УЧИСЬ ЛЕТАТЬ НА ДЕЛЬТАПЛАНЕ (В.А. Жеглов, 1980 год) - часть 3

 

  Главная      Учебники - Разные     УЧИСЬ ЛЕТАТЬ НА ДЕЛЬТАПЛАНЕ (В.А. Жеглов, 1980 год)

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     1      2      3      4      ..

 

 

 

УЧИСЬ ЛЕТАТЬ НА ДЕЛЬТАПЛАНЕ (В.А. Жеглов, 1980 год) - часть 3

 

 

17 

бового

 

сопротивления

Имея

 

кривые

 

зависимостей

 

Cy = f(

α

)

  

и

 

C

х

 = f(

α

)

подучим

 

зависимость

 

качества

 

К

 

от

 

угла

 

атаки

 

α

 (

рис

.34). 

С

 

увеличением

 

угла

 

атаки

 

до

 

определенной

 

величины

 

аэродинамическое

 

каче

-

ство

 

возрастает

При

 

некотором

 

угле

 

атаки

 

качество

 

достигает

 

максимальной

 

величины

Этот

 

угол

 

называется

 

наивыгоднейшим

 

α

наив

 

Аэродинамическое

 

качество

 

крыла

 

в

 

основном

 

зависит

 

от

 

следующих

 

факторов

формы

 

профиля

качества

 

поверхности

 

крыла

нахождения

 

в

 

потоке

 

неудобообтекаемых

 

частей

 

конст

-

рукции

 (

аутриггеров

поперечной

 

балки

 

и

 

т

п

.), 

положения

 

пилота

удлинения

 

крыла

 

и

 

распре

-

деления

 

нагрузки

 

по

 

размаху

 

крыла

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ

 

ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

ДЕЛЬТАПЛАНА

 

За

 

период

 

своего

 

развития

  (

до

 1980

г

.) 

дельтаплан

 

приобрел

 

характерные

 

геометрические

 

формы

В

 

определенной

 

степени

 

утвердились

 

конструкции

 

основных

 

узлов

 

и

 

элементов

подоб

-

раны

 

наиболее

 

рациональные

 

материалы

 

и

 

технология

 

изготовления

 

аппаратов

Как

 

указывалось

 

выше

формообразование

 

профиля

 

крыла

 

дельтаплана

 

происходит

 

за

 

счет

 

наполнения

 

его

 

купола

 

набегающим

 

потоком

 

воздуха

Однако

 

существует

 

ряд

 

геометрических

 

параметров

которые

 

незначительно

 

зависят

 

от

 

внешних

 

воздействий

 

и

 

определяются

 

конструк

-

цией

 

аппарата

Наиболее

 

распространенные

 

дельтапланы

 

имеют

 

жесткий

 

каркас

 

из

 

труб

 

и

 

дос

-

таточно

 

нерастяжимый

 

и

 

воздухонепроницаемый

 

купол

 

и

 

синтетических

 

тканей

Рассмотрим

 

геометрические

 

параметры

 

дельтаплана

 (

рис

. 35): 

 

площадь

 

купола

 

S

куп

площадь

 

раскроя

 

купола

;

 

площадь

 

дельтаплана

 

S —

 

площадь

 

проекции

 

купола

 

в

 

полетном

 

положении

 

на

плоскость

 

силового

 

каркаса

Рис

. 34. 

Зависимость

 

качества

 

К

 

дельтапла

-

на

 «

Славутич

-

УТ

1» 

от

 

угла

 

атаки

 

Рис

. 35 

Геометрические

 

параметры

 

дельтаплана

 

 

размах

 

l

максимальное

 

расстояние

 

по

 

оси

 

Z

 

между

 

крайними

 

точками

 

купола

 

в

ненагруженном

 

состоянии

 (

расположение

 

осей

 

координат

 

см

на

 

рис

. 69); 

теоретическая

 

длина

 

килевой

 

балки

 

l

к

расстояние

 

между

 

точкой

 

пересечения

 

осей

 

боко

-

вых

 

балок

 

и

 

наиболее

 

удаленной

 

точкой

 

купола

 

по

 

килевой

 

балке

 

длина

 

килевой

 

балки

 

L

к

расстояние

 

между

 

передней

 

и

 

задней

 

точками

 

килевой

балки

 

длина

 

боковой

 

балки

 

L

б

длина

 

между

 

передней

 

и

 

задней

 

точками

 

боковой

 

бал

-

ки

 

расстояние

 

от

 

точки

 

пересечения

 

теоретических

 

осей

 

боковых

 

балок

 

до

 

точки

подвески

 

пилота

 

по

 

килевой

 

