Реферат по динамике полета

Обновлено: 05.07.2024

Как только люди первый раз взглянули на небесных обитателей, в голову им лезли мысли о том как прекрасен мир с высоты. Они мечтали взлететь как птицы к облакам. Но пока одни мечтали, другие пытались это сделать. Постепенно люди продвигались в направление своих идей. И так человечество прогрессировало и дошло до наших дней. Теперь взглянув на небесные просторы мы можем увидеть самолеты летящие в далекие страны, спутники похожие на звезда… Человек добился многого в полетах над землей и изобрел множество летательных аппаратов. И с недавних пор человек смог достичь наибольшего успеха в полетах как птица. Вингсьют - последнее слово техники, летательный аппарат конструкцией напоминающий птицу или белку - летягу. Человек буквально смог стать птицей и парить в небесах. Но действительно ли что вингсьют стал выдающимся изобретением и так ли он похож на привычный нам парашют.

Аэродинамическое качество парашюта типа "крыло" превышает аэродинамическое качество вингьсюта

Провести сравнительную характеристику аэродинамических качество парашюта типа "крыло" и вингсьюта

1) Изучить принцип работы вингсьюта и парашюта типа крыло

1) Изучить аэродинамику вингсьюта и парашюта

2) Провести эксперименты на доказательство гипотезы

3) Сделать вывод о проделанной работе.

1) Парашют типа "крыло"

3) Крыло самолета

Глава 1. Теоретическая часть

Парашют - устройство из ткани, в основном в виде полусферы, к которому стропами прикреплена подвесная система или груз. Служит для замедления движения предмета в воздухе. Парашюты используются для прыжков из летательных аппаратов (или с фиксированных объектов) с целью безопасного спуска и приземления людей (грузов), для торможения летательных аппаратов при посадке.

Дополнительно персональные парашюты подразделяются на:

- классический (точностный) купол;

Классический парашют типа крыло состоит:

- Из верхней и нижней оболочки (Основные несущие поверхности купола. Они изготавливаются из ткани с низкой или нулевой воздухопроницаемостью);

- Сопла (Отверстие в передней части секции для по-ступания воздуха внутрь; купола)

- Слайдера (Это устройство рифления, предназначенное для замедления раскрытия купола и представляющее собой прямоугольную косынку с кольцами по углам. В кольца продеты все стропы, таким образом, слайдер делит стропы на четыре группы соответственно четырем свободным концам. Он может беспрепятственно скользить (отсюда его название) по стропам or купола до свободных концов, иногда и по свободным концам);

- Клеванты (Пластиковый или эбонитовый цилиндр со скругленными концами и поперечным сквозным отверстием в середине. Красного цвета. Закреплен на концах строп управления для их фиксации в верхнем положении и удобства управления. В настоящее время вместо клевантов широкое распространение получили мягкие петли);

- Передних и задних свободных концов ( Элемент подвесной системы в виде короткой капроновой ленты, соединяющей стропы с подвесной системой);

1.2.Что такое вингсьют

Вингсьют (англ. Wingsuit; также белка-летяга, бёрдман) - костюм-крыло из ткани. Полёты в вингсьюте являются разновидностью прыжков с парашютом. При полётах в вингсьюте для приземления используется парашют. В отличие от прыжков с парашютом, движение совершается не вниз, а вперед, напоминая полет птицы. Управление вингсьютом происходит посредством изменения угла падения или положения тела.

Костюм был оснащен тремя двухслойными крыльями (вместо двух, как в более ранних версиях), способными наполняться набегающим воздушным потоком. Все три тканевых крыла имеют внутри нервюры, надуваются набегающим потоком через воздухозаборники, и при полёте парашютиста вперед создают подъёмную силу. Кроме того, давление внутри крыла создает необходимую жесткость, без которой крыло было бы тяжело держать рукой.

Крыло - несущая поверхность, которая создает аэродинамическую подъемную силу, обеспечивающую полет самолета. Также от размеров и формы крыла зависят лётные качества летательного аппарата.

1.3.1.Конструкция крыла и основные понятия

- Размах крыла - наибольшее расстояние между концевыми точками прямого крыла;

Наибольшую подъемную силу дают вогнуто-выпуклые крылья. У двояковыпуклых крыльев подъемная сила несколько меньше, чем у вогнуто-выпуклых, но зато меньше лобовое сопротивление. Крылья плосковыпуклым сечением занимают промежуточное место, т. е. подъемная сила и лобовое сопротивление у них меньше, чем у вогнуто-выпуклых, но больше, чем у двояковыпуклых. Наименьшее лобовое сопротивление имеют крылья симметричных двояковыпуклых профилей.

