|
|
|
|
содержание ..
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 ..
|
Дальность полета аппаратов на воздушной
подушке
Определим возможную дальность полета аппарата на воздушной
подушке. Она зависит от скорости горизонтального полета,
мощности двигателя, удельного расхода топлива и, наконец, от
количества топлива, которое может взять летательный аппарат.
Точность определения дальности полета тем
выше, чем на большее количество частей поделен запас топлива.
Для определения дальности полета необходимо подсчитать вес
аппарата, который, как уже указывалось выше, складывается из
веса конструкции, веса силовой установки, веса полезной нагрузки
и веса топлива.
Вес конструкции зависит от формы в плане и величины площади
днища. Чем больше площадь днища аппарата, тем больше его вес. В
настоящее время отсутствуют статистические данные о весовых
характеристиках конструкций аппаратов на воздушной подушке,
однако считается, что вес конструкции в среднем может составлять
25—30 кг на квадратный метр площади днища [32].
Вес силовой установки зависит от ее мощности и складывается из
веса двигателя, воздушного винта, приводящего аппарат в
горизонтальное движение; из веса вентилятора, трансмиссии,
коробки передач привода винта и вентилятора; из веса топливной
системы, системы охлаждения, масляной системы.
Как видно из формулы (63), дальность полета зависит от удельного
расхода топлива силовой установкой. Чем меньше удельный расход,
тем больше дальность и выше эффективность аппарата. Для типичных
современных газотурбинных двигателей удельный расход топлива
составляет 0,35 кг/л, с. час [32].
Как следует из формулы (63), дальность полета зависит также от
скорости полета. Скорость полета V0 входит в числитель этой
формулы в первой степени, а в знаменатель, где имеется величина
Nпi , определяемая по формуле
(59), скорость V0 входит в первой, второй и третьей степенях.
При небольших скоростях полета с увеличением скорости дальность
полета увеличивается. Однако по мере роста скорости знаменатель,
в который скорость входит в третьей степени, будет расти
быстрее, чем числитель, и при некоторой скорости величина
дальности достигнет максимального значения, а затем будет
уменьшаться. Эта скорость для дальности полета будет
оптимальной; ее называют крейсерской.
Для аппарата на воздушной подушке весом около 50 т, совершающего
полет на высоте от 30 до 270 см, оптимальная скорость будет
составлять около 130 км,/час [32]. Однако такие скорости могут
практически оказаться недостижимыми. Например, аппарат,
совершающий полет на высоте 30 см, должен обходить препятствия с
высотой более 30 см. Для того чтобы совершать такие маневры на
большой скорости полета, необходимо иметь мощную и гибкую
систему управления. Если даже на аппарате и будет установлена
такая система управления, то маловероятно, что реакция летчика
будет достаточно быстрой для выполнения таких маневров на
большой скорости. Поэтому скорость полета аппарата на воздушной
подушке над поверхностью земли, по-видимому, будет зависеть от
рельефа местности и опытности летчика.
На рис. 18 приведены зависимости дальности полета аппарата от
отношения веса полезной нагрузки к полетному весу для аппарата
круглой формы в плане, имеющего коэффициент лобового
сопротивления 0,05 и наивыгоднейшую (оптимальную) удельную
нагрузку на площадь днища [32]. Верхняя сплошная кривая
представляет собой такую зависимость для аппарата весом 50 т,
совершающего полет на высоте 30 см на оптимальной скорости 130
км/час, а нижняя — для такого же аппарата, совершающего полет на
высоте 270 см с той же оптимальной скоростью. Штриховые кривые
обозначают зависимости дальности полета от отношения полезной
нагрузки к полетному весу для аппарата, совершающего при тех же
условиях полет на крейсерской скорости, равной 65 км/час.
Как видно из рис. 18, вес полезной нагрузки и дальность полета
аппарата в значительной степени зависят от высоты его полета над
уровнем земли. Чем больше высота полета, тем большая потребуется
мощность для того, чтобы удерживать аппарат на этой высоте, тем
больше затрачивается топлива, а следовательно, тем меньше
дальность полета.
Следует отметить, что если аппарат
сконструирован для полета на какой-то определенной высоте,
например 1 ж, то его дальность, а следовательно, и полезная
нагрузка при
полете на другой высоте будут меньше. На
рис. 19 штриховые кривые выражают зависимости дальности полета
от отношения полезной нагрузки к полетному весу для аппарата
весом 50 т, рассчитанного для полета на высоте
270 см, но совершающего полет на высотах
270, 90 и 30 см. Сплошная кривая обозначает такую же зависимость
для аппарата, рассчитанного для полета на высоте 30 см и
совершающего полет на этой высоте.
