Наибольшей дальности с помощью графиков

Графики рис. 1.3–1.12 рассчитаны для полета на по­стоянной высоте и режиме наибольшей дальности и связы­вают между собой пройденное вертолетом расстояние от взлета до посадки, потребное для этого количество топлива W _потр (расход топлива за полет W _расх), взлетный и поса­дочный веса вертолета. Задавшись двумя любыми величи­нами, можно найти на графике точку и определить недоста­ющие величины.

Рис. 1.3. Дальность полета на высоте 100 м, расход топлива

за полет, взлетный и посадочный веса

Рис. 1.4. Дальность полета на высоте 500 м, расход топлива

за полет, взлетный и посадочный веса

 

Рис. 1.5. Дальность полета на высоте 1000 м, расход топлива

за полет, взлетный и посадочный веса

 

 

Рис. 1.6. Дальность полета на высоте 2000 м, расход топлива

за полет, взлетный и посадочный веса

 

 

1.7. Дальность полета на высоте 3000 м, расход топлива

за полет, взлетный и посадочный вес

 

 

Рис. 1.8. Дальность полета на высоте 4500 м, расход топлива

за полет, взлетный и посадочный веса

 

 

Рис. 1.9.  Дальность полета на высоте 4500 м, расход топлива

за полет, взлетный и посадочный веса

 

 

 

Рис. 1.10. Дальность полета на высоте 5000 м, расход топлива

за полет, взлетный и посадочный веса

 

 

 

Рис. 1.11. Дальность полета на высоте 5500 м, расход

топлива за полет, взлетный и посадочный веса

 

 

 

Рис. 1.12. Дальность полета на высоте 6000 м, расход

 топлива за полет, взлетный и посадочный веса

 

а) Определение максимальной дальности полета

при перевозке заданного груза

Для определения максимальной дальности полета при перевозке заданного груза с помощью графиков рис.  необходимо:

- определить максимальный взлетный вес для кон­кретных условий взлета (рис. 1.1 и 1.2), неизменный вес вертолета и вес нагрузки с учетом веса приспособлений для перевозки груза;

- определить, исходя из максимального взлетного веса вертолета, запас топлива при взлете

                                ;

- найти полный запас топлива (заправку)

                                    ;

- определить потребный запас топлива для полета

                     ;

- на графике, соответствующем заданной высоте поле­та, по значениям взлетного веса и потребного запаса топлива на полет определить дальность полета.

 

б) Определение заправки топлива

при полете на заданную дальность с данной нагрузкой

 

Определение заправки топлива в этом случае произво­дится методом последовательных приближений, так как взлетный вес вертолета не задан.

Для этого по посадочному весу

                       

и заданной дальности полета на соответствующем графике рис. 1.3 – 1.12 определим потребный запас топлива на по­лет, после этого – полный запас топлива и взлетный вес:

                     ;

                     .

 

в) Определение максимального веса перевозимого груза

при перевозке его на заданную дальность

 

По максимальному взлетному весу и заданному рас­стоянию с помощью соответствующего графика рис. 1.3 – 1.12 определяем потребный запас топлива и подсчи­тываем максимальный вес груза с учетом приспособлений для его перевозки:

.

 

г) Определение максимального радиуса полета

 

Максимальный радиус полета  определяется также с помощью графиков на рис. 1.3—1.12.

Для этого необходимо подсчитать взлетный вес верто­лета с грузом при полете в конечный пункт радиуса и взлетный вес  с грузом  при полете обратно в соответствии с весами перевозимых грузов

                 

имеющегося на борту вертолета оборудования и величиной принятого гарантийного запаса топлива.

При этом не должен быть больше максимального или предельного веса, определенного для фактических ус­ловий взлета и посадки.

Если получился больше 11100 кгс, то необходимо определить остаток топлива, при котором должна быть произведена смена режимов полета.

Определить запас топлива при взлете для полета в ко­нечный пункт радиуса:

                              .

Потребный запас топлива

                            .

По величинам  и определяется дальность полета .