-Передняя кромка - ею называют передний край крыла, которым оно набегает на воздух

-Задняя кромка -это задний край этого же крыла.

-Хорда крыла или хорда профиля - расстояние между кромками

-Абсолютная толщина профиля - это расстояние от верхней до нижней поверхности профиля в сечении, перпендикулярном хорде

-Относительная толщина профиля - это отношение наибольшей толщины к хорде

менее 8% профили считают тонкими

от 8 до 12% - средними,

Чем толще профиль, тем больше его лобовое сопротивление, но зато, как правило, больше и подъемная сила. И наоборот, чем тоньше профиль, тем меньше его лобовое сопротивление и меньше подъемная сила.

Силы действующие на крыло самолета

Во время полета на крыло самолета действует основные четыре физические силы:

Подъемная сила крыла

Подъёмная сила - одна из составляющих полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком. Крыло самолета имеет несимметричный профиль (верхняя часть крыла более выпуклая), вследствие чего скорость потока по верхней кромке крыла будет выше, чем над нижней. Создавшаяся разница давлений и порождает подъёмную силу.

Подъемная сила крыла создается движением частиц воздуха над и под крылом. Ее можно получить или в случае, когда крыло самолета движется относительно воздуха с некоторой скоростью, или если струю воздуха пустить мимо неподвижного крыла. Подъемная сила зависит от скорости частиц воздуха, обтекающих крыло. Малейшее увеличение их скорости вызывает более быстрое увеличение как подъемной силы, так и лобового сопротивления.

Тяга - сила, которая вырабатывается двигателями и толкает самолёт сквозь воздушную среду. Тяге противостоит лобовое сопротивление. В установившемся прямолинейном горизонтальном полёте они приблизительно равны. Если пилот увеличивает тягу, добавляя обороты двигателей, и сохраняет постоянной высоту, тяга превосходит сопротивление воздуха. Самолёт при этом ускоряется. Довольно быстро сопротивление увеличивается и вновь уравнивает тягу. Самолёт стабилизируется на постоянной, но более высокой скорости. Тяга - важнейший фактор для определения скороподъёмности самолёта (как быстро он может набирать высоту). Вертикальная скорость набора высоты зависит не от величины подъёмной силы, а от того, какой запас тяги имеет самолёт. В случаи крыла самолета тяга, увеличивает подъемную силу и силу сопротивления воздуха.

Сила тяжести - сила, с которой Земля притягивает к себе тело. Сила тяжести "тянет" крыло самолета к земли. Ее противоположность это подъемная сила.

Лобовое сопротивление - сила, препятствующая движению тел в жидкостях и газах. Наряду с подъёмной силой является составляющей полной аэродинамической силы.

Лобовое сопротивление может способствовать как обледенению летательных аппаратов (при низких температурах воздуха), так и вызывать нагревание лобовых поверхностей летательного аппарата при сверхзвуковых скоростях ударной ионизацией.

1. 4 Принцип работы вингсьюта и парашюта.

Летает ли вингсьют или только уменьшает вертикальную скорость за счет аэродинамического сопротивления? Он действительно летает, так как просто его площади недостаточно для такого уменьшения вертикальной скорости и гладкого планирования. Но лететь вингсьюту позволяет только гравитация. Вертикальное падение вызываемое силой гравитации вингсьют превращает в горизонтальный (насколько это возможно) полет. Те же самые принципы лежат в основе полетов планеров, дельтапланов и парашютов типа крыло. Вингсьют летает потому, что имеет аэродинамический профиль, точно так же как крыло самолета, парашют крыло или даже Space Shuttle (космический челнок) В действительности по форма и летным характеристикам вингьют ближе к шатлу, чем к остальным летательным аппаратам.

1. 5 Аэродинамика парашюта.

Существует всего две основные составляющие, которые заставляют парашют замедлять снижение - подъемная сила и сопротивление. Купол типа "крыло" создает себе подъемную силу, приложенную к "крылу" в зависимости от формы купола и его положения по отношению к набегающему потоку. Контролирование потока воздуха над "крылом" и есть искусство пилотирования парашютом.

Сама по себе форма крыла уже создает подъемную силу. Из-за его формы, его изогнутости, воздуху приходится быстрее протекать над куполом, чем под ним. Согласно законам физики, когда скорость воздуха повышается, его давление уменьшается. Это создает область низкого давления над куполом, и соответственно высокого под ним.

Сопротивление так же является к нам в двух своих проявлениях, сопротивлением крыла и "паразитным" сопротивлением. Говоря проще, сопротивление крыла - это результат трения воздуха о крыло. Это "наказание" всех без исключения крыльев, имеющих, хоть какую ни будь площадь, и вы можете говорить об этом как о подъемной силе, толкающей назад! "Паразитное" сопротивление есть результат разрушения формы потока воздуха неравномерностями крыла, и все что с ним связано. Отверстия секций вызывают турбулентность. Швы, укладочные петли, стропы и их держатели, "медуза", слайдер и даже пилот способствуете сопротивлению, при этом, абсолютно не повышая подъемной силы. Парашюты никогда не будут такими же хорошими крыльями, как крылья самолета, из-за своего структурного свойства порождать неимоверное количество паразитного сопротивления.

Подъемная сила и сопротивление - два результата обтекания воздушным потоком верхней части крыла. Именно поток воздуха над крылом создает эти силы для полета, отсюда - быстрее поток - больше значения этих сил. Подъемная сила и сопротивление возрастают в геометрической прогрессии по отношению к скорости: Увеличение скорости вдвое, повышает подъемную силу и сопротивление вчетверо. А это значит только одно: скорость - это ключ ко всему. Двигаться быстро - значит, в данном случае, большая подъемная сила и четкая реакция в управлении.

Для крыла, двигающегося сквозь воздушный поток и порождая подъемную силу, необходима так же сила, толкающая его вперед. Назовем ее тягой. С самолетом все понятно - эту проблему тут решает мотор. У спортивных куполов этим занимается гравитация. В парашютах - крыло стропы передней кромки короче, чем стропы задней кромки ,что вызывает наклон купола вниз. Поток, отклоняющийся у задней кромки, вызывает горизонтальное перемещение. Вес всей системы (вы плюс снаряжение) давят купол вниз. Крыло скользит, как санки с горы, согласно уклону, выставленному передними и задними стропами.

Чем больше масса, давящая купол вниз - тем эта самая тяга больше. Мы будем считать отношение массы к площади купола так называемой "загрузкой купола", которая является очень важным показателем для пилота. В Америке загрузка купола считается отношение полного веса парашютиста и системы в фунтах к площади купола в квадратных футах. Это заставляет нас быть уверенным в том, что при постоянной неизменной загрузке купола его перемещение по вертикали и горизонту так же буде постоянным.

Однако загрузка купола может катастрофически изменятся во время поворота. Нельзя не заметить, что при некоторых маневрах вы можете так же здорово уменьшать загрузку крыла на какой-то момент. На многих куполах пилоты могут совершать повороты, которые подбрасывают их тело вверх, в то время как купол уходит вниз, при этом, на какое то время стропы ослабляются - что означает уменьшение загрузки практически до нуля на какое-то мгновение.

В то же время, большая масса (тяга) значительно улучшают управление.

Вингсьют и парашют имеет одинаковый принцип работы, в основе его полета, принцип работы парашюта. Но их конструкции сильно отличаются.

Для того что бы сравнить летательные аппараты в теории мы прибегла к такой безразмерной единицы измерения как аэродинамическое качество.

Аэродинамическое качество летательного аппарата - это отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению.

Подъёмная сила представляет собой полезную составляющую аэродинамической силы, которая поддерживает летательный аппарат в воздухе. Лобовое сопротивление, напротив, приводит к дополнительному расходу энергии летательного аппарата и является вредной составляющей. Таким образом, их отношение позволяет характеризовать качество летательного аппарата.

Динамика полета (ДП) является одним из самостоятельных направлений авиационной науки и важным разделом механики, изучающим динамические свойства и движение летательных аппаратов (ЛА) различного назначения.

Применительно к самолету, движение которого в значительной степени определяется аэродинамическими силами, вместо понятия динамики полета также употребляется понятие-аэромеханика самолета, которое можно считать эквивалентным.

Конечным результатом является определение сил и моментов, действующих на ЛА в установившемся и неустановившемся полете, усилий на рычагах управления и обеспечение устойчивости и управляемости в возмущенном движении (в том числе и с помощью автоматических устройств).

Решение возникающих в ДП задач базируется на знании и выборе аэродинамических характеристик ЛА; параметров силовой установки (СУ); взаимного расположения элементов ЛА; характеристик атмосферы; характеристик и состава бортового и наземного оборудования.

Математической основой ДП являются теоретическая механика, теории устойчивости и систем автоматического регулирования, методы оптимизации и статистические методы анализа и синтеза динамических систем.

Цели курсовой работы:

  • Определение параметров набора высоты и придельной высоты полета с учетом механизации крыла для самолета.
  • Определение параметров движения относительно центра масс с учетом моментов, действующих на самолет.

Задачи курсовой работы:

  • решение системы уравнений движения ЛА как материальной точки с помощью пакета MATLAB. Построение графиков зависимости ускорения, скорости, координат, лобового сопротивления, подъемной силы, коэффициентов лобового сопротивления и подъемной силы, угла атаки от времени;
  • определение параметров полета методом тяг Жуковского. Построение графика зависимости тяги от скорости;
  • определение параметров движения относительно центра масс с учетом моментов, действующих на самолёт решив дифференциальное уравнение. Построение графиков зависимости φ, φ’, φ’’ от времени.

1. Общая информация о ЛА

Су-26 (технические характеристики см. таблица 1; 2) первый самолёт гражданского назначения ОКБ Сухого. Один из немногих спортивных самолётов, оснащённых системой катапультирования лётчика. Экипаж – 1 человек.

Двигатель – 360 л.с., максимальная скорость – 310 км/ч, взлетный вес – 835 кг, дальность – 800 км.

Оренбург 2012 г.
1 Расчёт и построение поляр дозвукового пассажирского самолета .
В данной работе нам необходимо рассчитать и построить поляры дозвукового пассажирского самолета поимеющейся схеме летательного аппарата и исходным данным.
S = 17.04 [pic] площадь крыла
l = 13 м размах крыла
n = 0 число гондол двигателей, определено по схеме.
Vкрес = 430 км/ч = 119.4 м/с крейсерская скорость самолета
Нр = 6000 м расчетная высота
ан = 316,3 м/[pic] скорость звука на расчетной высоте.
[pic]н =2.338[pic] [pic] кинематический коэффициент вязкости на расчетной высоте.
с = 0.13 относительная толщина крыла
dф = 1.3 м диаметр фюзеляжа
Lопер = 11.8 м размах оперения
Lсам = 10.15 м длинна самолета
Lф = 4.56 м длинна фюзеляжа

Для построения поляры самолета следует определить коэффициент подъемной силы и коэффициент лобовогосопротивления самолета в диапазоне летных углов атаки. При этом принимают, что подъемная сила самолета равна подъемной силе крыла, а сопротивление самолета состоит из сопротивления крыла и суммы сопротивлений всех остальных несущих частей.
Расчет сопротивления крыла ведется в предположении, что профильное сопротивление заданного крыла переменного профиля можно принять равным профильному сопротивлениюэквивалентного прямоугольного крыла, имеющего также площадь и постоянную хорду, равную средней геометрической хорде заданного крыла.
Определяем эквивалентную хорду крыла:
bэкв = S/l
[pic]
S - площадь крыла
l - размах крыла
bэкв = [pic] = 1.31 м
При расчете крыла следует определить расчетную скорость и расчетное число Маха, для чего также необходимо определить угол стреловидности крыла.
Для дальнейшихрасчетов определим масштабный коэффициент, по соотношению размаха крыла.

lи = 13000 мм размах крыла истинный.
lч = 175 мм размах крыла чертежный.
[pic][pic]= [pic]= 1.34[pic] масштабный коэффициент.

b0ч = 26 мм корневая хорда крыла чертежная.
b0 = [pic] = [pic]= 19.4 м истинная корневая хорда крыла .
bкч = 12 мм концевая хорда крыла чертежная.
bк = [pic] = [pic]=8.9 м истинная концевая хорда крыла .
Определяем среднюю аэродинамическую хорду крыла
[pic]
На рисунке b1 = b0 , b2 = bk , а средняя аэродинамическая хорда bА , по построению
bА = 19 мм
Так как крыло трапециевидное, то угол
[pic]= 0,192 рад
Расчетную скорость
Vрасч = Vкрес [pic] = 119,4 [pic] = 117.2 м/с
Мкрейс = [pic] = [pic] = 0.377 крейсерское число Маха
ан -скорость звука нарасчетной высоте.
Расчетное число Маха
Мрасч = Мкрес [pic] = 0.37 [pic] = 0.371


2 Определяем минимальный коэффициент лобового сопротивления крыла.
Определяем число Рейнольдса.
Re = [pic] = [pic] = 6.571[pic]
Определяем точку перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный
Xt = 8,7%
Определяем коэффициент трения плоской пластинки по рис.1.4
2Cf =.

