flyman Админ. спросил 4 года назад
Я относительный новичок, когда дело доходит до производительности самолета, и мне было интересно, может ли кто-то ответить на следующее и, возможно, направить меня на какой-то хороший исходный материал.
Если бы я хотел смоделировать взлетный рулон, могу ли я предположить постоянное ускорение до точки подъема колес? Если не постоянная, есть ли достаточно хорошая функция, которая могла бы моделировать кривую скорости при взлете?
flyman Админ. ответил 4 года назад
Тяга зависит от скорости и типа двигателя. Для упрощения можно сказать, что тяга изменяется со скоростью пропорционально выражению vnv
где N v
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
становится -1 для поршневого самолета. Турбовинтовые двигатели используют некоторое давление ОЗУ, поэтому они немного выигрывают от полета быстрее, но не намного. Их N v
от -0.8 до -0.6. Турбовентиляторы более лучшие В использовать давление штосселя, и их N v
от -0.5 до -0.2. Чем выше коэффициент байпаса, тем отрицательнее их N v
становится. Струи (думаю, J-79 или даже старый Jumo-004) имеют постоянную тягу по скорости, по крайней мере, в дозвуковом потоке. Их N v
приблизительно 0. Положительные значения N v
можно найти и с рамджетами-они развивают большую тягу, чем быстрее они движутся по воздуху.
Лобовое сопротивление зависит также от скорости, и вдобавок от подъемной силы. Во время крена взлета динамическое давление растет с квадратом скорости, и сопротивление почти пропорционально к динамическому давлению. Так как число Рейнольдса потока также увеличивает с скоростью, коэффициент сопротивления нул-подъема (aka трение плюс коэффициент сопротивления давления) уменьшает с скоростью. В зависимости от положения самолета на земле он будет создавать уже некоторый подъем во время фазы качения, но подъем существенно увеличивается во время вращения, когда он поднимается, чтобы поднять самолет с земли. Когда самолет разгоняется дальше после взлета, зависящая от подъемной силы часть сопротивления снижается со скоростью, в то время как нулевая подъемная сила продолжает увеличиваться с динамическим давлением.
Для большинства самолетов тяга наиболее высока, когда самолет находится в состоянии покоя (пропеллеры с постоянным шагом могут иметь паршивую эффективность при взлете, когда они оптимизированы для быстрого полета, поэтому здесь у вас может быть более высокая тяга с некоторой положительной скоростью) и уменьшается, чем быстрее самолет движется по воздуху. Так как лобовое сопротивление также является самым низким с самолетом в состоянии покоя, максимальное ускорение возможно сразу после отпускания тормоза. Как только самолет вращается, новый зависящий от подъемной силы компонент сопротивления вызовет заметное снижение ускорения, и когда самолет поднимается, часть избыточной тяги должна идти в подъем, поэтому ускорение снова уменьшается.
Первый закон Ньютона дает формулу ускорения a:
где T-тяга, D-сопротивление, m-масса самолета. Интеграция ускорения с течением времени дает скорость.
Для кривой скорости нет единой формулы, и моя рекомендация состоит в том, чтобы разделить взлет на три секции: крен Земли, вращение и начальный подъем. На всех этапах вам нужно рассчитать с помощью зависящего от скорости перетаскивания и тяги, поэтому лучше всего будет интегрировать параметры поэтапно за небольшие временные шаги.
Комментарии побудили меня дать более подробный список компонентов перетаскивания. Эти здесь должны быть рассмотрены во время крена взлета:
- Нулевое лобовое сопротивление планера (из-за трения и давления)
- Индуцированное (связанное с подъемной силой) сопротивление для самолета в горизонтальном положении, включая уменьшение за счет эффекта земли
- Приращение сопротивления из-за закрылков во взлетном положении
- Сопротивление шасси
- Трение колеса (0.025 * вес на жесткой взлетно-посадочной полосе, но намного больше на мягкой земле)
- Потеря или увеличение кинетической энергии из-за наклона взлетно-посадочной полосы
С началом вращения эти компоненты перетаскивания должны быть добавлены:
- Обрежьте сопротивление из-за отклонения лифта, чтобы поднять нос
- Наведенное сопротивление на фактическом угле тангажа
Когда самолет взлетает, эти изменения должны быть рассмотрены:
- Уменьшенная сила для ускорения должного к требованию к силы для подъема
- Отсутствие больше трения колеса
- Когда шестерня втягивана, сопротивление увеличивает по мере того как двери раскрывают и значительно уменьшено как только все колеса уложены.
- Эффект Земли уменьшается по мере того, как самолет поднимается от Земли
Не забудьте включить скорость ветра в ваш расчет!
Googling название вашего вопроса нашел эту статью, в которой есть расчеты времени и расстояния для наземного взлета, включая различный эффект тяги и сопротивления. Я понятия не имею, насколько это точно или полезно.
@Pondlife большое спасибо! Это действительно полезно!
Вы имеете в виду ускорение в одном измерении (вдоль взлетно-посадочной полосы или в воздухе) или в двух измерениях (вдоль взлетно-посадочной полосы и в воздухе)?
@kjmccarx только вдоль взлетно-посадочной полосы вплоть до точки вращения, когда колеса покидают Землю.