Правильный вираж. Схема сил и уравнения движения
На вираже на самолет действует подъемная сила Y и лобовое сопротивление X, вес самолета G и тяга силовой установки Р.
Для осуществления виража необходима неуравновешенная сила, направленная горизонтально к центру виража - центростремительная сила. Для получения этой силы необходимо накренить самолет элеронами в сторону виража на угол g, который называется углом крена (Схема сил, действующих на самолет на вираже (Рис. 179). В результате этого на тот же угол наклонится и вектор подъемной силы крыла Y. Разложив эту силу по вертикали и горизонтали, получим две силы - Ycos и Ysin . Из них сила Ycos должна уравновешивать силу веса самолета G, а сила Y sin служит центростремительной силой.
Значит, для осуществления правильного виража подъемная сила должна увеличиться с таким расчетом, чтобы ее вертикальная составляющая Ycos могла уравновесить вес самолета G. Это достигается двумя способами: увеличением угла атаки или увеличением скорости полета. Если не выполнить эти условия, то вертикальная составляющая Ycos 7 будет меньше веса самолета и под действием разности сил (G-Ycos 7) самолет будет снижаться на вираже, т. е. получится неправильный вираж - со скольжением.
Уравнения движения на правильном вираже будут иметь вид:
условие постоянства скорости
Р-Х=0; (11.14)
условие постоянства высоты
Ycos-G=0; (11.15)
условие искривления траектории
(11.16)
где rв - радиус виража.
Потребная перегрузка на вираже
Для выполнения виража подъемная сила должна быть увеличена, и тем больше, чем больше крен. Следовательно, на вираже создается перегрузка, причем она будет расти с увеличением крена.
На правильном вираже вес уравновешивается вертикальной составляющей подъемной силы. Выполняется условие G=Ycos, откуда нормальная перегрузка на вираже равна
(11.17)
Таким образом, на правильном вираже величина потребной перегрузки определяется только углом крена.
Зависимость потребной перегрузки nу от углов крена на вираже показаны на графике Рис. 180.
Рис. 180 Зависимость перегрузки на вираже от крена
Следовательно, чем больше перегрузка, тем больше угол крена. При крене более 85° потребная перегрузка превышает эксплуатационную самолета Як-55 (+9), а при крене более 75°-эксплуатационную самолета Як-52 (+7)..
Величина предельного угла крена на вираже ограничивается теми же факторами, что и величина располагаемой и предельной по тяге перегрузки. С подъемом на высоту величина предельного угла крена в соответствии с уменьшением предельной перегрузки будет понижаться, вызывая при этом увеличение радиуса и времени виража.
Следовательно, следует помнить, что при выполнении виража на предельном угле крена по тряске даже незначительное увеличение угла крена может привести к срыву, так как запас по перегрузке от тряски до срыва невелик.
Скорость, потребная для правильного виража
Для выполнения виража необходимо увеличить подъемную силу по сравнению с горизонтальным полетом. Этого увеличения можно достичь увеличением скорости полета при сохранении угла атаки либо увеличением угла атаки при сохранении скорости горизонтального полета.
Если
то из
уравнения
получим
(11.18)
Скорость,
потребная на вираже, в
раз больше, чем в горизонтальном полете.
Так как перегрузка на вираже всегда
больше единицы, то и потребная скорость
всегда больше скорости горизонтального
полета при том же угле атаки.
Но это не значит, что для выполнения виража необходимо увеличить скорость. Если до выполнения виража полет выполнялся на малом угле атаки, т. е. на большой скорости, то для увеличения подъемной силы на вираже можно увеличить угол атаки. Если же до выполнения виража полет выполнялся на больших углах атаки, т. е. на малой скорости, то увеличить угол атаки нецелесообразно, так как возможен срыв в штопор или штопорное вращение, поэтому необходимо в этом случае увеличить скорость.
В последнем случае летчик нередко допускает ошибку, которая приводит к срыву в штопор.
Из полученной зависимости (11 18) следует, что на вираже скорость срыва, а также скорость, соответствующая наивыгоднейшему углу атаки, будут большими, чем в горизонтальном полете, так как
(11.19)
при условии, что
VB=VГП=V.