500 | 560 | 163 | 144 | |
| Полетная масса, кг | Наибольший крейсерский режим 70% номинальной мощности | Высота полета, м при температуре по СА | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| n, об/мин | Pк, мм рт.ст. | Vпр, км/ч | Vист, км/ч | Q, л/ч | q, л/км | ||
| 5250 | 1800 | 760 | 212 | 210 | 220 | 1,05 | У земли |
| 1800 | 750 | 211 | 214 | 220 | 1,03 | 500 | |
| 1800 | 740 | 210 | 218 | 220 | 1,01 | 1000 | |
| 1800 | 720 | 204 | 223 | 220 | 0,99 | 2000 | |
| 1800 | 690 | 198 | 227 | 220 | 0,97 | 3000 | |
| 5000 | 1800 | 760 | 214 | 212 | 220 | 1,04 | У земли |
| 1800 | 750 | 212 | 215 | 220 | 1,02 | 500 | |
| 1800 | 740 | 210 | 218 | 220 | 1,02 | 1000 | |
| 1800 | 720 | 206 | 225 | 220 | 0,98 | 2000 | |
| 1800 | 690 | 201 | 231 | 220 | 0,95 | 3000 | |
| 4500 | 1800 | 760 | 218 | 215 | 220 | 1,02 | У земли |
| 1800 | 750 | 217 | 219 | 220 | 1 | 500 | |
| 1800 | 740 | 214 | 222 | 220 | 0,99 | 1000 | |
| 1800 | 720 | 211 | 230 | 220 | 0,96 | 2000 | |
| 1800 | 690 | 206 | 236 | 220 | 0,93 | 3000 | |
| 4000 | 1800 | 760 | 223 | 219 | 220 | 1 | У земли |
| 1800 | 750 | 221 | 223 | 220 | 0,99 | 500 | |
| 1800 | 740 | 219 | 227 | 220 | 0,97 | 1000 | |
| 1800 | 720 | 215 | 234 | 220 | 0,94 | 2000 | |
| 1800 | 690 | 210 | 240 | 220 | 0,92 | 3000 | |
| Полетная масса, кг | Истинная воздушная скорость, км/ч | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 200 | 210 | |||||||
| n, об/мин | Pк, мм рт.ст. | Vпр, км/ч | Q, л/ч | n, об/мин | Pк, мм рт.ст. | Vпр, км/ч | Q, л/ч | |
| 5250 | 1665 | 740 | 202 | 191 | — | — | — | — |
| 1650 | 720 | 196 | 185 | 1750 | 745 | 207 | 210 | |
| 1635 | 710 | 192 | 183 | 1710 | 725 | 202 | 202 | |
| 1590 | 670 | 182 | 176 | 1675 | 695 | 192 | 192 | |
| 1555 | 635 | 172 | 172 | 1640 | 655 | 181 | 183 | |
| 5000 | 1660 | 735 | 202 | 187 | 1780 | 755 | 212 | 216 |
| 1620 | 715 | 196 | 180 | 1710 | 735 | 207 | 203 | |
| 1600 | 705 | 192 | 177 | 1690 | 720 | 202 | 197 | |
| 1550 | 660 | 182 | 170 | 1610 | 690 | 192 | 187 | |
| 1535 | 630 | 172 | 166 | 1600 | 645 | 181 | 177 | |
| 4500 | 1600 | 720 | 202 | 177 | 1710 | 750 | 212 | 202 |
| 1555 | 705 | 196 | 171 | 1675 | 725 | 207 | 192 | |
| 1540 | 680 | 192 | 167 | 1650 | 710 | 202 | 185 | |
| 1515 | 640 | 182 | 160 | 1585 | 670 | 192 | 175 | |
| 1500 | 610 | 172 | 155 | 1510 | 615 | 181 | 157 | |
| 4000 | 1540 | 710 | 202 | 167 | 1665 | 735 | 212 | 189 |
| 1520 | 685 | 196 | 161 | 1630 | 715 | 207 | 182 | |
| 1510 | 660 | 192 | 158 | 1585 | 700 | 202 | 176 | |
| 1500 | 615 | 182 | 152 | 1535 | 650 | 192 | 165 | |
| 1500 | 590 | 172 | 150 | 1505 | 615 | 181 | 157 | |
Более точно наивыгоднейшие режимы полета можно определять по крейсерскому графику (рис. 2). На крейсерском графике можно также учитывать ухудшение аэродинамических качеств конкретного самолета и вводить соответствующую поправку, так как таблица составлена по данным эталонного самолета.
Крейсерский график
Основное назначение крейсерского графика состоит в определении наивыгоднейшего режима работы двигателя и расхода топлива для горизонтального полета на любой крейсерской скорости, любой высоте полета и при всех допускаемых полетных массах самолета.
Описание крейсерского графика
В верхней части графика помещена шкала высот по прибору (H760). В нижней части помещена шкала скоростей по прибору, не имеющему ни инструментальной, ни аэродинамической поправок. Скорость, отсчитанная по такому «идеальному» прибору, называется индикаторной, а шкала на графике имеет обозначение Vi.
