Как рассчитать максимальную скорость подъема?

Вопросы / ответыКак рассчитать максимальную скорость подъема?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 1 год назад

Каким образом и с помощью каких переменных можно определить максимальную скорость набора высоты самолета за раз? Если не ошибаюсь, Я ищу Ви .

flyman Админ. ответил 1 год назад

Вы спрашиваете :» как рассчитывается Vy?», или » сколько футов в минуту я могу выйти из данного самолета в устойчивом лучшем темпе (Vy) подъема?(На первый легко ответить. Последнее, ну, это зависит…) — Или вы спрашиваете что-то совсем другое, и я просто тупой?

flyman Админ. ответил 1 год назад

Начните свой самолет, такси до взлетно-посадочной полосы, настроить на V_y и посмотреть на ваш индикатор вертикальной скорости… 😉 вероятно, лучший способ на самом деле знать реальный ответ.

3 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Для расчета возможной скорости набора высоты vz

vz

, вам понадобится

  1. Тяга вашего двигателя T

    T

  2. Перетаскивание вашего самолета Д

    D

  3. Масса вашего самолета м

    m

Рассчитайте, сколько энергии необходимо для преодоления сопротивления, и любой избыток может быть использован для восхождения:

v z = V s i n γ = v TD m g

vz=vsinγ=vTDmg

Обратите внимание, что это уравнение использует несколько упрощений, но хорошо работает для пропеллера и медленного турбореактивного самолета с умеренными углами траектории полета γ

γ

.

Чтобы сделать это с большей точностью, нужно учитывать тот факт, что самолет должен ускоряться во время набора высоты, чтобы оставаться в одной полярной точке. Теперь вам дальше нужно:

  1. Градиент температуры воздуха по высоте ( скорость истечения Γ

    Γ

    )

  2. Локальная скорость звука есть

    a

    , и

  3. Газовая константа Р

    R

    воздуха.

Необходимо добавить поправочный коэффициент С

C

который имеет несколько компонентов:

С=1+12κРЗΓзмс2+(1+0.2мс2)κκ11(1+0.2мс2)1κ1

C=1+12κRwΓwMa2+(1+0.2Ma2)κκ11(1+0.2Ma2)1κ1

где κ

κ

— отношение удельных нагревов воздуха и составляет 1,405, индекс w обозначает константу влажного адиабатического газа и скорость истечения воздуха, и Ma

Ma

это ваш номер рейса Маха. Γ

Γ

может варьироваться от -0.004°/м до -0.0097°/м, но если вы используете среднее значение -0.0065°/м, это уравнение можно упростить до:

C = 1-0.13335 M A 2 + (1 + 0.2 m a 2 ) 3.5 1 ( 1 + 0.2 M A 2) 2.5

C=10.13335Ma2+(1+0.2Ma2)3.51(1+0.2Ma2)2.5

это, вероятно, форма, которую вы найдете в большинстве книг, которые заботятся, чтобы покрыть эту тему. Второе слагаемое заботится о снижении температуры атмосферы с высотой и исчезает в стратосфере, а третье слагаемое покрывает дополнительную энергию, необходимую для ускорения с точки зрения числа Маха полета.

График коэффициента ускорения над числом Маха

Коэффициент ускорения над числом Маха полета в тропосфере для стандартной атмосферы

Теперь ваша скорость подъема становится

v z = v C s i n γ = v C TD m g

vz=vCsinγ=vCTDmg

Как вы можете видеть из приведенного выше графика, поправочный коэффициент важен только при более высоких скоростях, но сократит скорость набора высоты вдвое при махе 2. Некоторые реактивные самолеты должны подниматься с высоким постоянным числом Маха, а затем самолет должен замедляться во время подъема. Теперь поправочный коэффициент становится меньше единицы, а скорость набора высоты увеличивается, потому что кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию при подъеме.

