Поперечные перегрузки, действующие на крылатый летательный аппарат

Для летательных аппаратов типа самолетов и крылатых ракет характерны большие поперечные перегрузки . Эти перегрузки существенно зависят от скорости и траектории полета летательного аппарата и местоположения его на этой траектории.

Рассмотрим, как определяется поперечная перегрузка крылатого летательного аппарата при выполнении фигуры высшего пилотажа, которая называется петлей Нестерова. Схема летательного аппарата, силы приложенные к нему, координаты и геометрические параметры траектории показаны на рис.5.4.

Рис.5.4. К выводу зависимости перегрузки

На летательный аппарат действует подъемная сила и сила тяжести G (рассматриваем только силы, имеющие проекции на ось ). Суммарная сила составляет:

. (5.1)

Эта сила приводит к искривлению траектории и равна

, (5.2)

где m - масса ЛА, V –его скорость.

Приравнивая правые части выражений (1) и (2), получаем

, (5.3)
откуда находим подъемную силу

. (5.4)

Поделим обе части уравнения на величину , где - ускорение силы тяжести Земли, получим величину перегрузки:

. (5.5)

Это и есть выражение для определения поперечной перегрузки, действующей на летательный аппарат.

Получим формулу для расчета поперечной перегрузки при полете крылатого летательного аппарата по траектории с обратной кривизной, как это изображено на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Схема для определения перегрузки при полете летательного
аппарата по траектории с обратной кривизной

Учитывая, что направление подъемной силы противоположно направлению оси , и проводя преобразования, аналогичные (5.1) - (5.5), можно получить следующее выражение для определения перегрузки:

.

5.2.7. Фигуры высшего пилотажа и перегрузки,
возникающие при их выполнении

Перегрузки, возникающие при выполнении петли Нестерова, как правило, составляют 3...6 единиц. При выполнении других фигур перегрузки могут быть самыми разнообразными (как положительными, так и отрицательными). На рис.5.6 приведены некоторые фигуры высшего пилотажа, а в таблице 1 название этих фигур и типовые значения перегрузок.

Рис. 5.6. Фигуры высшего пилотажа

Таблица № 1.

Фигуры высшего пилотажа и перегрузки

Следует отметить, что перегрузка отдельных частей ЛА существенно зависит не только от движения летательного аппарата как материальной точки (с массой, сосредоточенной в центре масс), но и от вращательного движения относительно центра масс. При этом перегрузка зависит от углового ускорения и расстояния рассматриваемого элемента от центра масс.