Далее по взлетному весу  и потребному запасу топ­лива  по графику, соответствующему высоте, вы­бранной для полета в исходный пункт, определяется даль­ность полета .

Радиус полета рассчитывается по формуле

                          ,

   где – уменьшение радиуса полета за счет снижения и посадки, разгрузки или погрузки груза, взлета и набора высоты в конечном пункте радиуса;

     L₁ и L₂ – условные дальности полета, которые пролетел бы вертолет при израсходовании топлива соответственно на режимах полета из ис­ходного пункта и из конечного.

Величины  для различных высот полета приведены в табл. 1.3.

Когда полеты в конечный пункт радиуса и обратно выполняются на разных высотах, для берется среднее значение.

Взлетный вес  и запас топлива при вылете из конечного пункта радиуса определяются в следующем порядке.

По найденному R_макс и определяем и по­садочный вес вертолета  в конечном пункте радиуса, после этого определяем взлетный вес:

                     .

По и R_макс по графику, соответствующему вы­бранной высоте полета из конечного пункта радиуса, опре­деляется .

При этом взлетный вес не должен превосходить максимального веса 12000 кгс или быть больше предельно­го веса, определенного для фактических условий взлета в конечном пункте радиуса. Если же взлетный вес меньше 12000 кгс, но больше 11100 кгс, то необходимо оп­ределить остаток топлива, при котором производится сме­на режимов полета.

Радиус полета с учетом влияния ветра определяется по графику на рис. 1.13, причем скорость эквивалентного вет­ра определяется по табл. 1.8 для условий полета в конеч­ный пункт радиуса.

При необходимости определить радиус или дальность полета на высоте, для которой на рис. 1.3 – 1.12 не имеется графика, расчет радиуса или дальности полета произво­дится в следующем порядке.

При наличии графика для высоты полета, которая от­личается от заданной не более чем на 250 м, расчет произ­водится по этому графику. В противном случае расчет про­изводится по двум графикам с высотами, между которыми заключена заданная высота, и полученные результаты осредняются.

Продолжительность полета определяется по величинам радиуса или дальности, скорости полета с учетом ветра и температуры наружного воздуха, по времени и пути при на­боре высоты и снижении согласно табл. 1.4 – 1.5.

При отсутствии сведений о ветре и температуре наруж­ного воздуха расчет ведется по воздушной скорости в стан­дартных атмосферных условиях, указанной на рис. 1.3 – 1.12.

 

Особенности расчета радиуса

 и дальности при полете в горах

При полете в горах радиус и дальность полета должны быть рассчитаны с учетом дополнительного ограничения, связанного с условиями взлета или посадки на высокогор­ной площадке.

Чтобы убедиться, что это дополнительное ограничение выполнено, необходимо после обычного расчета радиуса или дальности полета по графикам на рис. 1.3 – 1.12 прове­рить расчет веса вертолета при взлете или посадке на вы­сокогорной площадке. Если взлетный или посадочный вес получится больше предельного, то необходимо найти новые уточненные величины радиуса и дальности полета из усло­вия выполнения указанного ограничения.

Предельный вес  для различных способов взлета и посадки определяется по номограммам на рис. 1.1, 1.2.

В том случае, когда на высокогорную площадку необхо­димо перевезти груз и без дозаправки топливом возвра­титься в пункт вылета, производится поверочный расчет веса вертолета при посадке на высокогорную площадку.

 

	Ветер встречный при полете в пункт разгрузки		Ветер встречный
	Ветер попутный при полете в пункт разгрузки		Ветер попутный

Рис. 1.13. Зависимость радиуса и дальности поле­та

от эквивалентного ветра:

а — радиус полета; б — дальность полета

 

Предварительно по графикам на рис. 1.3 – 1.12 согласно подразделу 1.7.4, подпункт г, определяется максимальный радиус полета R_макс и для стандартных условий.

Посадочный вес на высокогорной площадке определяет­ся по графикам на рис. 1.3 – 1.12, для чего находится точка пересечения линий, соответствующих R_макс и , из нее опускается перпендикуляр до пересечения с горизонталь­ной осью посадочного веса и в точке пересечения опреде­ляется посадочный вес .

