Статьи, публикации, переводы ... > Методическое чтиво
Ассен Джорданов | ВАШИ КРЫЛЬЯ
Сергій Прокопенко:
IV ВЗЛЕТ И ПОСАДКА
До сих пор мы изучали главные вопросы управления самолетом в воздухе. Следующий шаг — практика взлета. Но прежде чем пойти дальше, позвольте мне рассказать вам кое-что об угле подъема.
Допустим, что немедленно после отрыва от земли, пока дроссель еще полностью открыт, мы ставим самолет в положение подъема, начиная с точки А по пути III. Допустим также, что расстояние от А до О равно 2 км. Если бы самолет во время подъема летел вперед со скоростью 120 км/час, он был бы через одну минуту над точкой О в положении d. Заметим, что траектория полета III не является самой крутой из тех, по которым этот самолет может подняться. Так как перед самолетом имеется препятствие в виде небольшого леса, показанного на рисунке) нам нужно будет перелететь через это препятствие на большей высоте. Для этого мы не будем тратить излишнюю
мощность мотора на слишком большую горизонтальную скорость, а используем ее на более быстрый подъем. С этой целью мы увеличим угол траектории полета, выбрав, может быть, линию I или II. С увеличением угла подъема мы увеличили также и угол атаки крыла, что в свою очередь уменьшило горизонтальную скорость самолета, так что через одну минуту самолет будет над точкой N или М в положении соответственно с или Ь. Из вышеизложенного ясно, что самолет с пройдет над точкой О, скажем, через минуту с четвертью, а самолет B через полторы минуты но на большей высоте, чем самолет d, в то время, когда надо будет перелетать через препятствие. Не забывайте, что если вы попытаетесь увеличить угол атаки крыла самолета, как показано в положении а, это может оказаться не под силу мотору; в этом случае через минуту самолет будет лететь неуверенно, со значительно уменьшенной поступательной скоростью, может перестать подниматься и даже начнет проваливаться.
Когда немедленно после взлета приходится проходить препятствия, надо принимать в расчет скорость встречного ветра. Чем сильнее встречный ветер, тем большей высоты достигнет самолет ко времени прохождения над препятствием. Это увеличение высоты является результатом действия встречного ветра, уменьшающего скорость самолета относительно земли. Если расстояние по земле А – самолет с проходит в 30 сек. против ветра, имеющего скорость 24 км/час, то это же самое расстояние будет покрыто самолетом B при ветре 48 км/час, скажем, в 35 сек., а самолетом а в 50 сек. Во всех трех случаях мы предполагаем, что полеты совершаются на том же самом самолете, с той же самой мощностью мотора. Все остальные условия тождественны, кроме скорости ветра, которая позволила самолету а подниматься в течение более продолжительного срока с той же вертикальной скоростью, с тем результатом, что когда горизонтальное расстояние А — В было пройдено, самолет A достиг большей высоты.
Нам пока нет нужды уделять большее внимание скорости ветра так как вокруг аэродрома, с которого мы поднимаемся для наших учебных полетов, препятствий нет, и для нашего передвижения предоставляется большое пространство. Но позднее, когда вы приступите к самостоятельным полетам, вам придется приземляться на очень ограниченных площадках; надо хорошо помнить, что в условиях ограниченной площадки вы можете подняться с большей безопасностью при очень сильном наземном встречном ветре. Я говорю «встречный ветер», потому что мы всегда взлетаем против ветра.
Перед взлетом самолет должен быть развернут против ветра, имея впереди достаточное пространство для разбега, предшествующего взлету. Этот разбег необходим потому, что самолет должен набрать достаточную скорость, для того чтобы оторваться от земли.
Теперь я покажу вам, как происходит взлет. Вы будете следовать моим движениям, слегка держась за свои рычаги. Начнем.
Рис. 65 изображает нас на земле... Вы видите нос самолета над горизонтом. Я начинаю постепенно увеличивать обороты мотора... Вы смотрите прямо вперед...
Рис. 66. Мотор ревет. Движением ручки вперед я оторвал хвост самолета от земли — вы видите нос самолета на горизонте. Самолет быстро набирает скорость, пока я постепенно перевожу ручку назад.
Рис. 67. Когда самолет набрал достаточную скорость, я поднял его нос над горизонтом и продолжаю мягко тянуть ручку назад; мы оказываемся в воздухе.
Рис. 68. Но чтобы обеспечить лучшее управление, я позволяю самолету выровняться и принять горизонтальное положение опусканием носа на уровень горизонта. В этом положении самолет быстро набирает добавочную скорость.
Рис. 69. Затем я поднимаю нос самолета над горизонтом и постепенно поднимаюсь до высоты, по крайней мере, 60 м. Во время взлета положение самолета по отношению к земле снова приобретает большое значение. Самолет должен идти по прямой. В начале взлета я пустил мотор не сразу, а постепенно, я также не давал ручки вперед до тех пор, пока самолет не набрал некоторой скорости на земле. Никогда не спешите при взлете!
Я произвел первый взлет, а вы, держась за управление, просто следили за положением самолета. После этого, я думаю, вы будете в состоянии взлететь сами; я буду контролировать вас своим управлением, готовый исправить любую вашу ошибку.
Вы должны привыкнуть плавно управлять мотором при взлете. Открывайте дроссель постепенно, пока мотор не будет работать на полных оборотах. Вы спросите меня, как же можно определить, когда самолет набрал достаточную скорость, чтобы оторваться от земли.
Конечно, вы не определяете этого взглядом на указатель скорости в вашей кабине.
После разбега самолета по земле и до фактического взлета вы почувствуете напряжение крыльев и давление на ручку, если вы слегка потянете ее на себя. Это покажет вам то, что вы хотите знать.
С этого времени все взлеты будут производиться, главным образом, вами.
Вы не должны подниматься немедленно после отрыва от земли; подождите, пока самолет наберет в воздухе достаточную скорость, т. е. наберет скорость выше той, которая минимально необходима для отрыва от земли. При подъеме положение самолета во многом сходно с положением велосипеда на холмистой дороге. Когда вы едете по горизонтальному участку, вы можете двигаться быстрее, чем при подъеме в гору. Если вы попытаетесь брать на велосипеде крутой подъем, крутизна может оказаться слишком большой для ваших сил, и вы с вашим велосипедом перестанете двигаться вперед и покатитесь назад, пока не упадете. Самолет при подъеме находится в таких же условиях.
Вы знаете, что самолет летает вследствие сочетания воздуха, крыльев и скорости.
Вы знаете, что с потерей одного из этих элементов самолет не сможет оставаться в воздухе. На данном самолете вы будете в состоянии подняться по какому-то максимальному воображаемому скату, но не больше. Подъем, который следует немедленно за отрывом от земли и после того, как самолет набрал достаточную скорость в воздухе, должен происходить под углом, немного меньшим того максимального угла подъема, под которым может подниматься данный самолет.
Скорость всегда имеет существенное значение для хорошего управления. После подъема и прежде чем делать поворот, выравнивайте самолет. Самолет при подъеме имеет меньшую поступательную скорость, чем при горизонтальном полете. Поэтому, прежде чем начать поворот, введите самолет в горизонтальный полет и обеспечьте, таким образом, лучшую управляемость.
Если ваш подъем был слишком крут, лучше быстро набрать добавочную скорость.
Для этого до поворота опустите нос самолета немного ниже горизонта. Повороты можно делать и при положении носа самолета над горизонтом, но на данной ступени вашего обучения гораздо лучше сохранять в начале поворота избыток скорости, особенно, если поворот делается с выходом по ветру.
Делайте повороты, поворачивая руль поворота в направлении, в котором вы хотите сделать поворот, одновременно слегка действуя элеронами. Заметьте крен самолета на рис. 61, и на данной ступени обучения делайте повороты при соответствующем крене, не превышающем указанного крена.