|
Рис. 18. Зависимости дальности полета аппарата от
отношения веса полезной нагрузки к полетному весу
Рис. 19. Зависимости дальности полета аппарата от
отношения веса полезной нагрузки к полетному весу для различных высот
|
Как упоминалось выше, на дальность полета и вес полезной
нагрузки существенное влияние оказывает вес конструкции
аппарата. Естественно, что чем больше вес конструкции, тем
меньше дальность полета или вес полезной нагрузки. На рис. 20
приведены зависимости дальности полета от отношения полезной
нагрузки к полетному весу для аппарата с полетным весом 50 т,
совершающего полеты на высотах 270 и 30 см. Сплошные кривые
представляют зависимости для аппарата, имеющего удельный вес
конструкции 25 кг/м2, а штриховые — 50 кг/м2 [32].
|
Рис. 20. Зависимости дальности полета аппарата от
отношения веса полезной нагрузки к полетному весу для различных
отношений — G/S
Рис. 21. Зависимости отношения потребной мощности к
весу полезной нагрузки от дальности полета для летательных аппаратов
различных типов и автомобилей, движущихся без дорог
|
Экономичность транспортных средств можно
оценить по величине мощности, потребной для перевозки единицы
веса полезной нагрузки на заданное расстояние. На рис. 21
приведены зависимости отношения потребной мощности к весу
полезной нагрузки от дальности полета для аппарата с взлетным
весом 50 т, совершающего полет на высоте 270 см со скоростью 65
км/час, и для аппарата с таким же взлетным весом, рассчитанного
для полета на высоте 30 см и совершающего полет на этой высоте
со скоростью 130 км/час. На этом же рисунке для сравнения
приведены
такие же зависимости для вертолетов,
самолетов и автомобилей, движущихся без дорог [32].
Для вертолетов эти зависимости построены из расчета, что вес
топлива и полезной нагрузки составляет 40% их
взлетного веса, крейсерская скорость равна
160 км/час, а удельный расход топлива силовой установки
составляет 0,35 кг/л. с. час.
Для самолетов верхняя кривая относится к самолетам с крейсерской
скоростью 480 км/час, с аэродинамическим качеством 12
(отношением коэффициента подъемной силы к коэффициенту лобового
сопротивления), с весом топлива и полезной нагрузки,
составляющим 40% взлетного веса, и поршневыми двигателями с
удельным расходом топлива 0,23 кг/л. с. в час. Нижняя кривая
относится к современным самолетам с турбореактивными
двигателями, имеющими удельный расход топлива около 1 кг/кг тяги
в час, с крейсерской скоростью 960 км/час, аэродинамическим
качеством 20 и весом топлива и полезной нагрузки, составляющим
55% взлетного веса.
Колесные транспортные средства очень
эффективны для транспортировки по дорогам. В этих условиях вес
топлива и полезной нагрузки может составлять до 50% их общего
веса. Однако при отсутствии дорог их эффективность значительно
снижается. Так, на пересеченной местности приходится объезжать
препятствия, а во многих случаях использовать колесные
транспортные средства невозможно. Кроме того, скорость движения
по бездорожью значительно снижается, а вследствие повышенной
нагрузки на ходовую часть вес топлива и полезной нагрузки
уменьшается до 30% общего веса.
Для колесного транспорта верхняя кривая соответствует скорости
движения по бездорожью 8 км/час, а нижняя — 24 км/час.
Как видно из рис. 21, по потребной мощности на единицу 'веса
полезной нагрузки при заданной дальности полета аппараты на
воздушной подушке существенно превосходят вертолеты и сравнимы с
колесными транспортными средствами и самолетами, а при полетах
на небольших высотах от земли превосходят также и последние.
Величина потребной мощности на тонну полезной нагрузки при
заданной дальности определяет экономичность аппарата. Чем больше
эта величина, тем больше затрачивается топлива на перевозку
груза и тем выше стоимость самого аппарата. Важное значение для
транспортных средств имеет их работоспособность,
характеризующаяся величиной груза, который способен перевезти
аппарат на заданное расстояние в заданный период времени при
заданной мощности двигателей. Работоспособность определяется
отношением произведения веса полезной нагрузки на пролетаемое
расстояние к произведению мощности двигателя на время полета.
Величина этого отношения в зависимости от дальности полета
приведена на рис. 22 для аппарата весом 50 г, совершающего полет
на высотах 270 и 30 см со скоростями 130 и 65 км/час. Как и
экономичность, работоспособность аппарата при полете на малой
высоте значительно выше, чем на большой.
На рис. 23 для сравнения приведены в зависимости от дальности
полета величины отношений, характеризующих работоспособность
самолетов, вертолетов, автомобилей, движущихся без дорог, и
аппаратов на воздушной подушке.
Как видно из рисунка, аппараты на воздушной подушке
по своей работоспособности при
благоприятных условиях эксплуатации сравнимы с самолетами и
превосходят вертолеты и колесные транспортные средства.
|
содержание ..
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19 20 ..
|
|
|