ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

ЗАВИСИМОСТЬ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА ОТ ЕГО ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ

Предыдущая12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Следующая

Практическая аэродинамика

Тема № 1. Основные свойства воздуха

Вопросы:

Атмосфера Земли.
Физические характеристики атмосферы и их влияние на полет.
Температура воздуха.
Атмосферное давление.
Плотность воздуха.
Международная стандартная атмосфера.
Инертность, вязкость и сжимаемость воздуха.
Скорость звука и скачки уплотнения.
Основные законы движения газов: закон неразрывности струи и уравнение постоянства расхода газа.
Закон Бернулли для струи несжимаемого газа.
Аэродинамические трубы. Типы труб и принцип их работы

Тема № 2. Аэродинамические силы

Вопросы:

Обтекание тел воздушным потоком.
Основной закон сопротивления воздуха.
Крыло и его назначение.
Основные геометрические характеристики крыла: размах, хорда, площадь, форма в плане, удлинение, основные профили и толщина крыла.
Основные сведения об углах атаки и скольжения.
Аэродинамический спектр крыла.
Возникновение подъемной силы и лобового сопротивления крыла.
Аэродинамическое качество крыла.
Построение аэродинамических характеристик крыла и самолета: поляра самолета, качество по углу атаки; определение по этим графикам всех необходимых данных самолета.
Причины падения коэффициента подъемной силы на закритических углах атаки.
Способы увеличения коэффициента подъемной силы и особенности аэродинамики механизированного крыла.
Понятие о распределении давления по хорде и размаху крыла.
Перемещение центра давления крыла и самолета.

Тема № 3. Силовая установка самолета

Вопросы:

Назначение и виды авиационных силовых установок.
Классификация воздушных винтов.
Геометрические характеристики винта: диаметр, форма лопасти, форма профиля, элемент лопасти, хорда сечения лопасти и угол наклона, геометрический шаг.
Скорость движения и угол атаки элемента лопасти винта. Аэродинамические силы винта, влияющие на величину силы тяги винта.
График располагаемой тяги самолета в зависимости от скорости полета.
Мощность винта.
Коэффициент полезного действия винта.
График располагаемой мощности винта в зависимости от скорости полета.
Понятие о влиянии высоты полета на располагаемую мощность.
Особенности работы винта с изменяющимся шагом.

Тема № 4. Горизонтальный полет самолета

Вопросы:

Горизонтальный полет (определение).
Схема и соотношение сил в установившемся горизонтальном полете.
Скорость, потребная для горизонтального полета.
Потребная тяга и мощность для горизонтального полета.
Кривые Жуковского потребных и располагаемых тяг.
Диапазон скоростей горизонтального полета.
Первый и второй режимы горизонтального полета и их особенности.

Эволютивная скорость горизонтального полета (определение).
Запас скорости и его значение в летной работе.
Влияние высоты на потребные скорости горизонтального полета.
Влияние массы самолета на потребные скорости.
Техника выполнения прямолинейного полета; требования к нему.
Влияние различных факторов на скороподъемность самолета.

Тема № 5. Подъем самолета

Вопросы:

Условия установившегося подъема самолета.
Уравнение движения при подъеме.
Связь между углами наклона траектории подъема, углом атаки и углом наклона продольной оси самолета.
Потребная скорость для подъема.
Указательница траектории подъема самолета и пользование ею.
Первый и второй режимы подъема и их особенности.
Барограмма подъема.
Теоретический, практический и динамический потолки самолета.

Тема № 6. Планирование самолета

Вопросы:

Силы, действующие на самолет при планировании.
Уравнение движения.
Потребная скорость планирования.
Угол планирования.
Вертикальная скорость планирования.
Дальность планирования.
Влияние различных факторов на дальность планирования.
Указательница траекторий планирования.
Первый и второй режимы планирования и их особенности.
Понятие о скольжении.
Влияние щитков на угол и дальность планирования.

Тема № 7. Взлет самолета

Вопросы:

Определение взлета.
Профиль и элементы взлета.
Силы, действующие на самолет при взлете.
Скорость отрыва самолета от земли.
Изменение сил, действующих на самолет в процессе разбега.
Влияние основных факторов на длину разбега.
Причины разворота самолета на разбеге: действие реакции винта, прецессионного момента, закрутки струи винтом.
Влияние ветра на технику выполнения взлета.
Этапы взлета. Взлетная дистанция.
Техника выполнения взлета.

