Войти
В аэронавтике коэффициент нагрузки - это коэффициент поднимает самолета самолет до его веса и представляет собой глобальную меру напряжения («нагрузка»), на которую воздействует конструкция самолета. подвергается:
, где
- коэффициент нагрузки,
- подъемная сила;
- вес.Поскольку коэффициент нагрузки является соотношением двух сил, безразмерен. Однако его единицы традиционно обозначаются как g из-за связи между коэффициентом нагрузки и кажущимся ускорением свободного падения, ощущаемым на борту летательного аппарата. Коэффициент нагрузки, равный единице, или 1 г, соответствует условиям прямого и горизонтального полета, когда подъемная сила равна весу. Коэффициенты нагрузки больше или меньше единицы (или даже отрицательные) являются результатом маневров или порывов ветра.
Тот факт, что коэффициент перегрузки обычно выражается в единицах g, не означает, что он по размерам такой же, как ускорение свободного падения, также обозначенное g. Коэффициент нагрузки строго безразмерный.
Использование единиц g относится к тому факту, что наблюдатель на борту самолета будет испытывать кажущееся ускорение силы тяжести (то есть относительно системы отсчета), равное коэффициенту нагрузки, умноженному на ускорение свободного падения. Например, наблюдатель на борту самолета, выполняющего разворот с коэффициентом перегрузки 2 (т. Е. Разворот 2 g), увидит, как объекты падают на пол с ускорением свободного падения, вдвое превышающим нормальное.
В общем, всякий раз, когда используется термин «коэффициент нагрузки», формально правильно выражать его только цифрами, например, «максимальный коэффициент нагрузки 4». Если термин «коэффициент нагрузки» опущен, то вместо него используется g, как в «повороте на 3 g».
Коэффициент нагрузки больше 1 приведет к увеличению скорости сваливания на коэффициент, равный квадратному корню из коэффициента нагрузки. Например, если коэффициент нагрузки равен 2, скорость сваливания увеличится примерно на 40%.
Изменение коэффициента нагрузки n в зависимости от угла крена θ во время согласованного поворота. Розовая сила - это кажущийся вес на борту. Коэффициент нагрузки, и в частности его знак, зависит не только от сил, действующих на самолет, но и от ориентации его вертикальной оси.
Во время прямого и горизонтального полета коэффициент нагрузки равен +1, если самолет летит «вверх ногами», тогда как он становится -1, если самолет летит «вверх ногами» (перевернутый). В обоих случаях вектор подъемной силы один и тот же (как видит наблюдатель на земле), но в последнем случае вертикальная ось самолета направлена вниз, что делает знак вектора подъемной силы отрицательным.
В разворотном полете коэффициент нагрузки обычно больше +1. Например, при повороте с углом крена 60 ° коэффициент перегрузки +2. Опять же, если такой же поворот выполняется с перевернутым самолетом, коэффициент нагрузки становится -2. В общем, в сбалансированном повороте, в котором угол крена равен θ, коэффициент нагрузки n связан с косинусом угла θ как
Еще один способ добиться коэффициентов нагрузки, значительно превышающих +1, - это нажать на элемент управления лифт внизу пикирования, в то время как сильное нажатие на ручку вперед во время прямого и горизонтального полета может вызвать отрицательные факторы нагрузки, заставляя подъемную силу действовать в направлении, противоположном нормальному, то есть вниз.
В определении коэффициента нагрузки подъемная сила - это не просто подъемная сила, создаваемая крылом летательного аппарата, вместо этого это векторная сумма подъемная сила, создаваемая крылом, фюзеляжем и оперением, или, другими словами, это составляющая, перпендикулярная воздушному потоку, из суммы всех аэродинамических сил, действующих на самолет.
Подъемная сила в коэффициенте нагрузки также должна иметь знак, который является положительным, если вектор подъемной силы указывает в или около того же направления, что и вертикальная ось самолета, или отрицательным, если он указывает внутрь или рядом с ней.
Следует избегать чрезмерных факторов нагрузки из-за возможности превышения конструктивной прочности самолета.
Авиационные власти определяют пределы коэффициента нагрузки, в пределах которых различные категории воздушных судов должны работать без повреждений. Например, Федеральные авиационные правила США предписывают следующие ограничения (для наиболее строгого случая):
Однако многие типы самолетов, в частности, пилотажные, спроектированы так что они могут выдерживать факторы нагрузки, намного превышающие требуемый минимум. Например, семейство Су-26 имеет пределы коэффициента нагрузки от -10 до +12.
Максимальные коэффициенты нагрузки, как положительные, так и отрицательные, применимые к самолету, обычно указаны в руководство по летной эксплуатации самолета.
Когда коэффициент нагрузки равен +1, все находящиеся в самолете люди считают, что их вес нормальный. Когда коэффициент нагрузки больше +1, все пассажиры чувствуют себя тяжелее, чем обычно. Например, при маневре весом 2 г все пассажиры чувствуют, что их вес вдвое больше нормы. Когда коэффициент нагрузки равен нулю или очень мал, все пассажиры чувствуют себя невесомыми. Когда коэффициент нагрузки отрицательный, все пассажиры чувствуют себя перевернутыми.
Люди имеют ограниченную способность выдерживать коэффициент нагрузки, значительно превышающий 1, как положительный, так и отрицательный. Беспилотные летательные аппараты могут быть спроектированы с учетом гораздо более высоких факторов нагрузки, как положительных, так и отрицательных, чем обычные летательные аппараты, что позволяет использовать эти летательные аппараты в маневрах, которые были бы выведены из строя для пилота-человека.