  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Министерство общего и профессионального образования

Секция: Техническое творчество

Бахтин Артем Владимирович и Давыдов Кирилл Владиславович

Учитель физики МБОУ Гимназии № 120

Белова Нина Иосифовна

2.1.Изготовление моделей летательных аппаратов------------------------------------13

Как только люди первый раз взглянули на небесных обитателей, в голову им лезли мысли о том как прекрасен мир с высоты. Они мечтали взлететь как птицы к облакам. Но пока одни мечтали, другие пытались это сделать. Постепенно люди продвигались в направление своих идей. И так человечество прогрессировало и дошло до наших дней. Теперь взглянув на небесные просторы мы можем увидеть самолеты летящие в далекие страны, спутники похожие на звезда… Человек добился многого в полетах над землей и изобрел множество летательных аппаратов. И с недавних пор человек смог достичь наибольшего успеха в полетах как птица. Вингсьют – последнее слово техники, летательный аппарат конструкцией напоминающий птицу или белку - летягу. Человек буквально смог стать птицей и парить в небесах. Но действительно ли что вингсьют стал выдающимся изобретением и так ли он похож на привычный нам парашют.

Аэродинамическое качество парашюта типа “крыло” превышает аэродинамическое качество вингьсюта

Провести сравнительную характеристику аэродинамических качество парашюта типа “крыло” и вингсьюта

1) Изучить принцип работы вингсьюта и парашюта типа крыло

1) Изучить аэродинамику вингсьюта и парашюта

2) Провести эксперименты на доказательство гипотезы

3) Сделать вывод о проделанной работе.

1) Парашют типа “крыло”

3) Крыло самолета

Глава 1. Теоретическая часть

Парашют — устройство из ткани, в основном в виде полусферы, к которому стропами прикреплена подвесная система или груз. Служит для замедления движения предмета в воздухе. Парашюты используются для прыжков из летательных аппаратов (или с фиксированных объектов) с целью безопасного спуска и приземления людей (грузов), для торможения летательных аппаратов при посадке.

Дополнительно персональные парашюты подразделяются на:

- классический (точностный) купол;

Классический парашют типа крыло состоит:

- Из верхней и нижней оболочки ( Основные несущие поверхности купола. Они изготавливаются из ткани с низкой или нулевой воздухопроницаемостью );

- Сопла ( Отверстие в передней части секции для по-ступания воздуха внутрь; купола )

- Слайдера ( Это устройство рифления, предназначенное для замедления раскрытия купола и представляющее собой прямоугольную косынку с кольцами по углам. В кольца продеты все стропы, таким образом, слайдер делит стропы на четыре группы соответственно четырем свободным концам. Он может беспрепятственно скользить (отсюда его название) по стропам or купола до свободных концов, иногда и по свободным концам );

- Клеванты ( Пластиковый или эбонитовый цилиндр со скругленными концами и поперечным сквозным отверстием в середине. Красного цвета. Закреплен на концах строп управления для их фиксации в верхнем положении и удобства управления. В настоящее время вместо клевантов широкое распространение получили мягкие петли );

- Передних и задних свободных концов ( Элемент подвесной системы в виде короткой капроновой ленты, соединяющей стропы с подвесной системой );

1.2.Что такое вингсьют

Вингсьют (англ. Wingsuit; также белка-летяга, бёрдман) — костюм-крыло из ткани. Полёты в вингсьюте являются разновидностью прыжков с парашютом. При полётах в вингсьюте для приземления используется парашют. В отличие от прыжков с парашютом, движение совершается не вниз, а вперед, напоминая полет птицы . Управление вингсьютом происходит посредством изменения угла падения или положения тела.

Костюм был оснащен тремя двухслойными крыльями (вместо двух, как в более ранних версиях), способными наполняться набегающим воздушным потоком. Все три тканевых крыла имеют внутри нервюры, надуваются набегающим потоком через воздухозаборники, и при полёте парашютиста вперед создают подъёмную силу. Кроме того, давление внутри крыла создает необходимую жесткость, без которой крыло было бы тяжело держать рукой.

1.3.Крыло самолёта.

Крыло - несущая поверхность, которая создает аэродинамическую подъемную силу, обеспечивающую полет самолета. Также о т размеров и формы крыла зависят лётные качества летательного аппарата.