Если меньше предельного веса , определен­ного для фактических или предполагаемых условий и спо­соба посадки, то вылет из исходного пункта, отстоящего от высокогорной площадки на расстоянии R_макс, должен быть произведен с взлетным весом .

Если же фактическое расстояние от пункта вылета до высокогорной площадки, равное R, меньше R_макс, то по графикам на рис. 1.3 – 1.12 находятся наибольший взлет­ный вес  и наибольшая заправка, с которыми надо вылетать из исходного пункта, с тем чтобы при посадке на высокогорной площадке не превысить предельного веса и иметь наибольший запас топлива для полета. При этом не должен превышать максимального или предель­ного веса в пункте вылета, потребный расход топли­ва – располагаемого запаса топлива, а посадочный вес на высокогорной площадке – предельного веса .

Потребный запас топлива при полете на высокогор­ную площадку равен

,

где – потребный расход топлива при возвращении с высокогорной площадки в пункт вылета; он определяется по графикам на рис.  по величинам и R_макс,

     – расход топлива на земле в пункте посадки.

Чтобы определить , на графике рис.  про­водится горизонтальная линия, соответствующая расстоя­нию R, на ней отмечаются точки пересечения ее с линиями, соответствующими максимальному или предельному весу в пункте вылета, потребному запасу топлива  и посадочному весу . Из трех точек пересечения выбирается точка, имеющая наименьший поса­дочный вес, т. е. наиболее левая точка. Это и есть искомая точка, для нее определяются  и . Далее под­считывается наибольший полный запас топлива перед вы­летом из исходного пункта. Он равен

   .

Поверочный расчет посадочного веса в ходе расчета дальности полета при перевозке груза на высокогорную площадку производится аналогично. Если при этом поса­дочный вес получился больше предельного, то это означает, что транспортировка заданного груза на высокогорную площадку невозможна. Необходимо уменьшить вес груза до величины, обеспечивающей посадку с весом не больше предельного.

Если посадочный вес на высокогорной площадке боль­ше предельного, то максимальный радиус полета будет меньше ранее найденного; он определяется расстоянием, которое пролетит вертолет, возвращаясь в пункт вылета после разгрузки на высокогорной площадке при условии, что посадка на высокогорной площадке произведена с ве­сом, равным предельному.

Взлетный вес  при взлете с высокогорной площад­ки после разгрузки вертолета равен

         .

Для взлетного веса  и потребного расхода топлива для возвращения с высокогорной площадки

                  

по графикам на рис. определяется расстояние, которое пролетит вертолет. Это и будет новое значение мак­симального радиуса полета. Если фактическое расстояние от пункта вылета до высокогорной площадки равно или меньше нового значения максимального радиуса полета, то наибольший взлетный вес и наибольшая заправка топлива вертолета в пункте вылета находятся, как указано в подразделе 1.7.4.

Если вертолет взлетает из исходного пункта с увеличен­ной заправкой топлива (по сравнению с полученной соглас­но подразделу 1.7.5), чтобы обеспечить предварительный осмотр площадки и произвести проходы над ней, то посад­ку на высокогорной площадке необходимо произвести при остатке топлива, не превышающем более чем на 50 кгс, где – остаток топлива при весе вертолета, равном предельному :

        .

В том случае, когда груз вывозится с высокогорной площадки, производится поверочный расчет взлетного веса вертолета. При этом взлетный вес  равен

          .

где   определяется, как указано в подразделе 1.7.4.

Если меньше предельного веса , то вылет из исходного пункта, отстоящего от высокогорной площад­ки на расстояние , должен производиться со взлетным весом .

Если фактическое расстояние R между пунктом вылета и высокогорной площадкой меньше , то наибольшие  и вертолета определяются, как указано в подразделе 1.7.4, г, причем посадочный вес  прини­мается равным

         ,

при посадке с которым на высокогорную площадку обес­печивается взлет вертолета (после его загрузки) с взлет­ным весом, равным предельному.