Тема № 8. Посадка самолета

Вопросы:

Элементы посадки.
Силы, действующие на самолет на различных этапах посадки.
Посадочная скорость и факторы, влияющие на эту скорость.
Пробег самолета и факторы, влияющие на длину пробега.
Посадочная дистанция.
Факторы, влияющие на технику выполнения посадки: состояние посадочной полосы; режим работы двигателя; схема шасси; выпуск щитков; направление и скорость ветра.
Техника выполнения посадки.
Ошибки при выполнении посадки.
Особенности техники выполнения вынужденной посадки.

Тема № 9. Устойчивость и управляемость самолета

Вопросы:

Равновесие сил и моментов.
Оси вращения самолета.
Виды равновесия.
Центровка самолета.
Виды центровки.
Продольное равновесие самолета.
Сущность продольной устойчивости самолета и условия ее обеспечения.
Основные факторы, влияющие на продольную устойчивость самолета: центровка, площадь стабилизатора, длина фюзеляжа, работа винта.
Продольная управляемость самолета (определение).
Сущность продольной управляемости и основные факторы, влияющие на эту управляемость самолета.
Работа руля высоты.
Работа триммера.
Боковое равновесие самолета (определение).
Условия бокового равновесия самолета.
Факторы, влияющие на боковое равновесие самолета: косая обдувка самолета от винта, влияние отклонения элеронов и руля направления, прецессионное действие винта.
Боковая устойчивость самолета (определение).
Факторы, обеспечивающие флюгерную и поперечную устойчивость.
Проявление в полете боковой устойчивости самолета.
Понятие о путевой устойчивости самолета.
Боковая управляемость самолета (определение). Путевая управляемость самолета.
Работа и назначение руля поворота.
Поперечная управляемость самолета.
Работа и назначение элеронов. Простые и дифференциальные элероны. Щелевые и элероны с аэродинамическим тормозом.
Способы, облегчающие боковое управление самолетом.
Вибрация самолета.

Тема № 10. Штопор (прямой, обратный)

Вопросы:

Определение, траектория движения самолета на штопоре и виды штопора.
Краткая история овладения штопором. Значение овладения штопором для техники пилотирования.
Причины возникновения штопора. Основные признаки и характеристики крутого, плоского штопора Признаки стремления самолета к переходу из крутого штопора в плоский.
Понятие о взаимодействии сил при штопоре. Влияние центровки, удельной нагрузки и разноса грузов на ввод в штопор, характер штопора и вывод из него.
Центровка, при которой запрещается выполнение штопора.
Причины ослабления действия рулей на штопоре: затенение вертикального и горизонтального оперения. Особенности действий элеронов на штопоре. Влияние дачи газа на вывод самолета из штопора в зависимости от децентрации винта и направления вращения винта и самолета. Потеря скорости и непроизвольный срыв самолета в штопор, скорость срыва.
Характеристика штопора самолета.
Признаки перевернутого штопора и особенности вывода самолета из такого штопора.

Тема № 11. Фигуры простого пилотажа

Вопросы:

Назначение фигурного пилотажа.
Понятие о перегрузках.
Гироскопический момент и его проявление при выполнении пилотажа.
Вираж. Схема сил и уравнение движения при выполнении правильного виража.
Потребные скорость и мощность для выполнения виража.
Перегрузка на вираже и влияние тренировки на сопротивляемость организма летчика действию перегрузок.
Радиус и время виража.
Предельные виражи.
Влияние располагаемой мощности, полетной массы и высоты полета на характеристики виража.
Возникновение скольжения на вираже.
Ошибки на вираже и их устранение.
Спираль. Требования к выполнению спирали.
Схема сил при спирали и их взаимодействие.
Скорость на спирали.
Шаг спирали, наивыгоднейшая спираль.
Ошибки при выполнении спирали и методы их исправления.
Пикирование и горки с углами до 45°. Способы ввода и вывода самолета из фигуры.
Схема сил и их изменения в процессе выполнения фигуры.
Скорость на выводе из пикирования.

Тема № 12. Фигуры сложного пилотажа

Вопросы:

Боевой разворот (определение).
Требования к выполнению боевого разворота.
Влияние величины угла крена и начальной скорости на время выполнения и величину набора высоты при боевом развороте.
Ошибки при выполнении боевого разворота и методы их исправления.
Бочка (определение). Управляемые и штопорные бочки. Начальная скорость, перегрузка, углы атаки при выполнении управляемых и штопорных бочек, время выполнения.
Полубочка (определение). Ошибки при выполнении бочек и полубочек и методы их устранения.
Переворот, переворот на горке (определение). Управляемые и штопорные перевороты. Скорость ввода и вывода, потеря высоты. Требования к выполнению. Ошибки и методы их устранения.
Петля Нестерова (определение).
Схема и взаимодействие сил в различных точках петли, начальная скорость, необходимая для выполнения петли. Перегрузки. Ошибки при выполнении петли и методы их устранения.
Петля в наклонной плоскости.
Полупетля (определение). Начальная скорость, перегрузка. Требования к выполнению.
Пикирование и горки с углами более 45°.
Поворот на горке (определение). Способы выполнения в зависимости от угла горки.