1.3.1.Конструкция крыла и основные понятия

- Размах крыла - наибольшее расстояние между концевыми точками прямого крыла;

-Поперечное сечение крыла профиль крыла т. е. сечение его плоскостью, перпендикулярной размаху, называется профилем крыла. Разработано много различных форм профилей. Все они могут быть разделены на следующие четыре основных вида:

Наибольшую подъемную силу дают вогнуто-выпуклые крылья. У двояковыпуклых крыльев подъемная сила несколько меньше, чем у вогнуто-выпуклых, но зато меньше лобовое сопротивление. Крылья плосковыпуклым сечением занимают промежуточное место, т. е. подъемная сила и лобовое сопротивление у них меньше, чем у вогнуто-выпуклых, но больше, чем у двояковыпуклых. Наименьшее лобовое сопротивление имеют крылья симметричных двояковыпуклых профилей.

-Передняя кромка – ею называют передний край крыла, которым оно набегает на воздух

-Задняя кромка –это задний край этого же крыла.

-Хорда крыла или хорда профиля - расстояние между кромками

-Абсолютная толщина профиля - это расстояние от верхней до нижней поверхности профиля в сечении, перпендикулярном хорде

-Относительная толщина профиля — это отношение наибольшей толщины к хорде

При относительной толщине:

менее 8% профили считают тонкими

от 8 до 12% — средними,

более 12% — толстыми

Чем толще профиль, тем больше его лобовое сопротивление, но зато, как правило, больше и подъемная сила. И наоборот, чем тоньше профиль, тем меньше его лобовое сопротивление и меньше подъемная сила.

Силы действующие на крыло самолета

Во время полета на крыло самолета действует основные четыре физические силы:

Подъемная сила крыла

Подъёмная сила - одна из составляющих полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком. Крыло самолета имеет несимметричный профиль (верхняя часть крыла более выпуклая), вследствие чего скорость потока по верхней кромке крыла будет выше, чем над нижней. Создавшаяся разница давлений и порождает подъёмную силу.

Подъемная сила крыла создается движением частиц воздуха над и под крылом. Ее можно получить или в случае, когда крыло самолета движется относительно воздуха с некоторой скоростью, или если струю воздуха пустить мимо неподвижного крыла. Подъемная сила зависит от скорости частиц воздуха, обтекающих крыло. Малейшее увеличение их скорости вызывает более быстрое увеличение как подъемной силы, так и лобового сопротивления.

Тяга - сила , которая вырабатывается двигателями и толкает самолёт сквозь воздушную среду. Тяге противостоит лобовое сопротивление . В установившемся прямолинейном горизонтальном полёте они приблизительно равны. Если пилот увеличивает тягу, добавляя обороты двигателей, и сохраняет постоянной высоту, тяга превосходит сопротивление воздуха. Самолёт при этом ускоряется. Довольно быстро сопротивление увеличивается и вновь уравнивает тягу. Самолёт стабилизируется на постоянной, но более высокой скорости. Тяга — важнейший фактор для определения скороподъёмности самолёта (как быстро он может набирать высоту). Вертикальная скорость набора высоты зависит не от величины подъёмной силы, а от того, какой запас тяги имеет самолёт. В случаи крыла самолета тяга, увеличивает подъемную силу и силу сопротивления воздуха.

Сила тяжести - сила, с которой Земля притягивает к себе тело. Сила тяжести “тянет” крыло самолета к земли. Ее противоположность это подъемная сила.

Лобовое сопротивление — сила, препятствующая движению тел в жидкостях и газах. Наряду с подъёмной силой является составляющей полной аэродинамической силы.

Лобовое сопротивление может способствовать как обледенению летательных аппаратов (при низких температурах воздуха), так и вызывать нагревание лобовых поверхностей летательного аппарата при сверхзвуковых скоростях ударной ионизацией.

1. 4 Принцип работы вингсьюта и парашюта.

Летает ли вингсьют или только уменьшает вертикальную скорость за счет аэродинамического сопротивления? Он действительно летает, так как просто его площади недостаточно для такого уменьшения вертикальной скорости и гладкого планирования. Но лететь вингсьюту позволяет только гравитация. Вертикальное падение вызываемое силой гравитации вингсьют превращает в горизонтальный (насколько это возможно) полет. Те же самые принципы лежат в основе полетов планеров, дельтапланов и парашютов типа крыло. Вингсьют летает потому, что имеет аэродинамический профиль, точно так же как крыло самолета, парашют крыло или даже Space Shuttle (космический челнок) В действительности по форма и летным характеристикам вингьют ближе к шатлу, чем к остальным летательным аппаратам.

1. 5 Аэродинамика парашюта.

Существует всего две основные составляющие, которые заставляют парашют замедлять снижение - подъемная сила и сопротивление. Купол типа "крыло" создает себе подъемную силу, приложенную к "крылу" в зависимости от формы купола и его положения по отношению к набегающему потоку. Контролирование потока воздуха над "крылом" и есть искусство пилотирования парашютом.

