Взлётная масса самолёта
При начальном проектировании взлётную массу самолета можно оценить при помощи уравнения существования самолёта:
, где
-
относительный вес топлива. (1)
Рассмотрим составляющие формулы (1):
Запас топлива
При анализе особенностей работы
сельхозсамолета установлено, что для
выполнения рабочего вылета для
производства большинства видов АХР
необходим запас топлива на 15-20 минут
плюс АНЗ. Перегоночные полеты производятся,
как правило, без полезной нагрузки на
борту и продолжаются 2-3 часа. Величина
для сельхозсамолетов редко составляет
более 0,15, что намного меньше веса полезной
нагрузки. Таким образом, потребный запас
топлива на перегон больше влияет на
потребный объем топливных баков, чем
на определение максимальной взлетной
массы сельхозсамолета.
Проведем статистический анализ , исходя из объёма топливных баков.
Математическое ожидание выборки
(таблица 1) составит 0,113 со среднеквадратичной
погрешностью 21%.
будет
в диапазоне 0,091…0,135. Это практически
совпадает с данными в [1]. Для первоначальной
оценки потребного объема топливных
баков можно пользоваться следующей
формулой:
.
Для оценки потребного для выполнения рабочего вылета определим, что для повышения производительности работ самолет лучше заправлять раз в два-три вылета. Обычный вылет продолжается 15-20 мин., поэтому запас топлива с учетом АНЗ рассчитывался на 60 мин.
, (2)
Где: для ТВД
кг/л.с.ч,
для ПД
кг/л.с.ч.
Приведенные в табл.1 данные обработаны с помощью формулы (2).
Математическое ожидание выборки составит 0,045 со среднеквадратичной погрешностью 9%.
В результате формула (1) приобретает вид:
, где
(3)
Полезная нагрузка
Для получения зависимости представим формулу (3) в виде:
,
где
-
коэффициент весового совершенства. (4)
Рассмотрим
.
При анализе статистических данных
выявлено явное несоответствие
предоставляемых изготовителями веса
полезной нагрузки и суммы веса пустого
снаряженного самолета, топлива и полезной
нагрузки.
Для выполнения статистических расчетов
данные о массе полезной нагрузки из
таблицы 1 были уточнены на основе формулы
–
с учетом возможности размещения полезной
нагрузки в доступном объёме химбака.
Рассмотрим влияние максимальной взлётной
массы на
.
Для выборки были отобраны наиболее совершенные с точки зрения весовой отдачи самолёты - таблица 2 и таблица 3:
самолеты с ПД: |
|
самолеты с ТВД: |
Таблица 2 Тип
Weatherlay 620 0,992 2640
PA-25 "PANWEE" 0,765 1317
Ag Rallye 235 GT 0,784 1350
PL-12 Skyfarmer 0,900 1925
Ag Truck 0,859 1995
PA-36 Pawnee Brave 0,781 2180
FU24-954 0,926 2463
|
|
Таблица 3 Тип
Z-137 Cmelak 0,720 2525
G-164B Ag-Cat Super B Turbine 1,059 3184
AT-402B 1,129 3538
Cresco 750 1.101 3742
AT-503 0,979 3880
Turbo Trust 510 gal 0,971 4559
AT-802 1,527 7200
|
Применив регрессию методом наименьших квадратов, получим:
для самолетов с ТВД
,
- для самолетов с ПД
.
Результаты сравнения расчетов и статистических данных приведены на рис. 1.
Для самолетов с ПД Для самолетов с ТВД
Рис.
1. Зависимость
от
(кг)
для сельхозсамолетов с ТВД и ПД.
При анализе графиков на рис.1 можно заметить, что самолеты с ТВД имеют лучшие показатели за счет большей удельной мощности ТВД по сравнению с поршневыми двигателями.
В результате уравнение существования самолёта примет вид:
для самолётов с ПД:
, (5)
для самолётов с ТВД:
. (6)
После простых преобразований, при
,
формулы (5) и (6) имеют вид:
для самолётов с ПД:
,
(7)для самолётов с ТВД:
.
(8)
Надо отметить, что формулы (7) и (8) относятся к самолетам, сертифицированным по категории Normal по FAR 21 США. При эксплуатации самолетов в категории Restricted по FAR 21 США в "перегруженном" варианте могут быть значительно выше[2].