Задача про планер

[vorvalm]

Xey в сообщении #1141442 писал(а):

А давайте пошире. У самолета, летящего со скоростью 600 км/час на высоте 1 км , резко отказывает двигатель. Как лететь к посадочной полосе, находящейся в 13 км ?

Это не праздный вопрос. Для летчика это испытание его профессионального мастерства.
Во времена МиГ-17 в районе аэродрома на местности намечались характерные ориентиры,
по которым , в случае отказа двигателя, летчик выдерживал необходимый режим.
!) Первая контрольная точка. 6 км от ВПП на посадочном курсе. Н=1000 м. Выпуск шасси и закрылков.$V=400$км\ч.
Затем 4 км от ВПП дальний привод Н = 600-700 м. $V=360$км\ч; 1 км от ВПП ближний привод Н = 250-300м.$V=300$км\ч.
Это средние данные. В реальных условиях они могут варьироваться.
2) Если позволяет высота, то выход на первую контрольную точку производится под углом $90^\circ$
к посадочному курсу, чтобы не терять ВПП из виду. При этом отворотами влево-вправо выдерживается высота выхода на первую точку.
3) При очень большом запасе высоты надо было приблизится к ВПП на скорости 600 км\ч и строить обычный
круг для захода на посадку.
Если отказ двигателя происходит в неблагоприятных условиях: малая высота, населенный пункт и т.д
то решение принимает летчик.

[amon]

Xey в сообщении #1141442 писал(а):

У самолета, летящего со скоростью 600 км/час на высоте 1 км , резко отказывает двигатель. Как лететь к посадочной полосе

Из общих соображений получается вот что. В активе - кинетическая энергия самолета и высота (потенциальная энергия), расходуются эти активы на преодоление сопротивления воздуха. Последнее пропорционально (на дозвуковых скоростях с приемлемой точностью) квадрату скорости. Стало быть, оптимальная стратегия получается такая. Набором высоты снизить скорость до минимальной безопасной (возможно, задействовать механизацию крыла, но она увеличивает сопротивление, поэтому тот проверять надо), и дальше потихоньку ползти с этой скоростью.

[vorvalm]

amon в сообщении #1141476 писал(а):

и дальше потихоньку ползти с этой скоростью.

Полный абсурд.

[mpn2]

А скорость будет поддерживать магия, и можно будет летать два дня.

[vorvalm]

mpn2 в сообщении #1141486 писал(а):

А скорость будет поддерживать магия, и можно будет летать два дня.

Это вы к чему?

[amon]

Ладно, продолжайте ваши дискуссии, я пошел.

[mpn2]

vorvalm в сообщении #1141464 писал(а):

!) Первая контрольная точка. 6 км от ВПП на посадочном курсе. Н=1000 м. Выпуск шасси и закрылков.$V=400$км\ч.

Вот видите, как здорово Вы все объяснили. По вашему рассказу я нарисовал траекторию планирования Миг-17.

Но дальность в 6км обусловлена наличием запаса по скорости от 400 до 300км/час. При такой траектории угол будет составлять 9-10 градусов, а вертикальная скорость 16м/сек. Падение скорости планирования связано и с лобовым сопротивлением воздуха , и в следствии того, что скорость снижения в 16м/сек под углом 9-10 градусов в принципе не может обеспечить скорость Vпл = 100м/сек (360км/час). Такую скорость может обеспечить только угол 40°, при котором самолет начнет «падать» со скоростью 64м/сек.
Если вначале планирования Vпл будет 300км/час, т.е. запаса по скорости не будет, то с высоты 1км необходимо будет сделать траекторию, которую я нарисовал красным цветом. При этом самолет спланирует максимум на 2км. А из всего этого следует, что при планировании к примеру с 2км, надо будет к первой траектории прибавить вторую и общее планирование с 2км составит 8км. Вот это и будет практический коэффициент планирования для Миг-17 благодаря его соотношению Масса/Площадь, а не запасу по скорости. Итак 8/2 получаем коэффициент планирования Кпл = 4.
А хитрость вся в том, что Коэффициент планирования Кпл = 4 и Коэффициент качества крыла Ккр =13 – это абсолютно разные вещи.

Коэффициент качества крыла Ккр = 13 – в основном зависит от угла атаки и от соотношения площади крыльев(23м2) к площади самолета при виде с переди (6м2). На значение этого коэффициента абсолютно не влияем масса самолета.

А Коэффициент планирования Кпл = 4 – в основном зависит от соотношения Массы самолета (6000кг) к площади крыльев (23м2). А скорость по горизонту возникает только от скорости падения(снижения) и никак иначе.

-- 03.08.2016, 16:07 --

Теперь расскажу Вам историю из моей практики: Мой любимый самолет АН-2 при отказе двигателя с высоты 1км на скорости 160км/час максимум пролетит 6км. При этом летчик должен перед посадкой с высоты 100 метров держать скорость не менее 120км/час. Как видите запас по скорости маленький (40км/час). Коэффициент качества крыла Ккр = 10.. А Коэффициент планирования получается Кпл = 6. Но у него соотношение Вес/Площадь = 5200/72 = 72, а у Миг-17 соотношение Вес/Площадь = 5600/23 = 240., в три раза хуже. Вот почему без запаса скорости Коэффициент планирования Миг-17 будет равен = 2. Ну максимум 3.

[Dmitriy40]

vorvalm в сообщении #1141464 писал(а):

Xey в сообщении #1141442 писал(а):

А давайте пошире. У самолета, летящего со скоростью 600 км/час на высоте 1 км , резко отказывает двигатель. Как лететь к посадочной полосе, находящейся в 13 км ?

Это не праздный вопрос. Для летчика это испытание его профессионального мастерства.
!) Первая контрольная точка. 6 км от ВПП на посадочном курсе. Н=1000 м. Выпуск шасси и закрылков.$V=400$км\ч.

А вот интересный вопрос: можно ли горизонтально пролететь 7 км на высоте 1 км с выключенным двигателем с уменьшением скорости с 600 км/ч до 400 км/ч? Сомневаюсь. А значит и попасть из начальных условий в первую контрольную точку невозможно.

Вообще же остаюсь при своём мнении насчёт оптимальной по дальности траектории: после остановки двигателей сделать горку для снижения скорости до минимально допустимой по соображениям надежности управления (пусть будет 400 км/ч) для уменьшения лобового сопротивления и "конверсии" "лишней" скорости в высоту и потом с набранной высоты планировать с постоянным углом снижения для сохранения постоянной скорости. При запасе скорости в 200 км/ч подняться можно метров на 700 ...

-- 03.08.2016, 16:42 --

Если по приведённым данным посмотреть на скорость снижения в начале, то за 2 км высота падает на 350 м, с уменьшением скорости с 400 км/ч до 360 км/ч. Такое уменьшение скорости эквивалентно набору высоты порядка 110 м (лобовое сопротивление везде не учитываю), т.е. без уменьшения скорости падение высоты было бы 460 м, или 230 м/км.
Дальше за 3 км высота падает на 400 м, а скорость с 360 км/ч до 300 км/ч, что эквивалентно набору высоты 150 м, или снижение 550м за 3 км или 180 м/км (без изменения скорости).
И в конце посадка со снижением 250 м/км.
Выглядит разумным принять среднюю скорость снижения в 200 м/км (и среднюю скорость где-нибудь 330 км/ч), что для начальных условий (высота 1 км, скорость 600 км/ч) позволяет забраться на высоту примерно 2 км и оттуда планировать на скорости 330 км/ч со снижением 200 м/км на дистанцию всего лишь 10 км. А не 13 км.

-- 03.08.2016, 16:55 --

На 2 км понятно не заберётся, не лететь же вертикально вверх, но расчёт дальности не пострадает, просто недостаток высоты обернётся пройденным расстоянием пока летели вверх.
Вот как учесть лобовое сопротивление, особенно на этапе торможения и набора высоты, это надо считать. Но его учёт в любом случае лишь уменьшит дальность.

[guryev]

amon в сообщении #1141476 писал(а):

Набором высоты снизить скорость до минимальной безопасной (возможно, задействовать механизацию крыла, но она увеличивает сопротивление, поэтому тот проверять надо), и дальше потихоньку ползти с этой скоростью.

Dmitriy40 в сообщении #1141874 писал(а):

Вообще же остаюсь при своём мнении насчёт оптимальной по дальности траектории: после остановки двигателей сделать горку для снижения скорости до минимально допустимой по соображениям надежности управления (пусть будет 400 км/ч) для уменьшения лобового сопротивления

Cамолёт - не шарик, и его лобовое сопротивление не обязано уменьшаться с уменьшением скорости. Есть оптимальная скорость для безмоторного полёта (скажем, 600 км/ч для МиГ-17 или 170 км/ч для Як-52), и всё. Отклонение скорости от этой величины - в любую сторону - только увеличит сопротивление.
Почему, ведь сопротивление пропорционально квадрату скорости? Потому, что и подъёмная сила пропорциональна этому же квадрату. А вес самолёта никуда не делся, его надо компенсировать подъёмной силой. Как сохранить подъёмную силу, уменьшая скорость? Только, увеличивая угол атаки. А при слишком большом угле аэродинамическое качество $K$ ниже, чем при оптимальном. А сопротивление-то по-прежнему $\frac{P}{K}$, где $P$ - вес самолёта (примерно). Вот и получается, что оно растёт с уменьшением скорости.

Dmitriy40 в сообщении #1141874 писал(а):

А вот интересный вопрос: можно ли горизонтально пролететь 7 км на высоте 1 км с выключенным двигателем с уменьшением скорости с 600 км/ч до 400 км/ч? Сомневаюсь.

Вы же можете сделать грубую оценку. По тем данным, которые привёл vorvalm, прикиньте среднее значение аэродинамического качества $<K>$ для скоростей от 600 до 400 км/час, а потом считайте, что самолёт тормозится с ускорением $w=\frac{g}{<K>}$, и т.д.

[vorvalm]

Не могу ничего сказать про АН-2, Мы его называли "летающий сарай".
Но все остальное сплошная чушь.

mpn2 в сообщении #1141870 писал(а):

Коэффициент планирования Кпл = 4 – в основном зависит от соотношения Массы самолета (6000кг) к площади крыльев (23м2). А скорость по горизонту возникает только от скорости падения(снижения) и никак иначе.

Одно это можно отнести к величайшему открытию в аэродинамике. Пишите свой учебник.

Что же касается контрольных точек при заходе на посадку МиГ-17 с отказанным двигателем , то
придется все расставить на свои места.
1) До дальности 6 км в зависимости от конкретных условий летчик раньше или позже выпускает
шасси и закрылки при этом сопротивление резко возрастает и аэродинамическое качество МиГ-17
падает с 13 до 6. и угол планирования увеличивается с 4,5 до 9,5 градусов.
Поэтому и выбрана эта точка не случайно. Оно гарантирует попадание самолета на ВПП с небольшим запасом,
который летчик всегда может убрать за счет "скольжения " на крыло.
Итак, 1) зтап .$H=1000m,\; V_1=400km/h,\;V_2 =360km/h,\;V_ {mid}=380km/h=100m/c$
$V_y=V/K=100/6=17m/c$,
$L=2km,\; t=20c$, потеря высоты $\Delta H=17\cdot 20=340m$
Высота выхода на ДПРС $1000-340=660m$
2) этап $V_2=360km/h,\;V_3=300km/h.,\;V_{mid}=330km/h=90m/c$
$V_y=90/6=15m/c,\;L=3km,\;t=33c$, потеря высоты $15\cdot 33=495m$
Выход на БПРС $660-495=165m$. До ВПП 1 км, угол планирования 9,5 гр, что
соответствует К = 6.
Данные, которые я привел раньше были даны по 50-летней памяти летчика и, как видим, они вполне приемлемы.

[mpn2]

[/quote]

vorvalm в сообщении #1141885 писал(а):

Не могу ничего сказать про АН-2, Мы его называли "летающий сарай".

Эта ваша реплика говорит о том что вы человек глупый. Не один нормальный авиатор не позволит себе так неуважительно говорить о другом самолете. Каждый самолет создается под определенные цели. Ан-2 создавался как полуторатонный грузовичок, с возможностью применения в сельском хозяйстве, т.е. для полетов на сверх малых высотах 30-50 метров.
Сейчас АН-2 в книге рекордов Гиннеса как самолет дольше всех находящийся в серийном производстве. Его до сих пор выпускает Китай с новым движком. А где ваш Миг-17?
Я бы вам посоветовал почитать физику, к примеру "ветровая нагрузка" и второй закон НЬЮТОНА, а еще что такое импульс. А можете свято верить в те глупости которые озвучивает "учебник по аэродинамики." это ваше право, но вам никто не дает право учить других физике, которую вы совершенно не знаете.

vorvalm в сообщении #1141885 писал(а):

Выход на БПРС $660-495=165m$. До ВПП 1 км, угол планирования 9,5 гр, что соответствует К = 6.

Я вам и нарисовал вашу реальную траекторию снижения 9-10 градусов с дальностью в 6км. Таким образом реальный коэффициент планирования Миг-17 с запасом скорости(400-300=100) будет равен 6, а не 13, а без запаса скорости К=4. Или вы сейчас пытаетесь доказать что 2х2=4.???

[mpn2]

Я думаю что люди вдохнувшие в этот "сарай" вторую жизнь не дураки. А еще я думаю, что изучать "классическую аэродинамику" надо вот на таких поршневых самолетах, а не на реактивных, т.к. современные реактивные самолеты летают не по аэродинамике а за счет векторной тяги двигателя в симбиозе с компьютером.

[vorvalm]

Я извиняюсь за "сарай". Это мы так шутили.
Конечно как самолет АН-2 в своем классе уникален. В свое время был незаменим в местных пассажирских перевозках. А в ДОСААФ до сих пор "выбрасывает" парашютистов.

А вот с этим вынужден поправить

mpn2 в сообщении #1141870 писал(а):

Коэффициент планирования Кпл = 4 – в основном зависит от соотношения Массы самолета (6000кг) к площади крыльев (23м2). А скорость по горизонту возникает только от скорости падения(снижения) и никак иначе.

Отношение массы самолета к площади несущей поверхности называется не коэффициент планирования,
а "нагрузка на крыло", от которой зависят взлетно-посадочные характеристики самолета, а также
дальность и продолжительность горизонтального полета, но никак не влияет на планирование с отказанным
двигателем.

[mpn2]

vorvalm в сообщении #1141975 писал(а):

Отношение массы самолета к площади несущей поверхности называется не коэффициент планирования,
а "нагрузка на крыло", от которой зависят взлетно-посадочные характеристики самолета, а также
дальность и продолжительность горизонтального полета, но никак не влияет на планирование с отказанным
двигателем.

Я не говорил, что "Отношение массы самолета к площади несущей поверхности называется коэффициент планирования", я говорил что это отношение является самым существенным (основным фактором).
Ваша беда в том, что Вы очень сильно доверяете "Учебнику по аэродинамики" и не понимаете , что в нем есть немало глупостей идущих в противоречие с классической физикой. Тело имеющее большую массу всегда будет падать к земле быстрее чем тело имеющее меньшую массу. Тело имеющее меньшую площадь всегда будет падать к земле быстрее чем тело имеющее большую площадь. Таким образом отношение Масса/площадь - это основной фактор дальности планирования.

-- 04.08.2016, 14:56 --

Сделаете бумажный самолетик и попускайте его, а потом обмажьте его боковые края пластилином с целью увеличения его массы, и снова попускайте. Если дальность планирования не измениться .... я сниму перед вами шляпу.....

[Dmitriy40]

mpn2 в сообщении #1141963 писал(а):

А еще я думаю, что изучать "классическую аэродинамику" надо вот на таких поршневых самолетах, а не на реактивных, т.к. современные реактивные самолеты летают не по аэродинамике а за счет векторной тяги двигателя в симбиозе с компьютером.

МиГ-17 никоим образом не относится ни к современным, ни к с векторным управлением тягой, ни к компьютеризированным. Так что не возражая против Вашего заявления отмечу, что к данной теме оно не относится.