Коэффициент нагрузки (аэронавтика)

Aeronautics коэффициент нагрузки это соотношение подъема В самолета - к его весу ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{: § 5.22} и представляет глобальную меру напряжения ( «нагрузка»), на которую подвергается структура самолета:

n={\frac {L}{W}},

где

n

это коэффициент нагрузки,

L

это лифт

W

вес.

Поскольку коэффициент нагрузки является соотношением двух сил, он безразмер. Однако его единицы традиционно называются G , из -за связи между коэффициентом нагрузки и явным ускорением гравитации, ощущаемого на борту самолета. Коэффициент нагрузки одного, или 1 г, представляет собой условия при прямых и уровне полета, где подъемник равен весу. Коэффициенты нагрузки больше или менее одного (или даже отрицательного) являются результатом маневров или порывов ветра. ^{[ 3 ]}

Коэффициент нагрузки и g

Тот факт, что коэффициент нагрузки обычно экспрессируется в g единиц, не означает, что он померски такой же, как ускорение гравитации также указывается с G. , Коэффициент нагрузки строго неразмерен.

Использование подразделений G относится к тому факту, что наблюдатель на борту самолета будет испытывать явное ускорение гравитации (то есть относительно их системы отсчета), равного коэффициенту нагрузки, когда ускорение тяжести. Например, наблюдатель на борту самолета, выполняющий поворот с коэффициентом нагрузки 2 (то есть 2 г), увидит, что объекты падают на пол, в два раза больше нормального ускорения тяжести.

коэффициент термина нагрузки В целом, всякий раз, когда используется , формально правильно выражать его, используя только числа, как в «максимальном коэффициенте нагрузки 4». Если термин коэффициент загрузки пропущен, то g используется вместо этого, как в «Вытащите 3 г поворота». ^{[ 2 ]}^{: § 14.3}

Коэффициент нагрузки, превышающий 1, приведет к увеличению скорости стойла в коэффициенте, равном квадратному корню коэффициента нагрузки. Например, если коэффициент нагрузки составляет 2, скорость прикачки увеличится по отношению ${\sqrt {2}}$ , или около 140%. ^{[ Цитация необходима ]}

Положительные и отрицательные коэффициенты нагрузки

Коэффициент нагрузки, в частности его знак, зависит не только от сил, действующих на самолет, но и от ориентации ее вертикальной оси.

Во время прямого и уровня полета коэффициент нагрузки составляет +1, если самолет летает «Правильный путь вверх», ^{[ 2 ]}^: 90 в то время как он становится -1, если самолет летает «перевернут» (перевернуто). В обоих случаях вектор подъема одинаков (как видно наблюдателем на земле), но в последней вертикальная ось самолета указывает вниз, что делает знак вектора подъема отрицательным.

При повороте полета коэффициент нагрузки обычно больше, чем +1. Например, в ходе поворота с углом банка 60 ° коэффициент нагрузки составляет +2. Опять же, если тот же ход выполняется с инвертированным самолетом, коэффициент нагрузки становится -2. при котором угол банка равен θ , коэффициент нагрузки N связан с косинусом θ В целом, в сбалансированном повороте , как ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^: 407

n={\frac {1}{\cos \theta }}.

Другим способом достижения коэффициентов нагрузки, значительно выше, чем +1, является натяжение контроля лифта в нижней части погружения, тогда как сильно выдвигать палку вперед во время прямых и уровня полета, вероятно, приведет к отрицательному нагрузке, вызывая подъем В противоположном направлении к нормальному, т.е. вниз.

Коэффициент нагрузки и подъем

самолета В определении коэффициента нагрузки подъем не просто тот, который генерируется крылом , вместо этого это векторная сумма подъема, генерируемой крылом, фюзеляж и хвостовой самолет , ^{[ 2 ]}^: 395 Или, другими словами, это компонент, перпендикулярный воздушный поток суммы всех аэродинамических сил, действующих на самолет.

Подъем в коэффициенте нагрузки также предназначен как наличие знака, что является положительным, если подъемный вектор указывает или почти в том же направлении, что и вертикальная ось самолета, или отрицательный, если он указывает, или около противоположного направления. ^{[ 4 ]}

Стандарты дизайна

Следует избегать чрезмерных коэффициентов нагрузки из -за возможности превышения структурной прочности самолета.