Прежде чем я покажу вам, как приземлять самолет, вы должны узнать, как нужно планировать вниз с высоты при закрытом дросселе и при поступательной скорости самолета, зависящей от крутизны планирования. Чем круче спуск, тем значительнее поступательная скорость, подобно тому как из двух шаров быстрее скатывается вниз тот, который катится с более крутой горы. Чем круче скат, тем скорее катится шар.
Сила, заставляющая шар катиться вперед и вниз, является производной от веса самого шара (сила тяжести). Вес самолета действует при его спуске так же, как и в примере с шаром.
Сейчас вы запомните, что поступательная скорость самолета будет почти той же, что и скорость, с которой мы обычно поднимаемся с помощью авиадвигателя. Управление и в том и в другом случае дает нам одинаковое ощущение. Мы летим на высоте около 150 м. Я хочу показать вам, как производить посадку, а вы просто следуйте за моим управлением и смотрите прямо вперед.
Рис. 75—79 показывают положение носа самолета по отношению к горизонту во время процесса посадки, так, как это видно с вашего сиденья. На рисунках изображено также соответствующее положение самолета, как его видно с земли.
А. Планируя к посадочной площадке, я закрываю дроссель и одновременно опускаю нос самолета ниже горизонта. По мере приближения к площадке, я непрерывно уменьшаю угол планирования, пока...
В... самолет не будет лететь над самой поверхностью земли, постепенно теряя скорость.
С... Прежде чем самолет коснется земли, я все еще оттягиваю ручку назад, уменьшая таким образом поступательную скорость...
D... до тех пор, пока самолет не потеряет скорость настолько, что подъемная сила станет ниже веса самолета; после этого самолет коснется земли...
Е... и станет на колеса и хвостовой костыль в одно и то же время. Это называется посадкой на три точки.
Не правда ли, посадка так же легка, как и взлет? А теперь, когда вы знаете, как приземлить самолет, давайте поднимемся в воздух и попробуйте выполнить все это сами.
На этот раз посмотрим за вашей посадкой о точки зрения наблюдателя, находящегося на земле. Вам надо помнить, что снижаться вы должны на скорости не слишком малой и не слишком большой (рис. 80); эту скорость вы будете в состоянии, примерно, определить по положению носа самолета ниже горизонта; она приблизительно равна нашей скорости подъема. После снижения (рис. 81) вы выравниваете самолет и постепенно (рис. 82) уменьшаете его скорость до того момента (рис. 83), когда вы вот-вот коснетесь земли, и теперь (рис. 84) вы на земле. Инерция самолета заставит его пробежать некоторое расстояние по земле, прежде чем он остановится окончательно.
Давайте поднимемся снова. Управление в ваших руках; действуйте; оторвитесь от земли и поднимайтесь. Сделайте круг над аэродромом точно так же, как делал я, демонстрируя вам посадку, и ведите самолет на посадку. Выключите мотор, снижайтесь и продолжайте посадку против ветра.
Повторяйте взлеты и посадку, пока не овладеете ими в совершенстве, и до тех пор, пока не сможете выполнять их вполне самостоятельно, без моих поправок. Если вы летите с мыслью «я могу выполнить это» и вполне полагаетесь на себя, это значит, что
недалеко то время, когда взлет и посадку вы будете производить в совершенстве.
Приземляясь, думай о посадке, а не о попытке посадки.
Рис. 85. Во время обучения полетам все мы делаем ошибки; вы будете делать их так же, как и все. А я скажу вам, как вернее всего исправлять их.
Допустим, что самолет планирует на посадку по очень пологой траектории с малой скоростью поступательного движения. Дальнейшее уменьшение угла планирования заставит самолет терять скорость настолько быстро, что нос может опуститься, и если в этот момент поспешно взять ручку на себя с намерением выровнять нос или восстановить пологость планирования, самолет поднимается только на один момент, после чего он еще более потеряет поступательную скорость, и нос резко опустится. Это поведет к потере высоты, и если это случится слишком близко от земли, уже не будет достаточно пространства, чтобы восстановить нормальную скорость планирования.
Здесь были допущены две ошибки. Во-первых, нельзя допускать, чтобы самолет снижался под таким малым углом планирования, потому что при таком угле всякое снижение скорости приводит к изменению угла планирования самолета. За первой ошибкой последовала вторая — резкое движение ручки на себя.
Что надо было сделать, чтобы исправить ошибку, показанную на рис. 85? На рис. 86 самолет, как и в предыдущем случае, снижается под малым углом. Нос, как и в предыдущем примере, вдруг опускается вследствие потери скорости. Вместо того, чтобы пытаться быстро поднять нос самолета, надо направить его вниз: самолет, конечно, быстро потеряет высоту, но зато он получит достаточную скорость и управление, которые позволят безопасно приземлиться.
Вы снова поймете, что самолет подчиняется управлению только тогда, когда он имеет достаточную поступательную скорость. Запомните, что при планирующем спуске самолета величина угла планирования определяет скорость, а скорость в свою очередь обеспечивает полное управление самолетом. Имея это в виду, нет нужды тревожиться, когда нос самолета вдруг опускается. Естественно, прежде всего надо помнить, что вы не должны допускать, чтобы самолет попадал в положение, при котором он теряет скорость. Но если, как мы это показали в целях наглядности, ошибка сделана, не пытайтесь исправить ее другой ошибкой.
Когда нос самолета опускается, самолет как бы просит вашей помощи, а ваша помощь состоит в том, чтобы нос самолета еще немного направить вниз, набрать скорость и возвратить самолет под вашим управлением в нормальное положение.
Надеюсь, что я вполне разъяснил вам это. Чтобы все это было для вас еще яснее, мы поднимемся, и я на практике покажу разницу между правильным и неправильным способами исправления ошибки. После моего показа попробуйте сами выполнить такой же полет и заметьте разницу между правильным и неправильным способами действий не только в смысле быстроты восстановления нормального положения, но и в ощущении вами управления.
Чтобы полностью изучить новый тип самолета, даже опытному летчику нужно 25 часов.
Рис. 87. Рассмотрим другую возможную ошибку и надлежащий способ исправления ее. Заметим подход на посадку, как показано на этом рисунке. Такой подход можно безопасно произвести, когда управление самолетом находится в опытных руках. Но для начинающего этот подход труден. К нему прибегают обычно в тех случаях, когда выравнивание с целью приземления произведено на слишком большой высоте. Другими словами, вы как бы пытаетесь «приземлить» самолет в воздухе.
Самолет планирует на посадку под малым углом — углом, подобным углу намеченного курса, показанного на рис. 86. Разница в том, что на рис. 86 самолет снижается с выключенным мотором и при минимальной скорости. В данном же случае (рис 87) мотор не выключен и имеет достаточное число оборотов, чтобы предотвратить опускание носа самолета, а гашение (уменьшение) скорости происходит в процессе обычной посадки. Поэтому при такой скорости самолет будет проваливаться еще во время движения вперед. Он будет опускаться вниз о такой скоростью, которая может повести к повреждению шасси при ударе о землю.
При планировании мотор должен иметь число оборотов, достаточное для уменьшения крутизны спуска, а нос самолета надо слегка поднять, хотя самолету и не надо давать набирать высоту. Если движение вниз продолжается, надо еще немного увеличить число оборотов мотора. Затем постепенно сбавляют газ и у самой земли позволяют самолету опуститься. Непосредственно перед тем, как произойдет соприкосновение, от мотора еще раз потребуется небольшая помощь, которую мы получаем повторением тех же действий.
Конечно, правильное обращение с мотором в случае, описанном выше, вырабатывается практикой. К этому я и приступлю теперь. Мы взлетим; я продемонстрирую случай, изображенный на рис. 87, и затем попрошу вас повторить его на этот раз со мной. На данной ступени вашего обучения я не дам вам практиковаться в таком приближении к посадке, так как я объяснил, что этот вид посадки считается ошибкой со стороны начинающего.