балке

 

l

п

 

19 

ЭВОЛЮЦИЯ

 

КРЫЛА

 

ДЕЛЬТАПЛАНА

 

Сделанные

 

Ф

Рогалло

 

теоретические

 

исследования

 

в

 

области

 

аэродинамики

 

гибкого

 

крыла

 

послужили

 

толчком

 

к

 

созданию

 

необычного

 

по

 

виду

дешевого

 

в

 

изготовлении

 

и

 

легкого

 

балан

-

сирного

 

планера

-

дельтаплана

Из

-

за

 

естественного

 

желания

 

летать

 

дальше

 

и

 

выше

 

начались

 

дальнейшие

 

исследования

 

и

 

эксперименты

 

по

 

усовершенствованию

 

аппаратов

Постепенно

 

конфигурация

 

дельтаплана

 

изменилась

 

так

что

 

его

 

традиционная

 

форма

 

в

 

виде

 

греческой

 

«

дельты

» 

с

 

трудом

 

угадывалась

Дельтапланы

выполненные

 

по

 

классической

 

схеме

 

Рогалло

имеют

 

низкое

 

аэродинамиче

-

ское

 

качество

 

(

К

=3÷4) 

по

 

следующим

 

причинам

малое

 

удлинение

 (2,5÷3,5); 

большая

 

куполь

-

ность

 (3÷5°) 

и

как

 

следствие

большая

 

отрицательная

 

крутка

 (

рис

. 37).

 

 

Рис

. 37. 

Схема

 

дельтаплана

 

классической

 

формы

 (

Рогалло

Кроме

 

того

вследствие

 

малой

 

жесткости

парус

 

имел

 

на

 

определенных

 

режимах

 

полета

 

склонность

 

к

  «

полосканию

» 

ткани

так

 

называемому

 

флаттеру

Для

 

уменьшения

 

флаттерных

 

явлений

 

появилась

 

необходимость

 

в

 

придании

 

задней

 

кромке

 

крыла

 

Рогалло

 

отрицательной

 

серповидности

 

и

 

установке

 

лат

увеличивающих

 

жесткость

 

этой

 

кромки

В

 

дальнейшем

 

для

 

бо

-

лее

 

полного

 

устранения

 

флаттера

увеличивающего

 

лобовое

 

сопротивление

 

и

 

соответственно

 

уменьшающего

 

аэродинамическое

 

качество

была

 

введена

 

серповидность

 

и

 

между

 

латами

 (

рис

38). 

 

Однако

 

при

 

этом

 

концевые

 

части

 

крыла

 

работали

 

неэффективно

 

из

-

за

 

их

 

малой

 

пло

-

щади

 

и

 

большой

 

отрицательной

 

крутки

Устранение

 

этого

 

недостатка

 

было

 

достиг

-

нуто

 

путем

 

развития

 

концевых

 

частей

 

крыла

 

(

рис

.39). 

Идя

 

по

 

пути

 

увеличения

 

аэродинамиче

-

ского

 

качества

необходимо

 

было

 

в

 

первую

 

очередь

 

увеличивать

 

удлинение

 

и

 

уменьшать

 

купольность

Однако

 

увеличение

 

удлинения

 

связано

 

с

 

ростом

 

размаха

 

крыла

а

 

балансир

-

ное

 

управление

 

в

 

поперечном

 

отношении

 

при

 

больших

 

размахах

 

становится

 

малоэф

-

фективным

 

и

 

при

 

полетах

 

в

 

турбулентной

 

атмосфере

 

опасным

Уменьшение

 

купольности

 

приводит

 

к

 

уменьшению

 

отрицательной

 

крутки

что

 

в

 

Рис

. 38. 

Схема

 

дельтаплана

 

классической

 

формы

 (

Рогалло

с

установленными

 

латами

общей

 

и

 

локальной

 

серповидностью

задней

 

кромки

 

а

 —

 

общая

 

серповидность

б

 — 

локальная

 

серповидность

 

 

20 

свою

 

очередь

 

ухудшает

 

путевую

 

и

 

поперечную

 

устойчивость

 

на

 

больших

 

углах

 

атаки

  (

на

 

малых

 

скоростях

 

по

-

лета

). 

Проблема

 

повышения

 

эффективности

 

работы

 

концевых

 

частей

 

крыла

 

и

 

сохранения

 

прием

-

лемых

 

значений

 

отрицательной

 

крутки

 

была

 

решена

 

путем

 

внедрения

 

схемы

 

дельтаплана

 

с

 

концевыми

 

хордами

  (

законцовками

). 