Власти гражданской авиации указывают ограничения коэффициента нагрузки, в рамках которых различные категории самолетов необходимы для работы без повреждений. Например, федеральные авиационные правила США предписывают следующие ограничения (для наиболее ограничительного случая):

Для транспортных категорий самолетов, от -1 до +2,5 (или до +3,8 в зависимости от веса дизайна) ^{[ 5 ]}
Для нормальной категории и самолетов категории пригородной категории от -1,52 до +3,8 ^{[ 6 ]}
Для самолетов категории полезности от -1,76 до +4,4 ^{[ 6 ]}
Для самолетов акробатических категорий от -3,0 до +6,0 ^{[ 6 ]}
Для вертолетов от -1 до +3,5 ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Тем не менее, многие типы самолетов, в частности, эледобатические самолеты, разработаны таким образом, чтобы они могли переносить коэффициенты нагрузки, намного выше, чем минимально требуется. Например, семья Sukhoi Su-26 имеет пределы коэффициента нагрузки от -10 до +12. ^{[ 9 ]}

Максимальные коэффициенты нагрузки, как положительные, так и отрицательные, применимые к самолету, обычно указываются в Руководстве по полету самолета .

Человеческое восприятие коэффициента нагрузки

Когда коэффициент нагрузки составляет +1, все пассажиры самолета считают, что их вес нормальный. Когда коэффициент нагрузки больше, чем +1, все пассажиры чувствуют себя тяжелее обычно. Например, в маневре 2 G все пассажиры чувствуют, что их вес в два раза нормальный. Когда коэффициент нагрузки равен нулю или очень маленьким, все пассажиры чувствуют себя невесомыми. ^{[ 2 ]}^: 398 Когда коэффициент нагрузки отрицательный, все обитатели чувствуют, что они с ног на голову.

Люди обладают ограниченной способностью выдерживать коэффициент нагрузки значительно больше, чем 1, как положительный, так и отрицательный. Беспилотные воздушные транспортные средства могут быть спроектированы для гораздо больших коэффициентов нагрузки, как положительных, так и отрицательных, чем обычных самолетов, что позволяет использовать эти транспортные средства в маневрировании, которые могут быть выведены из строя для пилота человека.

Смотрите также

G-Force
G-LOC из-за чрезмерного G (также известного как отключения) Потеря сознания
Грейт -недееспособный из -за чрезмерного положительного G
Редактирование выведений из строя из -за чрезмерного негативного g
Очевидный вес

Примечания

^ Jump up to: ^а ^{беременный} Получен, стр. 37
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон LJ Clancy (1975). Аэродинамика . Pitman Publishing Limited. Лондон ISBN 0-273-01120-0
^ Маккормик, с. 464–468.
^ Гардинер, Дэйв. «Земля -школа - теория полета. Маневрирующие силы» . Ра-Аус . Получено 25 марта 2010 года .
^ «Часть 25. Стандарты воздушности: самолеты транспортных категорий» . FAA . Получено 29 марта 2010 года .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в «Часть 23. Стандарты воздушности: нормальные, коммунальные, акробатические и пригородные категории самолетов» . FAA . Получено 29 марта 2010 года .
^ «Часть 27. Стандарты воздушности: обычная категория Rotorcraft» . FAA . Получено 29 марта 2010 года .
^ «Часть 29. Стандарты воздушности: Rotorcraft Transport Category» . FAA . Получено 29 марта 2010 года .
^ «Су-26, 29, 31-Исторический фон» . Sukhoi Company. Архивировано с оригинала 10 февраля 2012 года . Получено 25 марта 2010 года .

Ссылки

Hurt, HH (1960). Аэродинамика для военно -морских авиаторов . Национальная перепечатка полета. Флорида.
McCormick, Barnes W. (1979). Аэродинамика, аэронавтика и механика полета . Джон Уайли и сыновья. Нью-Йорк ISBN 0-471-03032-5 .

Внешние ссылки

Bank Anger и G's , Aerospaceweb.org
Нагрузочный тест Boeing 777 Wing (1995) , Boeingimages.com

[Hurt-1] Jump up to: ^а ^{беременный} Получен, стр. 37

[LJC-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон LJ Clancy (1975). Аэродинамика . Pitman Publishing Limited. Лондон ISBN 0-273-01120-0

[3] Маккормик, с. 464–468.

[4] Гардинер, Дэйв. «Земля -школа - теория полета. Маневрирующие силы» . Ра-Аус . Получено 25 марта 2010 года .

[5] «Часть 25. Стандарты воздушности: самолеты транспортных категорий» . FAA . Получено 29 марта 2010 года .

[Far23-6] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в «Часть 23. Стандарты воздушности: нормальные, коммунальные, акробатические и пригородные категории самолетов» . FAA . Получено 29 марта 2010 года .

[7] «Часть 27. Стандарты воздушности: обычная категория Rotorcraft» . FAA . Получено 29 марта 2010 года .

[8] «Часть 29. Стандарты воздушности: Rotorcraft Transport Category» . FAA . Получено 29 марта 2010 года .

[9] «Су-26, 29, 31-Исторический фон» . Sukhoi Company. Архивировано с оригинала 10 февраля 2012 года . Получено 25 марта 2010 года .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]