Полетный конверт

В аэродинамике конверт полета , конверт обслуживания или конверт производительности самолета относится или космического корабля к возможностям конструкции с точки зрения воздушного коэффициента и коэффициента нагрузки или плотности атмосферы, часто упрощаемых на высоту. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Термин несколько свободно применяется и также может ссылаться на другие измерения, такие как маневренность. Например, когда самолет выдвигается, например, погружая его на высоких скоростях, говорят, что она летает «за пределами конверта», что считается довольно опасным. Во время программ испытаний транспортных средств полетный конверт просто означает, что часть самолетов или возможностей проектирования космического корабля, которые уже были успешно протестированы, и, следовательно, перешли от теоретических или спроектированных возможностей в продемонстрированные/сертифицированные возможности.

Полетный конверт является одним из ряда связанных терминов, которые используются аналогичным образом. Это, пожалуй, самый распространенный термин, потому что он самый старый, впервые используется в первые дни испытательного полета. Он тесно связан с более современными терминами, известными как дополнительная сила и сюжет для собак , которые являются разными способами описания конверта полета самолета. Кроме того, этот термин был расширен по объему вне области инженерии, чтобы соответствовать строгим ограничениям, в которых будет происходить событие или, в более общем плане, к предсказуемому поведению данного явления или ситуации, и, следовательно, его «огибающей полета ".

Дополнительная сила

Дополнительная мощность или конкретная избыточная мощность , ^{[ 3 ]} является очень основным методом определения конверта полета самолета. Он легко рассчитывается, но в качестве недостатка не очень много рассказывает о фактической производительности самолета на разных высотах.

Выбор любого конкретного набора параметров будет генерировать необходимую мощность для конкретного самолета для этих условий. Например, Cessna 150 на высоте 2500 футов (760 м) и скорости 90 миль в час (140 км/ч) нуждается в 60 лошадиных силе (45 кВт), чтобы летать прямо и ровно. C150 обычно оборудован двигателем с 100-сильным (75 кВт), поэтому в данном конкретном случае плоскость имеет 40 лошадиных сил (30 кВт) дополнительной мощности. В общем плане это очень небольшая дополнительная мощность, 60% мощности двигателя уже используется, просто сохраняя самолет в воздухе. Остаток 40 л.с. - это все, что самолет должен маневрировать, что означает, что он может подниматься, поворачивать или ускорить лишь небольшое количество. Чтобы поместить это в перспективу, C150 не мог поддерживать поворот 2 г (20 м/с), что потребовало бы минимум 120 лошадиных сил (89 кВт) при тех же условиях.

Для тех же условий для истребителя -истребителя может потребоваться значительно больше мощности из -за того, что их крылья предназначены для высокой скорости, высокой ловкости или обоих. Для достижения аналогичной производительности может потребоваться 10000 лошадиных сил (7,5 МВт). Однако современные реактивные двигатели могут обеспечить значительную мощность с эквивалентом 50 000 лошадиных сил (37 МВт), которые не являются нетипичными. При таком количестве дополнительной энергии самолет может достичь очень высокой максимальной скорости подъема , даже подняться прямо вверх, сделать мощные постоянные маневры или летать на очень высоких скоростях.

Сюжет для собак

Оболочка высоты ( диаграмма HM ). Контур является коэффициентом нагрузки.

Оболочная конверт поворота, описанная на диаграмме EM (участок для собак). Контур является конкретной избыточной мощностью.

Сюжет для собак обычно показывает связь между скоростью на уровне полета и высоте, хотя другие переменные также возможны. Это требует больше усилий, чем дополнительное расчет мощности, но, в свою очередь, предоставляет гораздо больше информации, такой как идеальная высота полета. Сюжет, как правило, выглядит как перевернутый U и обычно называют сюжетом для собак из-за его сходства с питомником (иногда известным как «собака» на американском английском). Диаграмма справа показывает очень упрощенный график, который должен использоваться для объяснения общей формы графика.

Внешние края диаграммы, конверт, показывают возможные условия, которые самолет может достигать прямого и ровного полета. Например, самолет, описанный черной высотой конвертом справа, может летать на высотах до 52 000 футов (16 000 м), после чего более тонкий воздух означает, что он больше не может подниматься. Самолет также может лететь до Mach 1.1 на уровне моря, но не быстрее. Эта внешняя поверхность кривой представляет собой состояние нулевой экстра . Вся область под кривой представляет собой условия, в которых плоскость может летать с запасной мощностью, например, этот самолет может летать со скоростью 0,5 на высоте 30 000 футов (9 100 м), используя менее полную мощность.

В случае высокопроизводительных самолетов, включая бойцов, эта линия «1-G», показывающая прямо и уровне, дополняется дополнительными линиями, показывающими максимальную производительность при различных нагрузках G. На диаграмме справа зеленая линия представляет собой 2-G, синюю линию 3-G и т. Д. F -16 Fighting Falcon имеет очень небольшую площадь чуть ниже Маха 1 и близко к уровню моря, где он может поддерживать 9-g-поворот.

Летать за пределами конверта возможна, поскольку он представляет только состояние прямо и уровня. Например, дайвинг самолета обеспечивает более высокую скорость, используя гравитацию в качестве источника дополнительной мощности. Аналогично большую высоту можно достичь, сначала ускоряясь, а затем став баллистическим, маневр, известный как восхождение на зум .

Скорость остановки

Все самолеты с фиксированным крылом имеют минимальную скорость, с которой они могут поддерживать уровень полета, скорость стойла (левая предельная линия на диаграмме). По мере того, как самолет набирает высоту, скорость прилавка увеличивается; Поскольку крыло не становится большим, единственный способ поддержать вес самолета с меньшим количеством воздуха - это увеличение скорости. Хотя точные цифры будут сильно варьироваться от самолета к самолету, характер этих отношений, как правило, одинаков; Построенный на графике скорости (оси x) против высоты (ось Y), он образует диагональную линию.

Потолок обслуживания

Неэффективность в крыльях также делает эту линию «наклоном над» с увеличением высоты, пока она не станет горизонтальной, и дополнительная скорость не приведет к увеличению высоты. Эта максимальная высота известна как потолок обслуживания (верхняя предельная линия на диаграмме) и часто цитируется для производительности самолета. Область, где высота для данной скорости больше не может быть увеличена при уровне полета, известна как нулевая скорость подъема и вызвана тем, что подъем самолета становится меньше на более высоких высотах, пока она больше не превышает тяжести .

Максимальная скорость

Правая сторона графика представляет максимальную скорость самолета. Обычно это наклоняется так же, как линия киоска из -за сопротивления воздуха, становится ниже на более высоких высотах, вплоть до точки, когда увеличение высоты больше не увеличивает максимальную скорость из -за отсутствия кислорода для кормления двигателей.

Необходимая мощность изменяется почти линейно с высотой, но природа сопротивления означает, что она варьируется в зависимости от скорости - другими словами играть значительную роль.

Диаграмма коэффициента скорости против нагрузки

Диаграмма скорости в зависимости от коэффициента нагрузки (или диаграмма VN) - это еще один способ показать ограничения производительности самолета. Это показывает, сколько коэффициента нагрузки может быть безопасно достигнуто при разных скоростях воздуха. ^{[ 3 ]}

При более высоких температурах воздух менее плотный, и плоскости должны летать быстрее, чтобы генерировать такое же количество подъема. Высокий огонь может уменьшить количество груза, которое может нести самолет, увеличить длину взлетно -посадочной полосы, которую необходимо взлететь самолетом, и затруднить избегание препятствий, таких как горы. В необычных погодных условиях это может сделать небезопасным или неэкономичным летать, что иногда приводит к отмене коммерческих рейсов. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Боковые примечания

Хотя легко сравнить самолеты с простыми числами, такими как максимальная скорость или потолок обслуживания, проверка конверта полета выявит гораздо больше информации. Как правило, дизайн с большей площадью под кривой будет иметь лучшую широкую производительность. Это связано с тем, что когда самолет не летит по краям конверта, его дополнительная сила будет больше, а это означает больше силы для таких вещей, как скалолазание или маневрирование. Самолеты общей авиации имеют очень небольшие конверты полета, со скоростью, возможно, от 50 до 200 миль в час, тогда как дополнительная мощность, доступная для современных истребительных самолетов, приводит к огромным конвертам полета во много раз. Однако в качестве компромисса военные самолеты часто имеют более высокую скорость затяжения. В результате этого скорость посадки также выше.

"Толкание конверта"

Эта фраза используется для обозначения самолета, которого можно добраться до обозначенных высот и пределов скорости или за его пределами. ^{[ 6 ]} В соответствии с расширением, эта фраза может использоваться, чтобы означать тестирование других пределов, либо в аэрокосмической, либо в других областях, например, плюс ультра (девиз) . ^{[ 7 ]}

Смотрите также

Примечания

^ конверт полета §23.333 Архивировал 2012-04-02 на машине Wayback
^ Полет -конверт - Диаграмма архивирована 1 июня 2010 г., на The Wayback Machine
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Эдвард . , Синклер Дж п. 25. Авиационное отделение Армии США , 24 марта 2005 года. Доступ: 6 января 2011 года.
^ Почему самолеты не могут летать, когда слишком жарко, и другие способы, которыми наша цивилизация не может привести
^ Почему самолеты не могут летать в крайней жаре
^ Quinion, Майкл. Протолкнуть конверт по всему миру . Доступ: 6 января 2011 года.
^ GW Poulos & Daniel Lindley. « Что такое конверт полета? » Wisegeek , 6 мая 2014 года. Доступ: 16 мая 2014 года.

[1] конверт полета §23.333 Архивировал 2012-04-02 на машине Wayback

[2] Полет -конверт - Диаграмма архивирована 1 июня 2010 г., на The Wayback Machine

[MFHap-3] Jump up to: ^а ^{беременный} Эдвард . , Синклер Дж п. 25. Авиационное отделение Армии США , 24 марта 2005 года. Доступ: 6 января 2011 года.

[4] Почему самолеты не могут летать, когда слишком жарко, и другие способы, которыми наша цивилизация не может привести

[5] Почему самолеты не могут летать в крайней жаре

[mqPush-6] Quinion, Майкл. Протолкнуть конверт по всему миру . Доступ: 6 января 2011 года.

[7] GW Poulos & Daniel Lindley. « Что такое конверт полета? » Wisegeek , 6 мая 2014 года. Доступ: 16 мая 2014 года.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]