Сама по себе форма крыла уже создает подъемную силу. Из-за его формы, его изогнутости, воздуху приходится быстрее протекать над куполом, чем под ним. Согласно законам физики, когда скорость воздуха повышается, его давление уменьшается. Это создает область низкого давления над куполом, и соответственно высокого под ним.

Сопротивление так же является к нам в двух своих проявлениях, сопротивлением крыла и “паразитным” сопротивлением. Говоря проще, сопротивление крыла - это результат трения воздуха о крыло. Это “наказание” всех без исключения крыльев, имеющих, хоть какую ни будь площадь, и вы можете говорить об этом как о подъемной силе, толкающей назад! “Паразитное” сопротивление есть результат разрушения формы потока воздуха неравномерностями крыла, и все что с ним связано. Отверстия секций вызывают турбулентность. Швы, укладочные петли, стропы и их держатели, "медуза", слайдер и даже пилот способствуете сопротивлению, при этом, абсолютно не повышая подъемной силы. Парашюты никогда не будут такими же хорошими крыльями, как крылья самолета, из-за своего структурного свойства порождать неимоверное количество паразитного сопротивления.

Подъемная сила и сопротивление - два результата обтекания воздушным потоком верхней части крыла. Именно поток воздуха над крылом создает эти силы для полета, отсюда - быстрее поток - больше значения этих сил. Подъемная сила и сопротивление возрастают в геометрической прогрессии по отношению к скорости: Увеличение скорости вдвое, повышает подъемную силу и сопротивление вчетверо. А это значит только одно: скорость - это ключ ко всему. Двигаться быстро - значит, в данном случае, большая подъемная сила и четкая реакция в управлении.

Для крыла, двигающегося сквозь воздушный поток и порождая подъемную силу, необходима так же сила, толкающая его вперед. Назовем ее тягой. С самолетом все понятно - эту проблему тут решает мотор. У спортивных куполов этим занимается гравитация. В парашютах - крыло стропы передней кромки короче, чем стропы задней кромки ,что вызывает наклон купола вниз. Поток, отклоняющийся у задней кромки, вызывает горизонтальное перемещение. Вес всей системы (вы плюс снаряжение) давят купол вниз. Крыло скользит, как санки с горы, согласно уклону, выставленному передними и задними стропами.

Чем больше масса, давящая купол вниз - тем эта самая тяга больше. Мы будем считать отношение массы к площади купола так называемой "загрузкой купола", которая является очень важным показателем для пилота. В Америке загрузка купола считается отношение полного веса парашютиста и системы в фунтах к площади купола в квадратных футах. Это заставляет нас быть уверенным в том, что при постоянной неизменной загрузке купола его перемещение по вертикали и горизонту так же буде постоянным.

Однако загрузка купола может катастрофически изменятся во время поворота. Нельзя не заметить, что при некоторых маневрах вы можете так же здорово уменьшать загрузку крыла на какой-то момент. На многих куполах пилоты могут совершать повороты, которые подбрасывают их тело вверх, в то время как купол уходит вниз, при этом, на какое то время стропы ослабляются - что означает уменьшение загрузки практически до нуля на какое-то мгновение.

В то же время, большая масса (тяга) значительно улучшают управление.

Вингсьют и парашют имеет одинаковый принцип работы, в основе его полета, принцип работы парашюта. Но их конструкции сильно отличаются.

1.6.Аэродинамическое качество

Для того что бы сравнить летательные аппараты в теории мы прибегла к такой безразмерной единицы измерения как аэродинамическое качество.

Аэродинамическое качество летательного аппарата – это отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению.

Подъёмная сила представляет собой полезную составляющую аэродинамической силы, которая поддерживает летательный аппарат в воздухе. Лобовое сопротивление, напротив, приводит к дополнительному расходу энергии летательного аппарата и является вредной составляющей. Таким образом, их отношение позволяет характеризовать качество летательного аппарата.

Вот так аэродинамическое качество выглядит в виде формулы:

- коэффициент лобового сопротивления;

- коэффициент подъёмной силы.

В более простом представлении аэродинамическое качество можно расценивать как расстояние, которое может пролететь летательный аппарат с некоторой высоты в штиль с выключенным двигателем (если он вообще есть). Например, на планере качество обычно около 30, а на дельтаплане — 10). То есть с высоты в 1 километр спортивный планер сможет пролететь в идеальных условиях приблизительно 30 км, а дельтаплан — 10.

