Какой самолет пролетит дальше? Ответ

denokan — 12.01.2016 Согласитесь, вопрос был с подвохом? Давайте вспомним вопрос и узнаем ответ и разъяснение.

"Имеем два самолета. Тип самолета, условия полета, начальное количество топлива на борту, масса самолета - ВСЕ одинаково.
Согласитесь, так и хочется представить себе самолет, который задирает нос, потому что "хвост тяжелый" и, наоборот, его опускает, потому что он "легкий".

Давайте разбираться


Как вообще летает самолет классической схемы, у которого есть крыло впереди и стабилизатор сзади?

Понятие угла атаки

Для того, чтобы самолет летел, он должен держаться в воздухе. Это логично. А держится он в воздухе за счет того, что крыло летит под некоторым углом к набегающему потоку, который называется углом атаки. Угол атаки может не совпадать с углом тангажа, т.к. крыло установлено под положительным углом наклона к строительной оси фюзеляжа - это нужно для того, чтобы на наиболее "ходовых" режимах (в крейсерском полете) фюзеляж летел практически горизонтально, для экономии топлива (меньшее сопротивление) и удобства пассажиров (чтобы не бегать с горки/в горку)

Понятие центра давления

Крыло создает основную подъемную силу, всем остальным можно пренебречь (например, фюзеляж тоже может ее создавать). На крыле существует так называемый "центр давления (ЦД)", в котором данная подъемная сила прикладывается. ЦД зависит от геометрии крыла и  угла атаки - при увеличении угла атаки ЦД смещается вперед.

Правильнее было бы говорить о "фокусе", но о фокусах крыла и самолета сегодня мы говорить не будем, чтобы не усложнять тему. Кто хочет углубиться - приглашаю сюда

Понятие центра тяжести

Самолет имеет центр тяжести (ЦТ). Точка, где уравновешиваются все массы конструкции, взятые по отдельности. В полете именно относительно него происходят все эволюции самолета. Соответственно, если мы говорим про подъемную силу, приложенную в ЦД, то на плече до центра тяжести она будет создавать некий момент, либо на кабрирование (задирание носа), либо на пикирование (опускание носа).

В самолете, созданным по классической схеме, центр тяжести всегда находится ВПЕРЕДИ центра давления. Это необходимо для того, чтобы обеспечить необходимую продольную устойчивость самолета - способность самолета восстанавливать изначальные параметры после прекращения воздействия возмущения. Если ЦТ находится впереди ЦД (и пресловутого фокуса), то в этом случае самолет устойчив, если сопадают - то нейтральным, а если позади, то неучтойчив.

Конструкторы так проектируют самолет и так накладывают ограничения, чтобы диапазон допустимых центровок был достаточно приличным, но центровка была впереди ЦД. Поэтому, когда мы применяем слова "передний или задний" по отношению к центровке, то имеем в виду ее близость к границам диапазона.

Соответственно, у нашего "классического" самолета, устойчивого, ЦТ впереди, и поэтому, подъемная сила крыла создаете ПИКИРУЮЩИЙ момент!

И чем дальше впереди от точки приложения подъемной силы находится центр тяжести (передняя центровка), тем этот момент более значительный. Запомним это!


Для того, чтобы самолет не кувыркался носом вниз, должна существовать некая компенсирующая сила. В роли этой силы выступает стабилизатор, который уравновешивает пикирующий момент крыла, создавая отрицательную подъемную силу. Которая, как и сила тяжести самолета, тянет лайнер вниз.

Чем больше эта отрицательная подъемная сила, тем больше требуется подъемной силы крыла для того, чтобы самолет держался в воздухе. А как эту силу создать?

Правильно! Увеличением угла атаки!

Но с увеличением угла атаки самолет получает не только бОльшую подъемную силу, но и бОльшее сопротивление. Соответственно, для того, чтобы самолет летел с той же самой скоростью, необходимо увеличить тягу двигателей, а это приводит к бОльшему расходу топлива.

Поэтому при всех прочих равных самолет с более передней центровкой пролетит расстояние меньшее, чем с центровкой более задней.

Кроме того, т.к. самолет с передней центровкой летит на бОльшем угле атаки, то он находится ближе к т.н. "критическому углу атаки" - такому углу, на котором происходит срыв потока воздуха и сваливание самолета.

Чем выше скорость самолета по отношению к скорости звука, тем меньше этот "критический угол атаки". Существуют определенные запасы по углу атаки, которые лимитированы правилами, поэтому вступает еще один аргумент в пользу более задней центровки - такой самолет сможет лететь чуть выше, чем самолет с передней центровкой.

А значит, снова экономить топливо.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив