Удельная энергия самолета

Удельная энергия самолета - это форма удельной энергии, самолетов и ракет применяемая для анализа траектории . Он представляет собой совокупную кинетическую и потенциальную энергию транспортного средства в любой момент времени. Это полная энергия транспортного средства (относительно поверхности Земли) на единицу веса транспортного средства. Будучи независимым от массы транспортного средства, он представляет собой мощный инструмент для проектирования оптимальных траекторий. Удельная энергия самолета очень похожа на удельную орбитальную энергию, за исключением того, что она выражается как положительная величина. Нулевое значение удельной энергии самолета представляет собой самолет, покоящийся на поверхности Земли, и это значение увеличивается с увеличением скорости и высоты. Как и в случае с другими формами удельной энергии, удельная энергия самолета является интенсивным свойством и выражается в единицах длины, поскольку она не зависит от массы транспортного средства.

Приложения

В области оптимизации траектории эта концепция используется с 1950-х годов в форме энергетического анализа. В этом подходе удельная энергия определяется как одно из динамических состояний задачи и является наиболее медленно меняющимся состоянием. Все остальные состояния, такие как высота и угол траектории полета, аппроксимируются как бесконечно быстрые по сравнению с конкретной энергетической динамикой. Это предположение позволяет найти решение оптимальных траекторий в относительно простой форме.

Удельная энергия рассчитывается как полная энергия (как определено выше относительно поверхности Земли), деленная на массу транспортного средства. Это ключевой элемент в работе самолетов и ракет. Для ракеты, летящей вертикально (в вакууме), это апогей , который достигнет ракета.

Энергия, специфичная для самолета, широко используется в теории энергии и маневренности, определяющей тактику современных воздушных боев. Основная цель ACM (воздушного боевого маневрирования) — поддержание оптимальной энергии, характерной для самолета. Скорость позволяет самолету потенциально перехитрить противника, а высоту можно преобразовать в скорость, а также обеспечить увеличенную дальность действия управляемых боеприпасов (из-за более низкой плотности воздуха и, следовательно, меньшего сопротивления при любой заданной скорости ). Такие самолеты, как F-16 Fighting Falcon, были разработаны с учетом оптимизации в соответствии с теорией энергетической маневренности, позволяющей самолету как можно быстрее набирать специфическую для самолета энергию.