Тема № 13. Фигуры высшего пилотажа

Вопросы:

Перевернутый полет.
Отличие перевернутого полета от нормального полета. Особенности перевернутого полета.
Аэродинамические характеристики крыла в перевернутом полете.
Кривые Жуковского для перевернутого полета.
Устойчивость и управляемость самолета в перевернутом полете.
Схема сил в горизонтальном перевернутом полете.
Схема сил при подъеме в перевернутом полете.
Схема сил при планировании в перевернутом полете.
Обратный пилотаж (определение).
Схема сил на правильном обратном вираже.
Сравнение параметров обратного виража с параметрами прямого виража.
Техника выполнения обратного виража на самолете.
Схема сил на обратной петле.
Расчет радиуса петли, скорости полета по траектории на петле, изменения перегрузки.
Расчет начальной скорости ввода в петлю.
Техника выполнения обратной петли.
Управляемые и штопорные бочки и полубочки в вертикальной плоскости и техника их выполнения.
Меры безопасности при выполнении нисходящих, восходящих бочек и штопорной бочки на нисходящей вертикали. Характерные отклонения и ошибки.
Колокол с прямого и обратного полета. Схема и взаимодействие сил в различных точках колокола.
Начальная скорость, необходимая для выполнения колокола. Техника выполнения колокола.
Поворот на вертикали. Схема сил на вводе в вертикаль и на повороте (в различных точках). Начальная скорость поворота на вертикали.
Техника выполнения поворота на вертикали.

Тема № 14. Дальность и продолжительность полета

Вопросы:

Основные понятия и определения: дальность и продолжительность полета самолета, техническая дальность полета, практическая дальность полета, часовой расход топлива, километровый расход топлива.
Влияние на дальность и продолжительность полета скорости полета и аэродинамики самолета, удельного расхода топлива и коэффициента полезного действия винта, высоты полета, полетной массы, температуры наружного воздуха, выполнения полета строем, ветра.
Практическое выполнение расчета дальности и продолжительности полета самолета для выполнения перелета и маршрутного полета.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ВОЗДУХА

АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ

Рис. 1 Строение атмосферы

Атмосферой называется газовая оболочка, окружающая земной шар. Газ, составляющий эту оболочку, называется воздухом

Высота газовой оболочки Земли велика и составляет более 2000 км. Точно определить границу атмосферы трудно, так как переход от земной атмосферы к межпланетному пространству совершается плавно и на больших высотах плотность воздуха очень мала. Можно только отметить, что в пределах околоземного пространства до высоты 20 км находится около 95% всей массы атмосферного воздуха

Атмосфера разделяется на тропосферу, стратосферу и ионосферу. Такое разделение основано на физических свойствах этих слоев и характере их изменения с подъемом на высоту. Давление и плотность воздуха с увеличением высоты во всех трех слоях атмосферы уменьшается (Рис. 1)

Рис. 2 Изменение температуры воздуха по высотам для стандартных условий средней широты

Тропосферой называется нижний слой атмосферы. Толщина ее над полюсами 7 - 8 км, над экватором 16 - 18 км, высота верхней границы изменяется в зависимости от характера поверхности Земли, атмосферных процессов, теплового состояния воздуха, а также от суточных и годовых изменений. Температура воздуха в тропосфере с подъемом на высоту падает (6,5° на каждые 1000 м), так как нагрев воздуха обусловливается основном отраженными от земной поверхности солнечными лучами. Изменение температуры воздуха с высотой приводит к перемещению воздушных масс, холодные верхние слои опускаются, а теплые поднимаются. Вследствие этого образуются облака, выпадают осадки, дуют ветры. Из-за перемещения воздушных масс состав воздуха тропосферы практически постоянен. В нем содержится 78% азота, 21% кислорода и около 1% других газов (аргон, углекислый газ, водород, неон, гелий). Кроме указанных газов в тропосфере сосредоточен почти весь водяной пар, находящийся в непрерывном кругообороте (испарение - конденсация и кристаллизация с облакообразованием - осадки). В нижних слоях тропосферы множество различных примесей в виде мельчайших твердых частиц (пыль). Содержание в воздухе тропосферы водяного пара и пыли приводит к ухудшению видимости.

Стратосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушными слоями тропосферы. В ней наблюдается полное отсутствие облаков и наличие сильных ветров, дующих с большой скоростью и в одном направлении. Вертикальные перемещения воздушных масс отсутствуют. В стратосфере с высоты: на экваторе - 17 км, полюсе - 8 км, средней широте - 11 км и до высоты в среднем 25...30 км температура постоянна и составляет -56°С. С высоты 30 км и до 55 км температура воздуха повышается до +75°С вследствие повышенного содержания озона, который обладает способностью поглощать ультрафиолетовое излучение. С высоты 55 км и до 80 км температура воздуха понижается в среднем на 4°С на каждые 1000 м из-за уменьшения процентного содержания озона в воздухе. На высоте 82...83 км температура воздуха составляет -35°С (рис. 2).

Ионосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушным слоем стратосферы. Высоты ионосферы от 85 до 500 км. Из-за наличия в ионосфере огромного количества ионов (заряженных молекул и атомов атмосферных газов, движущихся с большими скоростями) ее воздух сильно нагревается. Воздух ионосферы также характеризуется высокой проводимостью, преломлением, отражением, поглощением и поляризацией радиоволн. В ионосфере из-за вышеуказанных свойств наблюдаются свечения ночного неба, полярные сияния, магнитные бури.

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА

Температура- величина, характеризующая степень теплового состояния тела (газа) или скорость хаотического движения молекул (чем выше температура, тем больше скорость их движения, и наоборот). Температуру воздуха можно измерять по двум шкалам: Цельсия и абсолютной шкале Кельвина. За нуль градусов по шкале Цельсия принято считать температуру таяния льда, а за 100° - температуру кипения воды при атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст.

Если известна температура воздуха у земли, то можно определить температуру воздуха в тропосфере на любой высоте по формуле:

t_H=t_O-6,5Н,

где t_н- температура воздуха на определяемой высоте;

t_o- температура воздуха у земли;

Н - заданная высота, км.

Задача Температура воздуха у земли +10°С. Определить температуру воздуха над данным участком земли на высоте 7 км. Решение Тн= 10-6,5*7= - 35,5⁰ Температура воздуха на высоте 7 км равна -35,5°С.

АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

Температура, отсчитываемая от абсолютного нуля по шкале Кельвина, называетсяабсолютной температурой.

За нуль Кельвинов (К) принята температура, при которой прекращается тепловое передвижение молекул, она составляет-273° по шкале Цельсия (°С). Если известна температура воздуха t по шкале Цельсия, то абсолютную температуру можно найти по формуле:

T=t+T_o,

где То=-273К;

t - температура воздуха по шкале Цельсия.

Зная температуру воздуха у земли по шкале Цельсия, можно найти температуру воздуха на различных высотах по формуле:

T=273K+t-6,5H,

где Т - температура на высоте Н, К;

t - температура воздуха у земли, °С;

Н - высота, км.

Задача Температура воздуха по шкале Цельсия равна -7°.Определить температуру воздуха на высоте 4 км. Решение: Т=273+(-7)-6,5-4=240 К. Температура воздуха на высоте 4 км равна 240 К.

ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА

Давление - это сила, действующая на единицу площади перпендикулярно к ней. Всякое тело, находящееся в неподвижном воздухе, испытывает со стороны последнего давление, одинаковое со всех сторон (закон Паскаля). Атмосферное давление объясняется тем, что воздух подобно всем другим веществам обладает весом и притягивается землей.

Атмосферным давлением называется давление, вызываемое весом вышележащих слоев воздуха и ударами его хаотически движущихся молекул. За единицу давления принята техническая атмосфера (атм.)-давление, равное одному килограмму силы на один квадратный сантиметр (кгс/см²). Давление обозначается буквой Р, на уровне моря - Р_о.

По международной системе СИ давление измеряется в Паскалях, т. е. ньютонах на квадратный метр (Н/м²).

Барометрическое давление - это давление, измеренное в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Обозначается буквой В, на уровне моря - В_о.

Стандартным барометрическим давлением называется давление на уровне моря в мм рт. ст. Оно в зависимости от температуры и влажности колеблется от 700 до 800 мм рт. ст. и в среднем равно 760 мм. рт. ст.

Давление по международной системе единиц СИ определяемся по формуле:

где Р - давление, кгс/см²;

р - сила, с которой давит 1 м³ воздуха;

S - площадь, см².