Выше ее нанесена шкала скоростей по действительному прибору. Она обозначена Vnp. Разница между отсчетами по шкалам Vi и Fnp составляет аэродинамическую поправку к указателю скорости. Инструментальную поправку указателя скорости следует учитывать отдельно для каждого экземпляра прибора.
В левой части графика помещается шкала высот по стандартной атмосфере (СА), обозначенная буквой HΔ. В условиях стандартной атмосферы высота определяется по плотности воздуха, т.е. с учетом и давления, и температуры. Поэтому высоту по СА называют еще высотой по плотности воздуха. Посередине графика нанесено одиннадцать наклонных линий, обозначающих температуру наружного воздуха от +60°С до —50°С. Средняя из этих линий, обозначающая 0°С, — более жирная (для удобства ориентировки при отсчете температур).
Взаиморасположение линий температур и шкалы высот рассчитано так, что сочетание любой высоты по прибору (по давлению) и одной из линий температуры определяет высоту по плотности воздуха, т. е. по стандартной атмосфере.
Кривые тонкие линии, оцифрованные от 130 до 250 км/ч, обозначают истинную воздушную скорость самолета. Для каждой высоты и каждой температуры наружного воздуха получается свое соотношение между скоростью по прибору (на шкале Vпр) и истинной воздушной скоростью.
Рис.2. График крейсерских режимов
На описанную основу графика наложены характеристики двигателя. Жирными линиями показана мощность двигателя (в процентах от поминальной). На каждой из линий указаны своя частота вращения вала двигателя и свой часовой расход топлива. Диапазон крейсерских мощностей, нанесенных на графике, находится в пределах от 35 до 70%, а часовой расход топлива — от 117 до 220 л/ч. Частоты вращения вала двигателя обозначены в пределах от 1 500 до 1 800 об/мин.
В соответствии с мощностью и частотой вращения на графике нанесено шесть кривых линий, изображающих давление наддува в пределах от 500 до 750 мм рт.ст.
Две заштрихованные узкие полосы, обозначенные буквами Rmax, ограничивают скорости горизонтального полета, соответствующие наименьшему километровому расходу топлива. Левая из этих полос относится к полетной массе 4 000 кг, а правая — к 5 000 кг. Другие полетные массы размещаются между указанными крайними значениями; их находят интерполяцией. Для полетной массы 5 250 кг эта полоса переместится вправо на 4 деления.
В нижней части крейсерского графика размещен вспомогательный график, учитывающий необходимое изменение режима работы двигателя в зависимости от полетной массы.
Решение типовых задач по крейсерскому графику
Чтобы облегчить пользование крейсерским графиком, разберем несколько типовых задач.
Задача 1. Задано выдержать время полета строго по расписанию. Вылет и 10 ч 00 мин, посадка в 12 ч 57 мин. Продолжительность полета но расписанию 2 ч 57 мин, расстояние между аэропортами 550 км. Истинный путевой угол воздушной трассы 260°, а прогноз ветра по высотам такой, какой указан в схеме расчета наивыгоднейшей высоты полета (см. табл. 1).
Высоту эшелона, по согласованию с диспетчером, выбираем 1 500 м, н соответствии с наивыгоднейшей высотой. По условиям задания средняя скорость от взлета до посадки должна быть 550 км : 2 ч 57 мин ≈ 186 км/ч.
Чтобы определить необходимую путевую скорость в горизонтальном полете, нужно учесть потерю времени на маневрирование в районе аэропортов после взлета и перед посадкой (4 мин) и дополнительную затрату времени на набор высоты (по 2 мин на каждые 1 000 м). Общая потеря времени 4 + 3 = 7 мин, а путевая скорость в горизонтальном полете должна быть 550 км : 2 ч 50 мин ≈ 194 км/ч.
На выбранной высоте, согласно расчету по табл. 1, составляющая скорости ветра (W-V) оказывается попутной и равна 36 км/ч. Следовательно, истинная воздушная скорость в горизонтальном полете должна быть = 168 км/ч.
Скорость по прибору, режим работы двигателя и расход топлива определяем по крейсерскому графику для истинной воздушной скорости 168 км/ч и полетной массы в начале пути 4 500 кг. Температуру воздуха на высоте 1 500 м подсчитываем по температурному градиенту, зная температуру на земле, или определяем ее непосредственно в полете. Для примера берем температуру воздуха +25°С.
Решение примера (см. рис.2). От деления, соответствующего высоте по прибору 1 500 м (точка 1), идем вертикально вниз до линии, которая соответствует температуре воздуха +25°С (точка 2). На этом уровне читаем высоту по плотности воздуха 2 100 м. Затем идем горизонтально влево до линии истинной воздушной скорости 168 км/ч (точка 3). Далее опять опускаемся вертикально вниз до шкалы скоростей по прибору (точка 4), где читаем Vпр = 148 км/ч.