Рис. 88. Другая ошибка: самолет приближается к аэродрому для посадки, но он слишком поздно выровнен над землей; поэтому самолет ударяется о землю под небольшим углом и подпрыгивает в воздух. После этого прыжка самолет оказывается в положении сходном с изображенным на рис. 87. Чтобы правильно сделать посадку из этого положения, используйте мотор, как показано на рис. 87. Теперь пойдем в воздух, и я покажу вам этот последний случай посадки. Затем вы можете попытаться произвести такую же посадку сами, но только один раз.
При посадке слишком большая скорость так же опасна, как и слишком малая.
Сергій Прокопенко:
V ПОВОРОТЫ, ПОДЪЕМЫ И СНИЖЕНИЯ
Рис. 89. Следующий этап в программе вашего обучения— повороты на 90° вправо и влево. Поднимаемся, чтобы попрактиковаться в них. Как показано на рисунке, мы полетим вдоль определенной дороги, которая будет нашим ориентиром. Производя полет в положении А, вы поворачиваете вправо до тех пор, пока самолет не полетит в направлении, указанном в положении В. Вы можете также начать поворот из положения С и, приближаясь к дороге, повернуть на 90°, чтобы оказаться в положении D.
Этот простой маневр очень важен; он учит вас разделять свое внимание между самолетом и землей. Хотя он и прост, но вы увидите, что прежде чем его выполнить, вам нужна практика. Маневр осложняется, если во время полета будет ветер. Позднее мы примем в расчет и ветер, так как он сносит самолет в ту или другую сторону и на это необходимо брать поправку.
Рис. 90. Полет змейкой над прямолинейной дорогой — другой способ, который также тренирует вас в важном навыке одновременного наблюдения за самолетом и дорогой и приучает к ориентировке. Мы летим в направлении поперек выбранной дороги, как показано» на рисунке, затем пересекаем ее, поворачиваем направо, снова пересекаем дорогу и повторяем то же самое несколько раз. Путь самолета должен быть симметричным по отношению к дороге.
Рис. 91. Другим маневром является плоская восьмерка. На земле выбираются, как показано на рисунке, две точки. Ваша задача— летать вокруг этих точек, не теряя и не набирая высоты, описывая, таким образом, симметричные восьмерки. Опять в расчет надо принимать ветер. Выбранные две точки должны быть расположены так„ чтобы проведенная через них воображаемая линия была перпендикулярна направлению ветра.
Расстояние между двумя наземными точками должно быть приблизительно 400 м, а восьмерки должны описываться на высоте около 250
м.5 Чтобы хорошо сделать восьмерку, вы должны делать крутой поворот в момент, ко-гда самолет находится в положении А. Цель этого — предупредить относ самолета ветром от вашего отправного ориентира. По мере приближения к положению В, поворот должен делаться менее крутым, что позволит вам быть все время на том же расстоянии от точек, вокруг которых делается восьмерка. Как только мы с вами снова поднимемся в воздух, я произведу все те небольшие маневры, о которых говорил, и в очень короткий срок вы приобретете «чувство ветра» на самолете.6
После выбора двух наземных точек вы можете наметить себе какую-нибудь другую точку на полпути между ними; старайтесь держать точку пересечения восьмерки как раз над ней.
Рис. 92. Планирующий спуск змейкой подобен фигуре змейки над дорогой, как было показано на рис. 90, за исключением того, что теперь мы планируем вниз, поворачивая направо и налево и летя симметричным путем. Этот прием пригодится вам, если вы, планируя на посадку, видите, что оказались слишком близко к посадочной площадке, чтобы подойти к ней нормальным планированием. В таком случае повороты направо и налево дадут вам возможность потерять высоту без слишком быстрого приближения к аэродрому или посадочной площадке, как это случилось бы, если бы вы планировали по прямой линии. Благодаря планированию змейкой, вы можете подвести самолет к правильному подходу на посадку.
Рис. 93. Широкая спираль. Мы поднимемся на высоту около 600 м. G этой высоты выберем на земле ориентир, например, дом, бассейн или какой-нибудь другой заметный предмет. Закрываем дроссель и начинаем спираль. Широкая спираль представляет собой комбинацию планирования и пологих разворотов, и снова вам приходится разделять внимание между самолетом и наземным ориентиром. Путь самолета по спирали должен образовывать правильные круги по отношению к точке посадки на земле. Кончайте вашу спираль лучше всего на высоте около 150 м от земли. Снова мы практикуемся в управлении и ориентировке.
Рис. 94.Развороты при подъеме. При разворотах, которые вы совершали до сих пор, нос самолета был или на горизонте или ниже горизонта. Это нужно было в целях обеспечения лучшего управления самолетом при большой скорости. Теперь я хочу познакомить вас с ощущением управления, когда самолет теряет поступательную скорость и набирает высоту во время разворота при подъеме. Вы помните, что чем выше поднимается нос самолета над горизонтом, тем меньше будет поступательная скорость самолета. При развороте на подъеме нос самолета должен все время оставаться выше горизонта, это положение обусловит снижение поступательной скорости. Вследствие этого
органы управлении будут постепенно становиться более «вялыми» II более податливыми. Знакомое вам «чувство управления» научит вас различать, когда самолет приближается к очень малой скорости, и предостережет вас, что надо быстро набрать скорость и обеспечить, таким образом, безопасный полет.
Руление на земле надо выполнять очень внимательно, особенно при сильном ветре.
Никогда не рулите слишком быстро. Всегда смотрите по обе стороны самолета, чтобы быть уверенным, что путь свободен. При рулении по земле хвост самолета должен быть опущен, что предотвращает самолет от капотирования в случае, если колесо ударится о камень или попадет в яму. Чтобы держать хвост опущенным, когда рулят по ветру, — если скорость самолета меньше скорости ветра, — руль высоты должен быть в нижнем положении, а ручка будет в положении «от себя». При рулении против ветра ручку держат взятой «на себя». Теперь управляйте самолетом на земле.
Я вижу, что вам очень хочется продолжать ваше летное обучение. Прежде чем мы поднимемся вместе и попрактикуемся в новых приемах, полезно будет еще раз напомнить вам сведения о некоторых важных вопросах, в особенности о правильном и неправильном планировании и наборе высоты.
То, что может считаться нормальным планированием для одного самолета, может оказаться как раз ненормальным для другого. Излишек мощности сверх минимума, необходимого для прямолинейного и горизонтального полета, вес несомого груза (горючего и экипажа), атмосферные условия и т. д.,— определяют максимальный угол правильного набора высоты.
С другой стороны, во время планирования при выключенном полностью моторе угол планирования определяется не только нагрузкой самолета, но также и его общими данными. Пока мы постараемся избежать слишком подробных технических объяснений относительно набора высоты и планирования. Вы приобретаете способность практически определять правильность планирования и подъема т. е. приобретаете «чувство управления». Я просто напоминаю вам о вещах, важных для вас, так как думаю, что вы довольно скоро начнете делать самостоятельные полеты. Рис. 95. Самолет в положении А нормально планирует с выключенным мотором.
Допустим теперь, что при этом угле планирования пилот видит, что он не может достичь места, на котором хочет приземлиться. Он, не включая мотора, уменьшает угол планирования до положения В и терпеливо выжидает, пока самолет выполнит его желание. Но чем меньше угол планирования, тем меньше будет поступательная скорость самолета, а это, как вы знаете, может заставить самолет внезапно изменить траекторию полета и приземлиться далеко от намеченного места. Такую посадку можно назвать как угодно, ее нельзя только назвать правильной. По всей вероятности самолету придется дать основательный ремонт, а может быть, даже заменить новым.