Они

 

устанавливались

 

параллельно

 

килю

  (

плано

-

вая

 

проекция

и

 

под

 

отрицательным

 

углом

 

к

 

плоскости

 

каркаса

 (

рис

. 40). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Оказалось

 

возможным

 

уменьшить

 

купольность

 

до

 1,5÷2°, 

увеличить

 

угол

 

при

 

вершине

 

кар

-

каса

 

приблизительно

 

до

 110° 

и

 

удлинение

 

до

 5 

без

 

ухудшения

 

продольной

 

и

 

поперечной

 

устой

-

чивости

Качество

 

возросло

 

до

 

значений

 K=6÷7. 

Дальнейшее

 

увеличение

 

удлинения

 

привело

 

к

 

уменьшению

 

длины

 

купола

 

по

 

килевой

 

бал

-

ке

а

 

это

в

 

свою

 

очередь

, — 

к

 

увеличению

 

чувствительности

 

по

 

управлению

 

в

 

продольном

 

на

-

правлении

 (

рис

. 41). 

Рис

. 39. 

Схема

 

дельтаплана

 

с

 

увеличенной

 

площадью

 

концевых

 

частей

 

крыла

 

и

 

уко

-

роченной

 

килевой

 

балкой

 

 

Рис

. 40. 

Схема

 

дельтаплана

 

с

 

концевыми

 

хордами

 (

законцовками

 

21 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Для

 

повышения

 

продольной

 

устойчивости

 

без

 

изменения

 

геометрических

 

параметров

 

был

 

применен

 

профилированный

 S-

образный

 

килевой

 

карман

который

кроме

 

того

является

 

до

-

полнительной

 

поверхностью

повышающей

 

путевую

 

устойчивость

При

 

порывах

 

ветра

 

улуч

-

шаются

 

демпфирующие

 

свойства

 

крыла

 

за

 

счет

 

перераспределения

 

купольности

 (

рис

. 42). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Другим

 

решением

направленным

 

на

 

повышение

 

аэродинамического

 

качества

являются

 

мероприятия

 

по

 

улучшению

 

распределения

 

воздушной

 

нагрузки

 

по

 

размаху

 

крыла

Оказалось

 

рациональным

 

увеличение

 

площади

 

концевых

 

частей

Для

 

поддержания

 

в

 

этих

 

местах

 

формы

 

купола

 

начали

 

применять

 

радиальные

 

латы

Таким

 

образом

 

стало

 

возможным

 

устранить

 

из

-

лишнюю

 

крутку

а

 

также

 

увеличить

 

угол

 

при

 

вершине

 

каркаса

 

и

 

уменьшить

 

купольность

 

почти

 

Рис

. 41. 

Схема

 

дельтаплана

 

с

 

конце

-

выми

 

хордами

 

и

 

повышенным

 

удли

-

нением

 

Рис

. 42. 

Установка

 

килевого

 

кармана

и

 

его

 

работа

 

по

 

демпфированию

 

кре

-

нов

 

Рис

. 43. 

Схема

 

дельтаплана

 

с

 

большим

 

углом

при

 

вершине

 

каркаса

большим

 

удлинением

и

 

развитыми

 

концевыми

 

частями

 

крыла

 

 

22 

до

 0°. 

При

 

этом

 

поперечная

 

устойчивость

 

обеспечивается

и

 

срыва

 

потока

 

по

 

концам

 

крыла

 

в

 

достаточно

 

большом

 

диапазоне

 

углов

 

атаки

 

не

 

наблюдается

 (

рис

. 43). 

Используя

 

специальный

 

раскрой

 

купола

можно

 

задавать

 

ему

 

определенную

 

форму

 

профи

-

ля

Профилирование

 

купола

 

в

 

сочетании

 

с

 

наддуваемыми

 

скоростным

 

напором

 

боковыми

 

кар

-

манами

 

значительно

 

увеличило

 

несущие

 

свойства

 

и

 

аэродинамическое

 

качество

 

крыла

Появи

-

лась

 

возможность

 

увеличить

 

удельную

 

нагрузку

что

в

 

свою

 

очередь

позволило

 

сохранить

 

эф

-

фективность

 

балансирного

 

управления

 

при

 

больших

 

размахах

 

крыла

 (K=8÷10). 

Одним

 

из

 

вариантов

 

дельтаплана

 

высокого

 

класса

 

явилась

 

схема

 

без

 

поперечной

 

балки

Отсутствие

 

поперечной

 

балки

создающей

 

значительное

 

сопротивление

дало

 

некоторый

 

выигрыш

 

в

 

аэродинамическом

 

качестве

однако

 

появилось

 

заметно

 

большее

 

количество

 

тросо

-

вых

 

растяжек

также

 

создающих

 

вредное

 

сопротивление

Угол

 

при

 

вершине

 

каркаса

 

у

 

таких

 

ап

-

паратов

 

составляет

 130—140°, 

например

 

дельтаплан

 «

Грифон

» (

рис

. 198). 