Оптимальная скорость

Чтобы выбрать скорость полета, при которой скорость набора высоты или угол траектории боя достигают максимума, теперь вам нужно описать, как тяга будет меняться со скоростью полета. Для упрощения можно сказать, что тяга изменяется со скоростью пропорционально выражению vnv

vnv

где N v

nv

константа, которая зависит от типа двигателя. Самолет поршеня имеет постоянн выходную мощность, и тяга обратна с скоростью над рядом скорости приемлемых эффективностей пропеллера, следовательно N v

nv

становится -1 для поршневого самолета. Турбовинтовые двигатели используют некоторое давление ОЗУ, поэтому они немного выигрывают от полета быстрее, но не намного. Их N v

nv

от -0.8 до -0.6. Турбовентиляторы более лучшие В использовать давление штосселя, и их N v

nv

от -0.5 до -0.2. Чем выше коэффициент байпаса, тем отрицательнее их N v

nv

становится. Струи (думаю, J-79 или даже старый Jumo-004) имеют примерно постоянную тягу по скорости, по крайней мере, в дозвуковом потоке. Их N v

nv

около 0. Положительные значения N v

nv

можно найти и с рамджетами-они развивают большую тягу, чем быстрее они движутся по воздуху.

Скорость полета для максимальной скорости набора высоты (vy

vy

) достигается при коэффициенте подъема cL

cL

из

сЛ=Нв+12ТπВРϵмг(нв+1)24(ТπСРϵМГ)2+3СД0πВРϵ

cL=nv+12TπARϵmg(nv+1)24(TπARϵmg)2+3cD0πARϵ

в то время как самый крутой подъем возможен с помощью cL

cL

из

сЛ=Нв4ТπСРϵМГП2в16(ТπСРϵМГ)2+сг0πВРϵ

cL=nv4TπARϵmgnv216(TπARϵmg)2+cD0πARϵ

Номенклатура:
cL

cL

коэффициент подъемной силы
T

T

осевая нагрузка
м

m

масса летательного аппарата
г

g

серьезность
π

π

3.14159


AR

AR

соотношение сторон крыла
ϵ

ϵ

фактор Освальда крыла
c d 0

cD0

коэффициент сопротивления нул-подъема

flyman Админ. ответил 1 год назад

Я понятия не имею, правильны ли эти формулы, но отличный ответ: p

flyman Админ. ответил 1 год назад

@JonStory: они являются приближениями, но очень хороши, когда полярное сопротивление самолета параболическое, как в c d = c d 0 + c 2 L π π A R ϵ

cD=cD0+cL2πARϵ

flyman Админ. ответил 1 год назад

ха-ха, я не ставил под сомнение уравнения, просто заявляя, что мой upvote не учитывает тот факт, что математика прошла через мою голову. Описание и оправдание получили мой апвот 🙂

flyman Админ. ответил 1 год назад

@JonStory: я думаю, что ваш скептицизм вполне уместен. Не доверяйте никакому уравнению, если вы не знаете упрощений и предположений, которые были использованы для их получения! Может быть, вы слишком щедры с upvotes 😉

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Вы правы, что Vy даст вам max RoC. Однако Vy на самом деле только скорость, а не скорость набора высоты, и будет соответствовать несколько иным темпам набора высоты в зависимости от нескольких факторов. Те, которые приходят на ум, — это вес, температура и высота плотности. Наряду с настройкой мощности, но это несколько понятно. Что касается определения скорости, обычно вы просто консультируетесь со своим PPOH или AOM, чтобы найти диаграмму производительности, которая даст вам базовую скорость, и вы можете исправить ее для каждой из перечисленных переменных, чтобы иметь точную скорость подъема.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Важно отметить, что опорные скорости, такие как Vx и Vy, не являются постоянными для конкретного самолета. Они варьируются в зависимости от плотности воздуха и веса самолета. Многие студенты-пилоты ошибочно полагают, что это фиксированная скорость. В некоторых контрольных списках контрольный список перед взлетом упоминает установку ошибок воздушной скорости для Vx, Vy и best glide на основе текущих условий и веса брутто.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Также обратите внимание, что Vy-это только устойчивый подъем, если у вас достаточно скорости, чтобы кровоточить, я уверен, что вы можете получить лучшую RoC, указав нос в небо, хотя и не очень долго.

flyman Админ. ответил 1 год назад

Да, так мы начинаем наше веселье с нулевой гравитации. 🙂

flyman Админ. ответил 1 год назад

@roe действительно, и если у вас есть избыточная скорость полета и быстро приближающаяся линия деревьев, тщательно выполняя этот компромисс скорости полета для высоты в подъеме, может быть разница между очисткой вершин и тем, чтобы подняться на дерево позже, чтобы получить ваши шины. (Не то, чтобы вы попали в такую ситуацию с самого начала, но мы все видели видео на youtube…)

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 1 год назад

Переменные должны включать условия воздуха (температура, влажность, высота, начиная с), Данные о производительности двигателя на указанной высоте и скорость vy для рассматриваемого самолета.