Теперь можно определить режим работы двигателя. Для этого на заданной скорости по прибору 148 км/ч нужно пойти параллельно наклонным линиям до полетной массы 4 500 кг (точка 5), затем подняться вертикально вверх до высоты по плотности воздуха 2 100 м (точка 6). В полученной точке читаем: необходимая мощность двигателя равна 42% номинальной, частота вращения вала 1 500 об/мин, давление наддува 550 мм рт.ст., расход топлива 139 л/ч.
Задача 2. Задан режим наименьшего километрового расхода топлива. В полете на высоте 1 200м с полетной массой 5 000 кг при температуре воздуха +10 o C требуется найти скорость и режим работы двигателя, при которых расход топлива на километр пути будет наименьшим.
Решение. От высоты 1 200 м опускаемся вертикально вниз до пересечения с линией температуры +10 o C. Затем идем горизонтально вправо до линии Rmax для полетной массы 5 000 кг, где читаем истинную воздушную скорость 182 км/ч. Далее опускаемся вертикально вниз до шкалы Vпр и здесь читаем скорость по прибору 170 км/ч.
Чтобы определить режим работы двигателя для найденной скорости по прибору 170 км/ч пойти по направлению наклонных линий до полетной массы 5 000 кг, а затем подняться вертикально до того уровня высоты по СА, на котором линия высоты по прибору перескается с линией температуры воздуха.
В полученной точке читаем: мощность 49% номинальной, расход топлива — 153 л/ч, частота вращения вала двигателя — 1 500 об/мин, давление наддува — 635 мм рт.ст.
Задача 3. Задана мощность двигателя. При контроле летных данных самолета, когда требуется определить, не уменьшилась ли скорость самолета в результате длительной эксплуатации и многократных ремонтов, можно воспользоваться крейсерским графиком. Для этого нужно установить определенный режим работы двигателя (один из указанных в крейсерском графике) и измерить скорость горизонтального полета на этом режиме.
Если измеренная скорость отличается от скорости, отсчитанной по графику, не больше чем на 3%, то самолет признается нормальным по скорости.
Пример. Требуется определить скорость самолета с полетной массой 4 000 кг на высоте 1 000 м при температуре воздуха —10°С и мощности двигателя 60% номинальной.
Решение. От деления, соответствующего высоте по прибору 1 000 м, опускаемся вертикально вниз до линии температуры воздуха —10°С, Далее движемся горизонтально вправо до линии мощности 60 %. В полученной точке читаем режим работы двигателя:
n = 1 650 об/мин, Рк = 725
От этой точки идем вертикально вниз до линии полетной массы 4 000 кг, а от нее — вверх по наклонным линиям до шкалы Vnp, где читаем: скорость по прибору 209 км/ч.
Для тщательной проверки летных данных самолета нужно строго учитывать инструментальные поправки указателя скорости, тахометра и указателя наддува, а сам полет должен проходить в спокойной атмосфере.
Применение крейсерского графика для самолетов с ухудшенными аэродинамическими качествами.
В результате длительной эксплуатации аэродинамические характеристики самолета могут заметно ухудшаться. На таких самолетах скорость полета на определенном режиме работы двигателя меньше, чем рассчитанная по крейсерскому графику.
Чтобы пользоваться эталонным крейсерским графиком (см. рис. 2) для расчета режимов полета на самолетах с ухудшенной аэродинамикой, нужно точно знать, на сколько уменьшилась скорость самолета.
Чтобы определить это, нужно в одном из полетов точно замерить скорость по прибору на любом из крейсерских режимов работы двигателя, указанных в графике. Затем сравнить замеренную скорость с полученной при расчете по крейсерскому графику для того же режима работы двигателя, с той же полетной массой, на той же высоте и при той же температуре. При замере скорости нужно учитывать инструментальные поправки тахометра, указателя наддува и указателя скорости.
Разность между фактически замеренной скоростью по прибору и скоростью по прибору, отсчитанной по крейсерскому графику, составляет поправку к скорости для данного экземпляра самолета.
Чтобы определить режим работы двигателя для получения заданной скорости на этом самолете, нужно в схеме решения задач по крейсерскому графику добавить одно действие, а именно: точку о (например, в задаче 1) перенести горизонтально вправо по шкале на величину поправки к скорости и здесь прочитать режим работы двигателя.
Если, например, известно, что крейсерские скорости какого-нибудь самолета на 10 км/ч меньше, то, решая задачу 1, перенесем точку 6 вправо на 10 км/ч (точка 7). Найдем, что для получения истинной воздушной скорости 165 км/ч нужны: мощность, равная 45 % номинальной, частота вращения вала двигателя 1 500 об/мин и давление наддува 590 Расход топлива при этом будет 145 л/ч вместо 139 л/ч, какой был в точке 6 для самолета с нормальными летными характеристиками..
Установка на самолет Ан-2 сельскохозяйственной аппаратуры ухудшает его аэродинамические качества и вызывает уменьшение скорости полета.
В длительных полетах (перелет с базового аэродрома на обрабатываемые участки и обратно) необходимо при пользовании крейсерским графиком учитывать, что индикаторная скорость Vi самолета при установке на нем сельскохозяйственной аппаратуры (опрыскивателя или опыливателя тоннельного типа) уменьшается на 25 км/ч.