Применение

 

обтекателя

 

верхней

 

передней

 

кромки

 

улучшило

 

качество

 

поверхности

 

крыла

что

 

позволило

 

несколько

 

повысить

 

аэродинамическое

 

качество

 

и

 

уменьшить

 

скорость

 

сниже

-

ния

например

 

дельтапланы

 «

Славутич

-

спорт

», «

Атлас

» (

рис

. 200, 203). 

Расположение

 

поперечной

 

балки

 

внутри

 

бокового

 

кармана

 

исключило

 

значительную

 

часть

 

сопротивления

 

без

 

увеличения

 

количества

 

тросов

например

 

дельтаплана

  «

Комета

», «

Азур

» 

(

рис

. 204). 

Дальнейшее

 

улучшение

 

характеристик

 

дельтапланов

 

достигалось

 

исключением

 

из

 

конст

-

рукции

 

мачты

 

и

 

верхних

 

тросовых

 

растяжек

например

 

заменой

 

их

 

функций

 

обтекаемыми

 

бо

-

ковыми

 

подкосами

дельтаплан

 «

Файрбёд

-

СХ

» (

рис

. 205). 

ТЕОРИЯ

 

ПОЛЕТА

 

ДЕЛЬТАПЛАНА

 

Планирование

 

дельтаплана

.

 

Прямолинейное

 

и

 

равномерное

 

движение

 

дельтаплана

при

 

котором

 

его

 

масса

*

 

уравновешена

 

полной

 

аэродинамической

 

силой

называется

 

планированием

Угол

образованный

 

траекторией

 

планирования

 

и

 

линией

 

горизонта

называется

 

углом

 

пла

-

нирования

 

θ

 (

рис

.44). 

Рассмотрим

 

силы

действующие

 

на

 

дельтаплан

 

при

 

планировании

Силу

 

тяжести

  (

вес

G

 

разложим

 

на

 

две

 

составляющие

в

 

направлении

перпендикулярном

 

траектории

 

движения

 

G

·

cos

θ

и

 

в

 

направлении

 

вдоль

 

траектории

 

движения

 

дельтаплана

 

G

·

sin 

θ

Разложим

 

полную

 

аэ

-

родинамическую

 

силу

 

на

 

подъемную

 

силу

   

Y

уравновешивающую

 

силу

 

G

·

cos 

θ

 (

чем

 

обеспечи

-

вается

 

прямолинейность

 

движения

), 

и

 

на

 

силу

 

лобового

 

сопротивления

 

Q

,

 

уравновешивающую

 

силу

 

G

·

sin 

θ

 (

что

 

обеспечивает

 

постоянство

 

скорости

 

движения

 

по

 

траектории

), 

т

е

уравнения

 

движения

 

центра

 

тяжести

 

дельтаплана

 

при

 

планировании

 

будут

 

иметь

 

вид

*

Здесь

 

и

 

далее

 

под

 

массой

 

дельтаплана

 

понимается

 

его

 

полный

 

полетный

 

вес

т

е

масса

 

аппарата

 

плюс

 

масса

 

спортсмена

.

(

Прим

авт

.).

 

Из

 

этого

 

следует

что

 

с

 

увеличением

 

нагрузки

 

на

 

крыло

  (

р

=G/S

скорость

 

планирования

 

увеличивается

С

 

подъемом

 

на

 

высоту

 

плотность

 

воздуха

 

ρ

 

падает

поэтому

 

скорость

 

планиро

-

вания

 

также

 

увеличивается

С

 

увеличением

 

угла

 

атаки

 

коэффициент

 

подъемной

 

силы

 

Су

 

увели

-

чивается

а

 

скорость

 

планирования

 

будет

 

уменьшаться

Рис

. 44

Схема

 

сил

действующих

 

на

 

дельтаплан

 

при

 

планировании

 

Дальностью

 

планирования

 

L

 

называется

 

расстояние

проходимое

 

дельтапланом

 

отно

-

сительно

 

земли

 

с

 

данной

 

высоты

 

Н

 (

рис

. 44), 

угол

 

между

 

силами

 

Y

 

и

 

R

 

равен

 

углу

 

планирования

 

Следовательно

дальность

 

планирования

 

увеличивается

 

с

 

увеличением

 

аэродинамического

 

качества

 

и

 

высоты

 

полета

Наибольшая

 