Если  больше предельного веса, то максимальный радиус  будет меньше ранее найденного и опреде­ляется расстоянием, которое пролетит вертолет, взлетая с высокогорной площадки с взлетным весом, равным пре­дельному. Это расстояние находится по графикам на рис.  для величин  и .

 Если фактическое расстояние R между пунктом вылета и высокогорной площадкой равно или меньше вновь най­денного значения , то наибольшие значения  и  вертолета в пункте вылета определяются, как указано в подразделе 1.7.4, г, причем посадочный вес принимается равным

         

Примеры расчета

Пример 1. Определить максимальную дальность полета вертолета Ми-8Т на высоте 500 м при перевозке (без до­полнительных баков) груза весом 2700 кгс. Ветер 40 км/ч, угол ветра 120°. Гарантийный запас топлива 200 кгс.

Решение: а) Так как заправляются только основные топливные баки, то максимальная заправка составляет 1420 кгс.

Располагаемый запас топлива равен:

              .

б) Находим посадочный вес вертолета:

              .

В примере принят вес снаряженного вертолета G_сн=7380 кгс (при фактическом расчете – вес пустого верто­лета по формуляру).

Тогда

        .

в) По графику на рис. 1.4 (для высоты 500 м) опреде­ляем максимальную дальность полета в следующем порядке.

Из точки А на горизонтальной оси, соответствующей посадочному весу 10300 кгс, восстанавливаем перпендику­ляр и находим точку пересечения его с линией, соответст­вующей располагаемому запасу топлива 1170 кгс (точка Б). Точке Б соответствуют максимальная дальность поле­та в безветрие 400 км (точка В) и взлетный вес 11450 кгс. Поскольку взлетный вес больше нормального 11100 кгс, оп­ределяем остаток топлива, при котором необходимо про­извести смену режимов полета:

         

Таким образом, при остатке топлива на борту вертолета больше 1070 кгс необходимо выдерживать приборную скорость полета 200 км/ч, а при остатке топлива, равном 1070 кгс и меньше, полет производить на приборной скорости 220 км/ч.

г) По табл. 1.8 находим скорость эквивалентного ветра; она равна 23 км/ч, ветер — встречный.

На графике (рис. 1.13) из точки В, в которой пересека­ются линии ГВ и БВ, соответствующие дальности полета в безветрие 400 км и эквивалентному встречному ветру 23 км/ч, проводим линию ВА и находим дальность полета при ветре 350 км.

Пример 2. Определить максимальный радиус полета на высоте 2000 м в безветрие при переброске (без дополни­тельных баков) груза весом 2500 кгс в конечный пункт ра­диуса. Исходный и конечный пункты расположены на вы­соте 500 м, температура наружного воздуха у земли +30° С. Взлеты и посадки производятся по-вертолетному с исполь­зованием воздушной подушки. Гарантийный запас топли­ва принять равным 200 кгс.

Решение: а) По номограмме на рис. 1.1 и 1.2 для за­данных условий взлета и посадки находим предельный вес .

б) Вес дополнительного груза, не входящего в вес пере­возимого груза, равен 150 кгс, в том числе вес лебедки с управлением – 40 кгс, оборудования для транспортировки груза – 110 кгс.

в) Определим потребное количество и полный запас топлива на полет:

          

Так как больше 11100 кгс, то находим запас топ­лива, при котором необходимо произвести смену режима полета:

         

г) По величинам  и  на графике рис. 1.6 оп­ределим L₁=360 км (точка Б).

д) Для того чтобы определить L₂, определим  без нагрузки: и  (точка Г).

Максимальный радиус полета равен

                 .

е) По величинам и на графике рис. 1.6 оп­ределим  (точка в), тогда

            .