Аэродинамическое качество спортивных парашютов типа "крыло" 3-4.

Аэродинамическое качество вингсьюта 2.5.

Это говорит о том что парашют пролетит большее расстояние, чем вингсьют .


1.2. Содержание и объём курсовой работы

Курсовая работа включает следующие разделы:

  1. Исходные данные.
  2. Расчет лётно-технических характеристик.
  3. Расчёт траектории полёта.
  4. (Н) Расчёт диаграммы транспортных возможностей неманёвренного самолёта.
  5. Расчёт взлётно-посадочных характеристик.
  6. Расчёт характеристик манёвренности.
  7. Расчёт характеристик продольной статистической устойчивости и управляемости.

Общая трудоёмкость курсовой работы составляет 50-60 часов. Содержание и порядок оформления отдельных разделов курсовой работы для неманевренного и маневренного (ограниченно-маневренного) самолётов несколько различается при равной общей трудоёмкости работы.

1.3. Задание на курсовую работу

Задание на курсовую работу выдаётся индивидуально каждому студенту и содержит следующие исходные данные:

  • основные проектные параметры самолёта и ограничения режимов полёта;
  • аэродинамические характеристики самолёта и его отдельных компоновочных групп для полётной, взлётной и посадочной конфигурации;
  • высотно-скоростные и дроссельные характеристики двигателя.

Самолёты разбиты на три класса: неманёвренные дозвуковые, манёвренные и ограниченно-манёвренные сверхзвуковые самолёты. Для данных классов самолётов приведены типовые аэродинамические и двигательные характеристики /1/ (см. Приложение: рис. №№1…15). В таблице П1 указаны варианты заданий.

1.4. Оформление курсовой работы

Курсовая работа оформляется в виде отчёта и содержит:

  • титульный лист (см. Приложение),
  • реферат,
  • оглавление,
  • разделы курсовой работы,
  • заключение,
  • список литературы.

В реферате (1/2 стр.) даётся аннотация проделанной работы.

В заключении приводится перечень основных ЛТХ и ВПХ, рассчитанных в курсовой работе. Делается вывод о соответствии полученных данных характеристикам прототипа, из книги (4, стр. 606).

Все графики в отчёте выполняются на миллиметровой бумаге с соблюдением стандартных масштабов.

При оценке ритмичности работы студента засчитывается:

Защита – оформленный отчёт в соответствии с указанными требованиями.

1. Порядок выполнения отдельных разделов курсовой работы.

Основные расчётные соотношения.

1.1. Исходные данные

Прежде чем приступать к выполнению расчетов необходимо в соответствии с заданием выписать из таблицы П1 приложения строчку характеризующую основные проектные параметры самолёта-прототипа и ограничения режимов полёта. Далее для рассматриваемого типа самолёта построить зависимости от числа М аэродинамических характеристик самолёта, а также зависимости от числа М и высоты Н высотно-скоростных и дроссельных характеристик силовой установки (см. Приложение ).

1.1.1. Аэродинамические характеристики

В линейном диапазоне изменения углов атаки аэродинамические характеристики представляются в виде

Где Cxm – минимальный коэффициент лобового сопротивления; A- отвал поляры; Cym-коэффициент подъемной силы при Cx=Cxm ; Cy a - производная коэффициента подъемной силы по углу атаки; a0- угол атаки при Cy=0 .

В приложениях на рис.№№ П1…П6 приведены типовые аэродинамические характеристики для трех классов самолетов [4] :

· Самолет №1- неманевренный (c=35°);

· Самолет №2- ограниченно-маневренный (c=50…70°);

· Самолет №3- маневренный (c=40…45°).

Аэродинамические характеристики даны для полетной , взлетной и посадочной конфигураций. На зависимостях Cy(a) (для взлетной и посадочной конфигураций) указанны значения коэффициента подъемной силы начала сваливания Cy св .

На рис.П14, П15 даны аэродинамические характеристики отдельных компоновочных групп самолёта для расчета продольной статической устойчивости и управляемости.

1.1.2. Высотно-скоростные и дроссельные характеристики двигателя

Высотно-скоростные характеристики определяют зависимости тяги и удельного часового расхода топлива от скорости (числа М) и высоты при фиксированном режиме работы двигателя (P(M,H), Ce(M,H)). Режим работы двигателя определяется частотой вращения ротора турбины (компрессора).

К дроссельным характеристикам относятся зависимости тяги и удельного часового расхода топлива от режима работы двигателя.

Читайте также: