由于迎角的變化,機(jī)翼或者誘導(dǎo)阻力隨速度變化的方式是非常不同的。在靠近失速速度時,機(jī)翼以幾乎失速角度向相對風(fēng)傾斜,且它的阻力非常大。但是在巡航飛行速度時,迎角接近為零,誘導(dǎo)阻力最小。達(dá)到巡航速度之后,速度的任何進(jìn)一步增加的同時迎角變化很小,機(jī)翼的阻力增加直接和速度的增加成正比例。這里沒有考慮速度超過260節(jié)時有關(guān)的壓縮阻力因素。
總結(jié)一下這些變化,當(dāng)速度從失速速度增加到永不超過速度(VNE)時,誘導(dǎo)阻力降低,寄生阻力增加。
當(dāng)飛機(jī)穩(wěn)定而水平的飛行時,必須建立平衡條件。通過配平飛機(jī)升力等于重量,發(fā)動機(jī)設(shè)定的推力等于飛機(jī)阻力而獲得不加速狀態(tài)的飛行。
當(dāng)需要的功率或者推力等于發(fā)動機(jī)的最大可用功率或者推力時,就可以獲得飛機(jī)的最大水平飛行速度。如圖9-6
最小水平飛行速度通常不是由推力或者功率要求定義的,因為失速條件或穩(wěn)定性和控制問題一般占主導(dǎo)地位。
爬升性能
爬升依賴于儲備功率或者推力。儲備功率是在超過一定速度下維持水平飛行所需要的功率后的可用功率。因此,如果一架飛機(jī)裝配的發(fā)動機(jī)能夠產(chǎn)生200總可用馬力,在某一水平飛行速度上只要130馬力,那么爬升可用的功率就是70(200-130=70)馬力。
盡管術(shù)語“功率”和“推力”有時可以互換使用,錯誤的暗含了它們是同義語,在討論爬升性能的時候區(qū)別這兩個非常重要。功(Work)是力和移動通過的一段距離之乘積,通常獨(dú)立于時間。功可以用幾個標(biāo)準(zhǔn)來度量:最常用的單位稱為“英尺磅”【國際標(biāo)準(zhǔn)單位是焦耳】。如果1磅質(zhì)量升高1英尺,那么就完成了1英尺磅單位的功。機(jī)械功率的常用單位是馬力;1馬力是等效于在1分鐘內(nèi)把33000磅質(zhì)量抬升1英尺的功率。術(shù)語“功率”暗含著產(chǎn)生功的速度或者每單位時間內(nèi)的功單位,如此就是力的速度函數(shù)。“推力”也是功的一個函數(shù),意思是促使一個物體速度的變化。這個力用磅來度量,沒有時間和效率的因素。那么就可以這樣說,在穩(wěn)定爬升期間,爬升率是額外推力的函數(shù)。
當(dāng)飛機(jī)處于穩(wěn)定而水平的飛行或者以小爬升角飛行時,升力的垂直分量非常近似等于實(shí)際的總升力。升力非常接近等于重力的時候才能出現(xiàn)這樣的爬升飛行。發(fā)動機(jī)的凈推力可能向飛行航跡傾斜,但是為簡明起見這里忽略這個影響。雖然飛機(jī)的重力是垂直的,重量的一個分量還是會沿航跡向后作用。如圖9-7
如果假設(shè)飛機(jī)以小角度傾斜于航跡,處于穩(wěn)定爬升,航跡方向上力的總和滿足下列關(guān)系:
前向力=后向力
這個基本關(guān)系忽略了一些對于很高爬升性能的飛機(jī)重要的因素。(例如,更詳細(xì)的考慮要計算推力相對于航跡的偏離,升力將不等于重量,進(jìn)而誘導(dǎo)阻力發(fā)生變化)但是,這個基本關(guān)系將確定影響爬升性能的主要因素。
對于給定重量的飛機(jī),這個關(guān)系意味著爬升角取決于推力和阻力之間的差異,或者額外推力。如圖9-8.
當(dāng)然,額外推力為零時,航跡的傾斜度也是零,飛機(jī)將處于穩(wěn)定而水平的飛行。當(dāng)推力大于阻力時,額外的推力將使得飛機(jī)爬升,爬升角取決于額外推力的大小。也就是說,當(dāng)推力小于阻力時,推力的不足將得到下降角。
爬升角性能的最直接影響是障礙物間隙。它的最明顯目的是可以用于從短的或者受限機(jī)場爬升越過障礙物。
當(dāng)可用推力和要求推力之間存在最大差值的時候就會出現(xiàn)最大爬升角;例如,對于螺旋槳驅(qū)動的飛機(jī),最大額外推力和爬升角將會發(fā)生在某一正好超過失速的速度上。因此,如果必須在起飛后越過一個障礙物,那么螺旋槳驅(qū)動的飛機(jī)在空速接近于(如果不是等于的話)起飛速度時將獲得一個最大爬升角。
爬升性能中更為重要的是那些影響爬升率的因素。一架飛機(jī)的垂直速度取決于飛行速度和以及航跡的傾斜角。事實(shí)上,爬升率是航跡速度的垂直分量。
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