дальность

 

может

 

быть

 

достигнута

 

при

 

полете

 

на

 

наивы

-

годнейшей

 

скорости

так

 

как

 

в

 

этом

 

случае

 

аэродинамическое

 

качество

 

имеет

 

максимальное

 

значение

Масса

 

дельтаплана

что

 

следует

 

из

 

формулы

 L=H·K, 

на

 

дальность

 

планирования

 

не

 

оказывает

 

влияния

Эти

 

выводы

 

справедливы

 

при

 

полете

 

в

 

штиль

При

 

наличии

 

ветра

 

дальность

 

полета

 

изменяется

Движение

 

дельтаплана

 

при

 

ветре

 

состоит

 

из

 

движения

 

его

 

относительно

 

воздуха

 

H

·

K

 

и

 

перемещения

 

его

 

воздухом

 

относительно

 

земли

 

со

 

скоростью

 

ветра

 

W

·

t

Дальность

 

планирования

 

в

 

этом

 

случае

 

определяется

 

по

 

формулам

24 

При

 

наличии

 

ветра

 

масса

 

пилота

 

оказывает

 

некоторое

 

влияние

 

на

 

дальность

 

планирования

При

 

попутном

 

ветре

 

дальность

 

с

 

увеличением

 

полетного

 

веса

 

будет

 

меньше

так

 

как

 

вследствие

 

увеличения

 

скорости

 

планирования

 

уменьшается

 

время

 

планирования

а

 

следовательно

и

 

время

 

действия

 

попутного

 

ветра

При

 

встречном

 

ветре

наоборот

с

 

увеличением

 

полетного

 

веса

 

даль

-

ность

 

планирования

 

будет

 

больше

чем

 

при

 

нормальном

 

полетном

 

весе

так

 

как

 

вследствие

 

уменьшения

 

времени

 

планирования

 

уменьшается

 

время

 

действия

 

встречного

 

ветра

Вертикальная

 

скорость

 

планирования

.

 

Высота

которую

 

дельтаплан

 

теряет

 

при

 

плани

-

ровании

 

за

 

единицу

 

времени

называется

 

вертикальной

 

скоростью

 

планирования

или

 

скоро

-

стью

 

снижения

 

Vy.

 

Из

 

подобия

 

двух

 

треугольников

  (

см

рис

. 44), 

образованных

 

стрелками

изображающими

 

скорости

 

движения

следует

что

 

отношение

 

подъемной

 

силы

 

к

 

силе

 

лобового

 

сопротивления

 

равно

 

отношению

 

поступательной

 

скорости

 

Vx

 

к

 

скорости

 

снижения

 

Vy:

 

ность

развиваемую

 

силой

 

тяжести

 

при

 

снижении

 

дельтаплана

Минимальная

 

скорость

 

сниже

-

ния

 

будет

 

соответствовать

 

минимальному

     

значению

     

коэффициента

       

мощности

Скорость

 

планирования

при

 

которой

 

скорость

 

снижения

 

будет

 

минимальной

называется

 

экономической

 

скоростью

 

планирования

Движение

 

на

 

экономической

 

скорости

 

используется

 

при

 

наборе

 

вы

-

соты

 

в

 

восходящих

 

потоках

 

и

 

при

 

полете

 

на

 

максимальную

 

продолжительность

Поляра

 

скоростей

 

дельтаплана

.

 

График

показывающий

 

зависимость

 

вертикальной

 

ско

-

рости

 

снижения

 

V

от

 

поступательной

 

скорости

 

V

x

 

на

 

различных

 

углах

 

атаки

называется

 

поля

-

рой

 

скоростей

 

планирования

или

 

просто

 

полярой

 

скоростей

Поляра

 

скоростей

 

строится

 

следующим

 

образом

из

 

начала

 

координат

 

проводится

 

прямая

соответствующая

 

траектории

 

движения

 

дельтаплана

 

на

 

данном

 

режиме

 

планирования

состав

-

ляющая

 

с

 

горизонтальной

 

осью

 

угол

 

θ

 (

угол

 

планирования

). 

По

 

траектории

 

движения

 

отклады

-

вается

 

величина

 

скорости

 

планирования

 

V.

 

Каждой

 

скорости

 

планирования

 

(V

1

, V

2

, V

3

 

и

 

т

д

.) 

соответствует

 

определенный

 

угол

 

планирования

  (

θ

1

θ

2

θ

3

 

и

 

т

д

.). 

Соединив

 

концы

 

векторов

 

скоростей

 

планирования

 

плавной

 

кривой

получим

 

поляру

 

скоростей

 (

рис

. 45). 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     1      2      3      4      ..