Рис. 96. Как вы помните, я советовал вам непосредственно после взлета не заставлять самолет подниматься, прежде чем он не наберет достаточную скорость, а дать носу оставаться несколько секунд возможно ниже, после чего начать набор высоты.
Если мотор вдруг откажет в работе, когда самолет будет в положении А и на малой высоте, после взлета против довольно сильного ветра, не пытайтесь вернуться обратно на аэродром, а опустите нос самолета, слегка двинув ручку вперед, и попробуйте сесть на возможно более открытом пространстве перед собой или слегка влево или вправо. Такая посадка должна быть произведена, конечно, против ветра, поэтому самолет коснется земли при значительно уменьшенной скорости, которая будет равна посадочной скорости самолета минус скорость ветра.
Рис. 97. При правильном наборе высоты самолет имеет достаточный запас мощности для поддержания хорошей скорости оступательного движения и нормальной вертикальной скорости. Безопаснее пройти над неизбежными препятствиями с меньшим просветом между самолетом и препятствиями, чем пытаться увеличить просвет путем резкого подъема, который может оказаться самолету не по силам. При таком подъеме не только значительно уменьшается поступательная скорость, но и вертикальная скорость падает ниже нормальной, несмотря на то, что в обоих случаях мотор работает на той же мощности. При неправильном наборе высоты большая часть мощности мотора
теряется, ничего не выигрывается, и вы готовите себе неприятности.
Рис. 98. Если мы допустим, что с того времени, как началось планирование, дроссель мотора закрыт и к нему не прикасаются, пока самолет не сядет и не перестанет катиться по земле, то скорость ветра, против которого делается посадка, окажет влияние на расстояние, которое самолет пробежит по земле. Допустим, что самолет .X идет на посадку. Если мы произвольно примем вертикальную скорость спуска в 60 м в минуту и предположим, что планирование самолета начинается с высоты 60 м, то чем сильнее ветер, тем дальше от желаемой точки посадки приземлится самолет. В случае безветрия самолет перестанет катиться по земле (при предположении, что мы не действуем тормозами) в точке А-1.
В подобных условиях, если тот же самый самолет садится против ветра, имеющего скорость 24 км/час, он через одну минуту уже спустится на 60м и будет находиться в выровненном положении, готовый к фактической посадке; но в течение этой последней минуты скорость самолета относительно земли уменьшилась на 24 км/час, так как масса воздуха, в которой он летит, двигалась в противоположном направлении, и самолет и момент подготовительного выравнивания к посадке будет еще в 400 м от намеченной точки посадки А. Подобное же действие будет испытывать самолет, когда посадка происходит против ветра, имеющего скорость 48 км/час или какую-либо другую скорость.
Поэтому при различных скоростях ветра мы выключаем мотор не на одинаковом расстоянии и не на одинаковой высоте от намеченной точки посадки самолета.
Рис. 99. При прочих равных условиях, кроме скорости ветра, против которого самолет пытается приземлиться, угол планирования для достижения той же самой точки посадки должен в каждом случае меняться. При безветрии самолет D, планирующий под более пологим углом и выровненный в точке О, коснется земли в произвольной точке D-1. При различной силе ветра тот же самолет коснется земли соответственно в точках D-2, D-3 и D-4. Если мы хотим приземлить тот же самолет при различной скорости ветра все в той же точке D-1, мы должны закрывать дроссель, когда самолет будет ближе к точке О, откуда начинается выравнивание. Другими словами, чем сильнее
встречный ветер, тем ближе к желаемой точке посадки мы должны закрывать дроссель, готовясь к приземлению.
На более поздней ступени вашего обучения я объясню вам, почему мы не закрываем дросселя совсем в начале планирования с большой высоты. Мы тут предпочитаем иметь мотор с частично закрытым дросселем и спускаться более полого, до самого момента окончания планирования, когда дроссель полностью закрывается.
Если вы переутомлены, лучше не летайте, пока не отдохнете.
---
5 У нас ученику делать восьмерку разрешается на высоте не ниже 60 м. — Ред.
6 Имеется в виду «чувство сноса» ветром самолета. —Ред
Сергій Прокопенко:
VI ПОТЕРЯ СКОРОСТИ И ШТОПОР
Рис. 100. Нормальная потеря скорости. Уменье выходить из потери скорости чрезвычайно важно для молодого летчика. Но еще важнее уменье распознать приближение потери скорости и предотвратить ее, прежде чем она произойдет. Теперь мы попрактикуемся в преднамеренной потере скорости и выходе из нее, проделывая это на высоте около 450 м7 , чтобы хорошо познакомить вас о различными условиями.
Сначала давайте разберемся в действительном значении выражения «потеря скорости». Если самолет теряет скорость, это значит, что он потерял поступательную скорость относительно воздуха. В результате теряется подъемная сила. Чтобы преднамеренно вызвать потерю скорости, мы тянем ручку назад до тех пор, пока нос самолета не окажется много выше горизонта. В несколько мгновений, несмотря на работу мотора, самолет потеряет скорость. Немедленно вслед за потерей скорости самолет падает из положения А в В, Затем он падает в положение C, в котором и набирает скорость, и воздух снова начинает плавно обтекать его крылья, как это изображено на рис. 102, G.
Слегка взяв ручку на себя, мы выводим самолет из потери скорости, как показано в положении Е (рис. 100). Во время потери скорости крылья самолета встречают воздух под очень большим углом, и воздух завихряется над ними, почти не создавая подъемной силы, как показано на рис. 101, F. Когда самолет падает и вновь набирает скорость, воздух начинает плавно обтекать крылья, и самолет вновь подчиняется органам управления. Потерю скорости можно получить при включенном и выключенном моторе. На рисунке видно, что при потере скорости самолет теряет высоту от точки потери скорости до точки выравнивания. Поэтому ни при каких обстоятельствах нельзя допускать, чтобы самолет потерял скорость близко от земли, потому что у него не будет достаточно пространства, чтобы набрать скорость.
Современные самолеты конструируются так, чтобы затруднить потерю скорости и чтобы, даже потеряв скорость, самолет можно было легко выправить.
Во время практики в преднамеренной потере скорости крылья должны всегда оставаться параллельно земле с того момента, когда самолет потеряет скорость, до того, когда его выровняют. К тому же поступательная скорость самолета после полного выравнивания, т. е. в положении Е, не должна превышать нормальную крейсерскую скорость самолета. Другими словами, вы должны практиковаться не просто в любой потере скорости, а в точно рассчитанной потере скорости, когда самолет в любой момент может выйти из потери скорости или выровняться при скорости, приближающейся к крейсерской.
Сперва вы будете практиковаться в намеренной потере скорости с выключенным мотором, а позднее при полной мощности мотора; в последнем случае вам придется помнить еще об одном правиле, а именно:
Вы, должны закрыть дроссель, как только нос опустится. Идемте со мной и начнем испытание. Сперва я заставлю самолет потерять скорость в воздухе и выведу его из состояния потери скорости, а вы будете в это время наблюдать. Затем я заставлю самолет еще один или два раза потерять скорость. При этом мы заметим по высотомеру, какую высоту самолет потеряет от точки начала потери скорости А до положения выравнивания Е.
В начале преднамеренной потери скорости, когда вы тянете ручку на себя, самолет начинает терять поступательную скорость, и давление ручки на вашу руку будет уменьшаться; оно уменьшится настолько, что вы . почувствуете, как ручка управления станет очень «вялой». Почему? Потому что воздух не обтекает руля высоты самолета с большой скоростью.
Нет ничего более важного в полете, чем хорошая летная подготовка. Знание каждой мелочи пригодится вам для того, чтобы, предупредить аварию.
Я вижу, что вы то II дело поглядываете на приборы на передней доске. Меня самого разбирало бы любопытство, если бы я впервые оказался перед этими приборами, похожими на часы.