Рис. 3 Манометр

Давление в 1 кгс/см² равнозначно столбу ртути высотой 735,6 мм и называется технической атмосферой. Перевод давления из размерности мм рт. ст. в кгс/см² производится по формуле:

где В - барометрическое давление.

В физике под барометрическим давлением 1 атм. подразумевается давление воздуха, равное 1,0332 кгс/см² или стандартному барометрическому давлению 760 мм рт. ст.

При аэродинамических исследованиях часто приходится измерять разность давлений. Для этого используются ртутные приборы - манометры (Рис. 3). Для определения очень малых разностей давлений применяется чувствительный прибор - микроманометр, в котором используется жидкость более легкая, чем ртуть. Принцип работы следующий: один конец трубки (например, правый) подсоединяется к пространству с атмосферным давлением, второй - к поверхности измеряемого участка (там, где давление больше или меньше атмосферного) допустим, что меньше. Уровень ртути в левом колене повысится, так как на поверхность ртути давит меньшее давление. Разность уровней и покажет разность давления:

h=P_o-P₁.

ПЛОТНОСТЬ ВОЗДУХА

Плотность воздуха - это количество воздуха, содержащегося в 1 м³ объема.В физике существует понятие двух видов плотности - весовая (удельный вес) и массовая. В аэродинамике чаще всего пользуются массовой плотностью. Весовая плотность (удельный вес) воздуха - это вес воздуха в объеме 1 м³. Обозначается буквой g.

где g - удельный вес, кгс/м³;

G - вес воздуха, кгс;

v - объем воздуха, м³.

Вес воздуха G - величина непостоянная и изменяется в зависимости от географической широты и силы инерции, возникающей от вращения Земли вокруг своей оси. На полюсах вес воздуха на 5% больше, чем на экваторе.

Установлено, что 1 м³ воздуха при стандартных атмосферных условиях (барометрическое давление 760мм рт. ст., t=+15°С) весит 1,225 кгс, следовательно, весовая плотность (удельный вес) 1 м³ объема воздуха в этом случае равна g=1,225 кгс/м³.

Массовая плотность воздуха - это масса воздуха в объеме 1 м³. Обозначается греческой буквой р. Масса тела - величина постоянная. За единицу массы принята масса гири из иридистой платины, хранящейся в Международной палате мер и весов в Париже.

Согласно второму закону Ньютона определим, что масса воздуха равна его весу, деленному на ускорение силы тяжести.

где m -масса тела, кг с²/м.

Массовая плотность воздуха (в кг с²/м⁴) равна

Массовая плотность и весовая плотность (удельный вес) воздуха связаны зависимостью

Зная это соотношение, легко определить, что массовая плотность воздуха при стандартных атмосферных условиях равна:

Изменения массовой и весовой плотности воздуха до высоты 5 км показаны в табл. 1.

Таблица 1

ЗАВИСИМОСТЬ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА ОТ ЕГО ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ

При изменении давления и температуры изменяется плотность воздуха. Плотность воздуха (в кгс×с²м⁴) непосредственно не измеряется, а определяется по формуле:

где В- барометрическое давление, мм рт. ст.;

Т-температура воздуха по шкале Кельвина.

Согласно закону Бойля-Мариотта плотность воздуха будет тем больше, чем больше давление, а согласно закону Гей-Люссака плотность воздуха тем больше, чем меньше температура воздуха. Объединив эти два закона для определения зависимости между плотностью, давлением и температурой воздуха, получим уравнение состояния газа (закон Бойля-Мариотта - Гей-Люссака)

Pv =RT,

где Р - давление, кгс/м²;

v - удельный объем, м/кг;

R - газовая постоянная, кгс м/кг град или Дж/кгК (для воздуха равная 27,3).

Задача 1 Определить массовую плотность воздуха на уровне моря, если барометрическое давление В =800 мм рт. ст., а температура воздуха t = - 23°C.

Решение.

Массовая плотность больше стандартной, так как барометрическое давление больше стандартного, а температура ниже стандартной.

Таким образом, можно сделать заключение, что чем выше давление и ниже температура, тем больше плотность воздуха. Поэтому наибольшая плотность воздуха зимой в морозную погоду, а наименьшая летом в теплую погоду. Также следует заметить, что плотность влажного воздуха меньше, чем сухого (при одних и тех же условиях). Поэтому иногда учитывают и влажность, вводя при этом в расчеты соответствующие изменения.

С высотой плотность воздуха падает, так как давление в большей степени падает, чем понижается температура воздуха. В стратосфере (примерно с высоты 11 км и до 32 км) температура почти постоянна, и поэтому плотность воздуха падает пропорционально уменьшению давления

Предыдущая12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Следующая