4.3. Перегрузки при встрече с порывом с градиентным участком. Методика расчета по енлгс

Формула (4.3) была выведена исходя из предположения, что скорость потока, который набегает на самолет, при пролете резко ограниченного порыва, изменяется скачком. Однако реальный порыв имеет свою структуру (рис. 4.6). В зависимости от этой структуры максимальная перегрузка может быть различной. При этом она возникает не в момент входа самолета в порыв, а несколько позже.

Рис. 4.6. Встреча самолета с порывом, при расчете возникающей перегрузки имеющим градиентный участок (а), и с резко используются следующие предполо- ограниченным вертикальным порывом (б) жения: - самолет является жестким телом;

- на все точки самолета в любой момент времени действует одна и та же скорость порыва w(t);

- аэродинамические силы, действующие в данный момент времени, полностью определяются скоростью набегающего потока в этот же момент.

При указанных предположениях приращение перегрузки в момент времени t можно определить по формуле

(4.6)

и максимальную величину перегрузки можно определить, подставив в формулу максимальное значение w(t).

Однако на самом деле под влиянием порыва самолет перемещается в вертикальном направлении и поворачивается в плоскости тангажа, поэтому в формулу (3.6) следует ввести поправку k(t)

. (4.7)

Здесь w_max – максимальное значение скорости порыва.

Вид функции k(t) зависит не только от структуры порыва, но и от инерционных и аэродинамических характеристик самолета.

Рассмотрим случай, когда порыв имеет градиентный участок, на котором скорость потока изменяется линейно по длине l= h и далее остается постоянной и равной w₀ (см.рис. 4.6. б)

В этом случае приращение подъемной силы с учетом скорости вертикального перемещения v_y равно

(4.8)

Уравнение движения самолета может быть записано в виде

(4.9)

или

(4.10)

где

(4.11)

Продифференцировав уравнение (4.11) по t и произведя замену и получим

(4.12)

Принимая для градиентного участка , получим

(4.13)

Общий интеграл уравнения (4.13) имеет вид

(4.14)

При t = 0 и n = 0 .

Следовательно

(4.15)

Максимальное значение перегрузки достигается в конце градиентного участка при

, (4.16)

где

, (4.17)

. (4.18)

Коэффициент k называют коэффициентом демпфирования (ослабления) порыва. Он в реальных условиях всегда меньше единицы.

В расчетах обычно принимается величина градиентного участка h постоянной, а величина изменяется мало, поэтому величина коэффициента k в основном определяется удельной нагрузкой на крыло и высотой полета. раньше при анализе порывов на самолет при полетах на малых и низких высотах, учитывали только влияние g/s .

Из (4.16) можно получить зависимость перегрузки от рассмотренных факторов

(4.19)

Различают:

- истинную скорость самолета v (ИС) относительно невозмущенного воздуха;

• индикаторную скорость .(ИН), которая равна

,

где -плотность воздуха на уровне моря в условиях стандартной атмосферы, а - плотность воздуха на высоте полета Н.

Индикаторная скорость однозначно определяет скоростной напор, поэтому она обычно используется в Нормах прочности.

В формуле (4.19) используется индикаторная скорость полета v_i.

Методика определения перегрузки при встрече самолета с порывом, которая приведена выше, изложена в пункте 4.1.4.5 ЕНЛГС.