До сих пор я ни слова не сказал о приборах, так как не хотел делить ваше внимание между «чувством управления» и чтением приборов. Сначала мы учимся летать по чутью; затем, когда мы уже знаем, что такое правильный и неправильный полет на самолете, мы иногда поглядываем на приборы, чтобы проверить, правильно ли идет машина.
Позднее, научившись пользоваться приборами, полеты можно будет производить исключительно по приборам и с большой точностью.
Рис. 103. Надо взять за правило не начинать взлета с холодным мотором, а подогревать его до температуры, требуемой данным мотором и горючим, а затем, дав полный газ открытием дросселя, мы проверяем, развивает ли мотор полную мощность. Тахометр (счетчик оборотов) укажет вам, делает ли коленчатый вал двигателя необходимое число оборотов в минуту. Число оборотов в минуту зависит от типа мотора. Как только мы открываем дроссель в начале подъема, самолет набирает поступательную скорость; указатель скорости (рис. 104) покажет вам скорость, с которой частицы воздуха обтекают самолет. Зная, какова теоретическая посадочная скорость данного самолета, вы не должны допускать, чтобы в полете указатель скорости показывал вам скорость меньше посадочной. Когда самолет поднимается на большую высоту, указатель скорости покажет вам поступательную скорость не точно, а немного преуменьшив ее.
Если фактическая скорость самолета 163 км/час, указатель скорости на высоте 300 м покажет вам 160 км/час.8
Рис. 105. Альтиметр (высотомер) покажет вам высоту, на которой вы летите. Указываемая высота может быть или высотой над уровнем моря или высотой над уровнем того места, с которого вы взлетели, смотря по тому, как была установлена стрелка высотомера. Позднее вы увидите, что когда мы летим из одного места в другое, то, чтобы получить правильное представление о высоте, надо учесть поправку на разность барометрического давления в этих точках местности.
Летайте «по чутью» и проверяйте себя по приборам. Однако если вы летите в облаках или в тумане, когда вы не видите земли, придется дать как раз обратный совет.
Тренировку и полете этого рода я проведу с вами позднее, на самолете, оборудованном необходимыми для этой цели приборами. Затем последует совет — летайте по приборам, доверяйтесь приборам и забудьте «чувство управления». Странно, не правда ли?
Если вы забудете этот совет II попробуете лететь в тумане и «по чувству» и по приборам, через несколько минут вы попадете в неприятное положение. потому что в таком полете «чувство» пилота и показания приборов не всегда согласуются. Потребовались многие годы практики, особенно полетов в плохую погоду, чтобы накопить действительные знания, которые позволили определить соотношение между тем, что называется «чувством» пилота, и тем, что «чувствует» прибор.
Самый смелый летчик необязательно будет самым хорошим летчиком.
Рис. 106. Нормальный штопор. Как и при потере скорости, крылья самолета встречают воздух под очень большим углом, вследствие чего теряется подъемная сила. Прежде чем вы начнете летать самостоятельно, вы должны научиться делать штопор, намеренно вводя самолет в это положение и затем выравнивая его. Управлять современным самолетом в штопоре легко. Для практики в штопоре мы поднимаемся выше, например, на 900—1200^. Сначала вы даете самолету потерять скорость точно так, как было показано на рис. 100. Затем, если вы хотите войти в левый нормальный штопор, то как только нос самолета начнет опускаться, нажмите левую педаль до отказа и тяните ручку до отказа на себя. В результате хвост и нос самолета начнут вращаться вокруг центра тяжести самолета и будут описывать конус, как показано на рис. 107. Вы можете выйти из штопора в любой момент, двигая ручку вперед и нажимая противоположную педаль, т. е. чтобы остановить левый штопор, дайте ручку вперед и нажимайте на правую педаль. Как только самолет перестанет штопорить, он окажется в положении очень крутого планирования, из которого вы выйдете в нормальный горизонтальный полет так же, как вы это делаете при потере скорости. Когда самолет перестанет штопорить, вам не надо стараться выровнять его слишком быстро; в этом случае вы рискуете опять сорваться в штопор, прежде чем наберете достаточную скорость. С другой стороны, если вы дадите самолету пикировать под очень крутым углом в течение слишком долгого времени, он разовьет очень большую скорость, и в результате при выходе из пикирования крылья будут испытывать чересчур большое напряжение. Рекомендуется, чтобы в момент выравнивания самолета скорость его была равна приблизительно нормальной крейсерской скорости самолета.
После того как я покажу вам штопор и вывод из него, вы будете практиковаться не в произвольном штопоре, а в точно рассчитанном. Это значит, что вы заставите самолет потерять скорость, когда его нос будет направлен в некоторую определенную сторону, введете его в нормальный штопор и выведете из штопора после того, как самолет сделает определенное число витков; при этом вы произведете вывод самолета из штопора не только с вышеупомянутой скоростью, но и в том же определенном направлении, с которого вы начали потерю скорости, предшествовавшую штопору.
Практикуясь в штопоре, мы всегда должны выходить из него на высоте не ниже 500 м. Это— одно из правил, которые надо соблюдать. Надеюсь, что и позднее, при самостоятельной практике в штопоре, вы будете следовать этому правилу; кроме того, сначала дайте самолету сделать полный виток во время штопора, затем выровняйте машину; когда вы овладеете умением выполнять один виток, можете попробовать произвести уже два или три витка и затем выходить из штопора.
Практика нормального штопора будет подобна практике потери скорости: он выполняется с работающим или выключенным мотором. Поднимемся и попробуем проделать это.
Рис. 108. Горизонтальный полет на втором режим е. Приходилось ли вам идти по тонкому льду, ожидая, что вот-вот он провалится под вами? Такое же ощущение испытывается и при полете на втором режиме. Полет на втором режиме происходит с помощью регулирования дросселя с одновременным подниманием носа самолета над горизонтом, а затем регулируются обороты мотора ровно настолько, чтобы самолет не терял высоты, продолжая полет с минимальной скоростью. Полет на втором режиме развивает чувство управления. Потребуется небольшой навык, чтобы держать самолет на той же самой высоте на минимальной скорости. Это полезный маневр, но применять его надо только на большой высоте, с тем, чтобы у нас была гарантия выровнять самолет, если он вдруг окончательно потеряет скорость.
Берите управление, отрывайтесь, поднимитесь до 600 м и сбавьте газ до крейсерской скорости. Вы уже знаете, что мы, летая на самолете, не все время используем полную мощность мотора, как при подъеме. Теперь мы на высоте 600 м. Я вижу, что вы постепенно сбавляете обороты мотора и одновременно опускаете нос самолета.
Теперь пристально следите за мной: мы полетим на оборотах, необходимых для самой минимальной поступательной скорости, и попытаемся не терять высоты. Вы держите управление слишком сильно. Держите его свободнее. Я хочу только, чтобы вы чувствовали управление, когда я буду первый раз показывать вам то, что вы сделаете после сами. Я уменьшаю обороты мотора ниже крейсерской скорости настолько, чтобы это уменьшение заставило нос самолета опуститься ниже горизонта. Когда это наступит, я постепенно тяну ручку на себя, поднимая нос самолета над горизонтом, и в то же время увеличиваю обороты мотора настолько, чтобы поддержать самолет на той же высоте под наибольшим углом атаки II при возможно малой поступательной скорости.
При таком полете вся мощность мотора, какой бы она ни была для различных самолетов, поглощается лобовым сопротивлением вследствие большого угла атаки. Для подъема не хватает мощности мотора; поэтому, если нам случится попасть в нисходящий воздушный поток, самолет несколько потеряет высоту. Заметили ли вы, пока я с вами говорил, как самолет несколько раз проваливался из-за таких потоков и как каждый раз, когда происходило это проваливание, я немного открывал дроссель, давая самолету возможность немного подняться, чтобы поддержать нужную мне высоту. Затем я привожу дроссель обратно в то положение, в котором он был в начале нашего горизонтального полета на втором режиме. Теперь вы должны попрактиковаться в этом со мной. Не трогая управление или дроссель, я буду вам давать все поправки через переговорную трубку.
Рис. 109, А и В. Планирование на втором режиме подобно горизонтальному полету на втором режиме, за исключением того, что при планировании самолет проваливается. Это значит, что он не держит высоты и не соблюдает нормального угла планирования. Воздух встречается с крыльями под большим углом атаки, как показано на фиг. B
Для того чтобы ввести самолет в планирование на втором режиме, следует уменьшить скорость ровно настолько, чтобы нос самолета был в том положении, в каком ему полагается быть при горизонтальном полете с потерей скорости. Затем следует еще уменьшить число оборотов мотора, поднимая вместе с тем носовую часть, и самолет начнет постепенно проваливаться. Это дает нам возможность ощущать вялость управления, которая показывает, что самолет близок к потере скорости.
Рис. 110. «Колокол» (падение на хвост). На полном газу мы набираем максимальную горизонтальную скорость, ведя самолет с минимальным углом атаки. Если мы теперь резко потянем ручку на себя, поднимая нос самолета почти до вертикального подъема, — что возможно только на очень короткий промежуток времени, — самолет очень быстро потеряет скорость и перестанет подниматься, как в положении А. Через мгновение он пойдет вниз настолько быстро, что будет казаться, что мы висим на привязных ремнях. Путь самолета будет таким, как он показан на рисунке. Как только самолет пройдет положение В, он по инерции попадет в положение С, при котором будет находиться в «отрицательном пикировании». Когда мы плавно потянем ручку, самолет из положения С перейдет в положение D, одновременно быстро набирая скорость. Вывод продолжается тем же способом, как и при нормальной потере скорости. Скорость при окончательном выводе не должна быть выше крейсерской скорости самолета.
Самолеты различных типов так же индивидуальны, как и различные, лошади, и ведут себя так же различно. В первое время летайте на новом для вас самолете особенно осторожно.
---
7 У нас вывод самолета из штопора разрешается на высоте не ниже 600 м. — Ред
8 На больших высотах поправка становится очень значительной, и при навигационных расчетах ее нужно учитывать. —Ред.
Сергій Прокопенко:
VII МОТОР
Я знаю, что вам хочется поскорее совершить свой первый самостоятельный полет, и я верю, что вы справитесь с этой задачей. Но прежде чем позволить вам этот полет, я считаю полезным, чтобы вы узнали побольше о коне, который возит вас по воздуху, т.е. о моторе.
Когда самолет движется с известной поступательной скоростью, воздух оказывает ему определенное сопротивление, называемое лобовым сопротивлением. Лобовое сопротивление преодолевается тягой воздушного винта. Эта тяга создается мотором, заставляющим винт делать известное число оборотов в минуту. Это означает, что мотор производит определенную работу, передаваемую винту.
Рис. 111. Энергия может быть получена в различных формах. Водопад представляет в конечном счете скрытую форму тепловой энергии. Эту скрытую в водопаде энергию мы не можем использовать в форме теплоты, но мы можем использовать ее для приведения в движение водяной турбины, установленной на нижнем уровне водопада.
Чем значительнее высота падения или разница между обоими уровнями и чем большее количество воды протекает в 1 минуту, тем больше энергии мы можем уловить. Чтобы получить энергию, необходимую для движения нашего самолета в воздухе, мы не можем взять с собой водопад, но мы можем взять бензин и использовать скрытую в нем энергию.
Рис. 112. Если мы поднимем 1 кг на высоту 1 м в течение 1 секунды, мы произведем работу, которую принято считать за единицу мощности, называемую килограммометром. Произвести эту работу можно, только израсходовав определенное небольшое количество энергии.
Если мы вместо 1 кг поднимем на 0,3 м в секунду 250 кг, то мы выполним работу, равную одной лошадиной силе (рис. 113). На рисунке для большей наглядности в качестве единицы измерения дан вес лошади, но не ее тяговая мощность.
Если вы будете тащить нагруженную тележку и между вашей рукой и тележкой будет находиться динамометр, то вы всегда сможете определить, какую мощность вы затратили независимо от скорости и пройденного расстояния. Если динамометр показывает 24 кг, а вы прошли 30 м в 2 минуты, то вы развили немного более 0,08 лошадиной силы. Однако, когда вы достигнете участка В—С, тяга становится равной 48 кг, а к концу 2 минут вы пройдете расстояние только в 15 м, что означает, что вы развили ту же мощность, что и в предыдущем случае.
Бензиновый мотор превращает тепловую энергию, образующуюся при сгорании бензина, в доступную для использования энергию на коленчатом валу. Мы измеряем вес с помощью основной единицы веса — килограмма, а длину — метрами. Мерой тепловой энергии является большая калория, равная количеству тепла, необходимого для увеличения температуры одного килограмма дистиллированной воды на один градус (рис. 116).
Рис. 114. Если мы поднимем 75 кг на высоту 1 м в 1 секунду, то снова совершим работу, равную одной лошадиной силе, как показано на рисунке.
На рис. .115 показано, как можно измерять лошадиную силу или любую ее долю.
Тепловая энергия бензина превращается в механическую энергию сжиганием в цилиндрах мотора паров бензина, смешанного с воздухом. Пары бензина, сгорая в камере цилиндра, расширяются и толкают поршень от головки цилиндра. Прямолинейное движение поршня превращается во вращательное движение шатунами и коленчатым валом, передающееся в свою очередь воздушному винту.
В современном четырехтактном бензиновом моторе каждый взрыв в каждом из цилиндров происходит через два полных оборота коленчатого вала.
Рис. 117. Впускной клапан открывается как раз тогда, когда поршень начинает двигаться от клапана. Во время этого движения (хода) поршня выпускной клапан закрыт и смесь воздуха и бензина стремительно поступает в цилиндр, заполняя все свободное пространство.
Мы говорим, что эта смесь всасывается поршнем, хотя на самом деле смесь вталкивается в цилиндр атмосферным давлением: оно и понятно, так как движение поршня понижает давление внутри цилиндра по сравнению с атмосферным.
Рис. 118. Как только поршень закончит ход всасывания, впускной клапан закрывается (выхлопной клапан остается закрытым), и поршень начинает ход сжатия. Поршень двигается по направлению к закрытым клапанам, причем в этот момент цилиндр заполнен смесью паров бензина с воздухом.
Рис. 119. В конце хода сжатия смесь паров бензина сжимается до такой степени, что на дно поршня и на всю поверхность цилиндра, окружающую сжатую смесь, оказывает давление, равное приближенно 9—11 атмосферам.9 Это давление в разных моторах различно, в зависимости от их конструкции. По окончании хода сжатия смесь взрывается искрой от запальной свечи; в этот момент горящие пары бензина оказывают давление, равное приближенно 40—45 атмосферам, и толкают поршень, передавая, таким образом, энергию на коленчатый вал. Вслед за рабочим ходом поршня выпускной клапан открывается как раз перед тем, как поршень достигнет нижней мертвой точки (рис.120). Из открытого выпускного клапана горящая смесь вырывается во внешнюю атмосферу со скоростью до 40— 50 м/сек.
В момент вспышки паров бензина давление, оказываемое горящим газом, значительно больше, чем и конце хода сжатия. Когда поршень движется обратно, первоначальное давление, имевшееся в момент воспламенения газовой смеси, начинает падать и в конце рабочего хода поршня становится гораздо меньшим, чем первоначальное давление, которое было равно 4—5 атмосферам. Рассчитывая мощность мотора, мы берем среднее действительное давление горящих паров бензина, которое представляет собой среднюю величину между максимальным давлением в начале рабочего хода поршня и минимальным давлением в конце этого хода.
Рис. 121. Индикаторная мощность—это в сущности не что иное, как работа в килограммометрах, которую мотор может произвести в секунду; или другими словами, не что иное, как число больших калорий, израсходованных и превращенных в работу в течение 1 секунды.
Рисунок иллюстрирует формулу, определяющую индикаторную мощность. Существует известная разница между индикаторной мощностью и действительной мощностью, которую мы измеряем на конце коленчатого вала. Последняя мощность меньше, чем индикаторная, так как за время передачи энергии расширяющейся газовой смеси от поршня на коленчатый вал часть ее поглощается при преодолении механического трения движущихся частей мотора. Чем выше действительная мощность данного мотора, тем выше коэффициент его полезного действия. Эффективная мощность не вычисляется, а определяется путем испытания мотора в условиях его работы.
Среднее эффективное давление в цилиндрах мотора в значительной мере зависит от веса введенной в них бензиновой смеси, от правильной пропорции бензина и воздуха, необходимой для полного сгорания смеси, и от степени сжатия: чем выше степень сжатия, тем больше и среднее эффективное давление. Степень сжатия ограничивается качеством сжигаемого горючего; это значит, что в моторах с более высокой степенью сжатия, в которых бензиновая смесь сжимается в камере сгорания под очень высоким давлением, следует, в целях предупреждения взрыва, пользоваться горючим с более высоким октановым числом (об этом будет речь ниже).
Рис. 122. В то время как смесь паров бензина сжимается в цилиндре, ее температура поднимается, примерно, до 425° С. В момент взрыва температура смеси поднимается до 1925° С, а когда поршень приближается к концу рабочего хода, температура падает до 1035°
С. Из всей тепловой энергии бензина в моторе в форме механической энергии используется только 42%. Остальные 58% выбрасываются наружу через выпускной клапан и излучаются через ребра цилиндров в атмосферу. Но даже эти 42% тепловой энергии не могут быть пол-
ностью превращены в современном моторе в механическую энергию на конце коленчатого вала, так как 12% поглощаются при сжатии газовой смеси и около 4% теряется при преодолении механического трения. Таким образом, для нашей цели остается всего 26%. Когда мы насадим винт на носок коленчатого вала, то потеря энергии еще более увеличивается, так как коэффициент полезного действия винта только немногим превышает 80% (это будет объяснено ниже); вследствие этого действительная тепловая энергия бензина, передаваемая в форме силы тяги винта, равняется всего 20% всей тепловой энергии бензина.
Рис. 123. В то время как мощность мотора в основном зависит от факторов, показанных на рис. 121, существует много других факторов, определяющих силовую отдачу каждого данного мотора. Одним из этих факторов является надлежащее распределение смеси во всех цилиндрах, при минимальных потерях от трения смеси о стенки всасывающего трубопровода. Я упоминаю об этом только для того, чтобы обратить ваше внимание на то, что хотя смесь и находится в газообразном состоянии и является летучей, все же она обладает известной вязкостью; эта вязкость в свою очередь вызывает большее или меньшее трение о стенки всасывающего трубопровода, в результате
чего и получается некоторое замедляющее воздействие на смесь во время ее поступления в камеру сгорания.
Объем смеси, поступающей в цилиндр, всегда весит меньше, чем он весил в тот момент, когда смесь выходила из карбюратора. Эта разница определяет коэффициент наполнения мотора.
Рис. 124, А. Смесь, поступающая в цилиндры мотора, состоит из паров бензина и воздуха, смешанных между собой в определенной (весовой) пропорции. Соотношение бензина и воздуха в смеси может изменяться и регулироваться с таким расчетом, чтобы обеспечить полное сгорание. С повышением температуры любой смеси (рис. 124, В) ее объем увеличивается. Поэтому при одинаковых объемах смесь, имеющая более низкую температуру, будет более тяжелой. Это следует помнить при работе с бензиновым мотором. Если мотор перегрет, что означает также и перегрев всасывающего трубопровода, то вес готовой смеси, поступающей в цилиндры, будет меньше, что приведет к потере мощности мотора.
Рис. 125. На этом рисунке вы ясно можете увидеть, как отражается на мощности мотора соотношение бензина и воздуха в смеси. Одна весовая часть бензина, смешанная с 20 частями воздуха, даст бедную смесь, что и скажется в виде понижения мощности мотора до минимума. Если это соотношение будет изменено до 1 к 8,— что явится самой богатой смесью, — то мощность мотора также понизится, так как в этом случае в смеси будет недостаточно воздуха, т. е. слишком мало кислорода для обеспечения полного процесса сгорания. Часть бензина выбрасывается нарубку через выхлопной клапан. На том же рисунке показаны изменения мощности мотора при разных смесях,
от самой бедной до самой богатой, и воздействие этих смесей на мощность мотора.
Рис. 126. Когда горючая смесь всасывается в цилиндр мотора, она заполняет все пространство Л, как только поршень закончит всасывающий ход. В конце сжимающего хода газовая смесь сжимается до наименьшего объема В. Отношение между объемами А и В дает степень сжатия данного мотора. Чем выше степень сжатия, тем больше единиц тепла используется для данной работы. Другими словами, при более высокой степени сжатия мотор работает о большим коэффициентом полезного действия.
Чтобы показать влияние степени сжатия на мощность мотора, приведем следующий пример: мотор, имеющий степень сжатия, равную пяти, развивает 114 л. с. при расходе горючего 0,24 кг на 1 л. с./час (удельный расход горючего). Если мы увеличим степень сжатия этого же мотора до семи, то мощность его достигнет 135 л. с. при удельном расходе горючего 0,20 кг на 1 л. с./мс. Другими словами, мотор мощностью 135 л. с. будет сжигать 36 л бензина в час вместо 36,5 л, которые сжигались этим же мотором при меньшей степени сжатия и мощности всего в 114^. с. Степень сжатия значительно ограничивается детонационными качествами горючего, о чем будет сказано ниже.
Рис. 127. Соотношение бензина и воздуха в смеси должно поддерживаться все время в пропорции, указанной на рис. 125 и являющейся наиболее выгодной для развития надлежащей мощности мотора. Если бы мотор работал постоянно на земле и на одной и той же высоте, он всасывал бы для смеси воздух, обладающий практически постоянной плотностью, что означает постоянный вес на данный объем. Но авиамотор работает в полете на различных высотах, имеющих различную плотность воздуха; вследствие этого соотношение бензина и воздуха в смеси будет изменяться, если не поддерживать требуемого соотношения ручным способом или автоматически. Плотность воздуха
уменьшается с увеличением высоты и на высоте 5 400 м равна половине плотности, наблюдаемой на уровне моря. Если мотор работает на уровне моря и без всяких приспособлений для регулирования состава смеси, а затем будет подниматься на все большую и большую высоту, то на высоте 500 м смесь начнет обогащаться и на высоте 1000 м окажется значительно более богатой, чем была на уровне моря. Другими словами, полное сгорание будет невозможно, так как смесь будет содержать слишком много частиц бензина и недостаточно частиц воздуха. Это вызовет не только сильное уменьшение мощности мотора, но и сгорание значительного количества горючего не внутри мотора, а в наружной атмосфере, куда оно будет выбрасываться через выхлопные клапаны.
Надлежащее соотношение горючего и воздуха в смеси можно поддерживать либо путем уменьшения притока горючего, поступающего из карбюратора (рис. 127, А), либо подачей во всасывающий трубопровод большего количества воздуха, как показано на рис. 127, В. В первом случае уменьшение притока горючего достигается уменьшением атмосферного давления над поверхностью горючего в карбюраторе; это уменьшение атмосферного давления зависит от того, закрыто ли малое или большое отверстие или же оба.
Когда оба отверстия закрыты, налицо условия абсолютно бедной смеси. На рис. 125 показано приспособление, регулирующее состав смеси. По своему устройству оно напоминает клапан; с помощью этого устройства можно регулировать атмосферное давление в поплавковой камере карбюратора, закрывая клапан совсем или же открывая его в требуемой степени, если для данной высоты необходима более богатая смесь.
Когда регулирование состава смеси производится вручную, как это бывает в большей части маломощных моторов, следует установить дроссель в определенное положение и заметить на счетчике оборотов (тахометре) число оборотов коленчатого вала в минуту. Затем начинают понижать содержание бензина в смеси до тех пор пока число оборотов коленчатого вала, указываемое тахометром, не начнет падать. Тогда следует снова начать увеличивать содержание бензина в смеси, пока тахометр не начнет показывать то же число оборотов в минуту, что и в начале регулировки.
При моторе обычного типа вы сможете регулировать содержание смеси для наибольшей мощности на данной высоте; однако, с увеличением высоты будет наблюдаться постоянное уменьшение мощности мотора, что обусловливается уменьшением плотности воздуха. Это уменьшение мощности идет более быстро, чем уменьшение плотности воздуха. На каждый килограмм горючего, сжигаемого мотором на уровне моря, требуется 15 кг воздуха. На высоте 5400м вес количества воздуха, всасываемого в цилиндры, будет равняться половине веса воздуха, всасываемого на уровне моря, так как плотность воздуха на этой высоте понизится вдвое. Если мы хотим сохранить наилучшее соотношение бензина и воздуха в смеси, мы должны при таком разреженном воздухе сжечь не 1 кг горючего, а только 0,5 кг. Поэтому, если мотор работает с максимальной нагрузкой в условиях разреженного воздуха, он не может развить ту же мощность, что на уровне моря. Если же на данной высоте мы будем поддерживать во всасывающих трубопроводах то же давление, какое было на уровне моря, то мотор сможет сжечь то же количество горючего, что и на уровне моря, развивая ту же мощность. А если создать давление превышающее давление атмосферы на уровне моря, то на больших высотах можно поддерживать даже большую мощность. Это достигается с помощью нагнетателя, с которым мы познакомимся несколько позже.
---
9 Т. е. давление в 9 – 11 раз больше нормального атмосферного давления. —Ред.
Сергій Прокопенко:
VIII ВИНТ
Поступательная скорость самолета обеспечивается тягой винта. Именно эта тяга преодолевает лобовое сопротивление (сопротивление воздуха), действующее в направлении, обратном пути полета. Винт состоит из двух или трех лопастей, в зависимости от типа мотора и самолета, на которых он должен работать. Профиль каждой лопасти винта подобен профилю крыла самолета; таким образом, винт представляет собой крыло, которому мотор придает вращательное движение. Лопасти винта расположены под углом, образуемым лопастями и воображаемой плоскостью, перпендикулярной валу мотора. Этот угол больше всего около втулки винта и постепенно уменьшается по направлению к концу лопасти (рис. 128). Угол при сечении 1 больше, чем угол при сечении 2. Угол при сечении 2 больше, чем угол при сечении 3.
Когда воздушный винт вращается мотором, он врезается в воздух и действует точно так же, как винт, ввинчиваемый в более плотную среду. При каждом обороте винта его наклонные лопасти рассекают воздух, развивая силу, которую мы называем тягой; результатом ее является поступательное движение на определенное расстояние, зависящее от угла установки лопастей и от диаметра винта: Если винт вращается в прочной среде, как, например, винт, ввинчиваемый в дерево, то он действует без скольжения, и расстояние, пройденное за один оборот винта, будет равно теоретическому шагу винта.
Но поскольку винт вращается в воздухе, имеется некоторое скольжение, а потому действительно пройденное расстояние меньше теоретического шага винта. Как видно из рис. 128, если бы не было скольжения, винт за один оборот мог бы пройти от точки А до точки С, но так как исключить скольжение нельзя, то истинный шаг винта, называемый поступью, будет от точки А до точки В. За два оборота винт пройдет расстояние А —D. Это скольжение является теоретическим скольжением, т. е. имеет место, когда винт работает наилучшим образом: лопасти рассекают воздух под таким небольшим углом, что при минимальном лобовом сопротивлении получается максимальный шаг. Чем меньше теоретическое скольжение, тем выше коэффициент полезного действия винта. В современной практике во время полета самолета величина скольжения во многих случаях будет зависеть от того, насколько вы сможете предвидеть, что будет причиной большого скольжения. Как вы увидите далее, если самолет направлен вверх под углом, большим, чем он может взять, то создается очень большое скольжение с соответствующей потерей мощности и нежелательным уменьшением скорости самолета.
Чтобы понять работу винта, что интересно само по себе, я попрошу вас представить себе следующее.
Теоретическое расстояние, которое винт проходит за один оборот, называется теоретическим шагом. На рис. 129 вы можете видеть, что теоретический шаг изменяется в зависимости от угла и диаметра лопастей, как сказано выше. Винт, имеющий диаметр 3 м, с лопастями, поставленными под углом 20°, пройдет за один оборот около 198 см (А—В), при других же углах— расстояния А—С и А—D.
Рис. 130. На рисунке самолет заторможен в положении /, но предполагается, что мотор работает на полном газу. Винт увлекает большое количество воздуха, отбрасывая его назад. Частицы воздуха, проходя мимо лопастей винта, стремятся двигаться в направлении, указанном на рис. 130. Когда самолет стоит на месте, его вращающийся винт встречается с воздухом под максимальным углом атаки, который резко разнится от самого выгодного угла. Когда самолет набирает скорость на земле до взлета (II) и его лопасти врезаются в воздух, отбрасывание воздуха назад уменьшается, и угол, под которым лопасти встречаются с воздухом, тоже уменьшается. Во время подъема (III) поступательная скорость самолета больше, чем скорость до взлета (II). Поэтому лопасти винта встречаются с воздухом под меньшим углом атаки, и если затем самолет летит на большой скорости, то этот угол доходит до минимума или приближается к наиболее выгодному углу атаки винта, причем частицы воздуха проходят мимо лопастей винта в направлении, показанном под цифрой IV. Теория винта весьма сложна, и наглядный рисунок может оказаться весьма полезным для ее уяснения.
Рис. 131. Винтом с постоянным шагом называется винт, лопасти которого закреплены под определенным углом; винтом именно этого типа мы и будем пользоваться на данном этапе вашей подготовки.
Работа, выполняемая винтом, измеряется умножением его тяги на число метров, пройденных самолетом в секунду. Таким образом, если самолет двигается со скоростью 60 м/сек (что составляет около 215 км/час) и тяга винта на этой скорости равна 400 кг, работа винта в килограммометрах будет равна 24 000. Если мы разделим 24 000 на 75, то получим полезную мощность винта в лошадиных силах. В приведенном случае эта мощность равняется, примерно, 320 л. с. Ввиду того что нормальный коэффициент полезного действия винта равен приблизительно 80%, мотор должен передавать на винт около 400 л. с.
Нормальное скольжение винта, которое мы условно приняли за 20%, остается неизменным только при определенной скорости полета. На рисунке самолет в положении А при полете на крейсерской скорости имеет нормальное скольжение винта. На пологом подъеме, который показан на рисунке под буквой Б, скольжение останется нормальным, если мы слегка увеличим мощность мотора. В положении С приходится для сохранения нормального скольжения винта снова увеличить мощность мотора. С другой стороны, если самолету придется совершать подъем под более крутым углом, как это показано под буквой 1), и в этот момент дроссель мотора будет широко открыт (а это означает, что дальнейшее увеличение мощности мотора невозможно), то скорость подъема будет меньшей, чем в случае, показанном под буквой С, так как в положении D скольжение винта увеличится до 30%. Под буквой Е показан самолет, летящий под чрезвычайно большим углом, но уже не углом подъема, а углом относительно земли, так как в этом положении самолет прекратил подъем и на мгновение теряет всю свою поступательную скорость и устойчивость.
Навігація
Go to full version