ж) По величинам и на графике 1.6 опреде­лим  (точка г), тогда

          

Пример 3. Вертолет из исходного пункта А должен пролететь в пункт Б и из пункта Б перевезти людей в пункт В, после чего без дозаправки возвратиться в пункт А. Пункты А, Б и В расположены на одной прямой на рассто­яниях L_АБ = 150 км, L_БВ = 150 км (L_БА = 300 км). Высота полета 1000 м, ветер при полете из исходного пункта 30 км/ч, угол ветра 30°.

Определить продолжительность полета на участках и наибольшее количество людей, которых можно перевезти из пункта Б в пункт В, если взлет из пункта Б, имеющего превышение 400 м над уровнем моря, возможен только по-вертолетному без использования воздушной подушки; тем­пература наружного воздуха +30° С, минимальная ско­рость ветра у земли 5 м/с.

Гарантийный остаток топлива принять 200 кгс.

Вес снаряженного вертолета равен 7410 кгс.

Решение: а) Данные, взятые из графика на рис. 1.5, показывают, что без заправки дополнительного бака задание не может быть выполнено, так как для полета на дальность 600 км даже без груза требуется топлива бо­лее 1420 кгс. Следовательно, потребный запас топли­ва на полет с установкой дополнительного бака будет ра­вен

          W_потр = 2140 – 30 – 200 – 20 = 1890 кгс.

Вес дополнительного бака 50 кгс.

б) По номограмме на рис. 1.1 и 1.2 для заданных усло­вий взлета в пункте Б определяем .

в) Определяем воздушные пути, проходимые вертоле­том на участках. По табл. 1.8 находим скорость эквива­лентного ветра 25 км/ч, ветер: попутный – на участках АБ и БВ, встречный – на участке ВА. По графику на рис. 1.13 находим воздушный путь на каждом участке в точке пере­сечения линии, соответствующей эквивалентному ветру 25 км/ч, и линии попутного или встречного ветра, выходя­щей из точки вертикальной оси, соответствующей протя­женности участка.

Получаем .

г) Начиная с последнего участка, подсчитываем

         

По графику на рис. 1.5 для  и   находим W_BA = 890 кгс. Взлетный вес в пункте В будет равен

                 

Так как в пункте Б взлет может быть произведен с взлетным весом не больше предельного (), то по этому взлетному весу и рас­стоянию  определяем расход топлива на участ­ке БВ W_БВ=380 кгс и посадочный вес вертолета в пунк­те В  кгс. Разница между посадочными и взлетным весами в пункте В составляет вес нагрузки (лю­дей) и топлива, расходуемого при работе двигателей на земле  кгс). Таким образом, максимальный вес нагрузки равен

                    9890 – 8570 – 50 = 1270 кгс.

Принимая вес каждого человека по 90 кгс, на вертолете из пункта Б в пункт В можно перевезти не более 14 чело­век, общий вес их составит 1260 кгс, т. е. на 10 кгс меньше максимальной нагрузки. Поэтому уточненное значение взлетного веса в пункте Б равно   10 260 кгс. Тогда посадоч­ный вес вертолета в пункте Б составит

                   10260 – 1260 + 50 = 9050 кгс.

По этому посадочному весу и расстоянию  км находим расход топлива на участке АБ  кгс и определяем взлетный вес в исходном пункте А. Он равен

                 

Общий расход топлива равен

    

           

что меньше располагаемого запаса топлива (1890 кгс). Следовательно, задание может быть выполнено с перевоз­кой 14 человек.

д) Продолжительность полета на участках подсчитыва­ется по формуле

                   

где t _н, t _сн, L _н, L _сн – соответственно время и путь при на­боре высоты и снижении, W – путевая скорость на участке.

По табл. 1.4 по величине взлетного веса находим путь и время при наборе высоты:

– на участке АБ – 5 км и 4 мин;

– на участке БВ – 5 км и 4 мин;

– на участке ВА – 5 км и 3 мин.

По табл. 1.5 находим путь и время при снижении, оди­наковые для всех участков: 10 км и 4 мин.

Путевая скорость на участках АБ и БВ одинакова; она равна

                        W = 230 + 25 = 255 км/ч,

а на участке ВА равна

                        W = 230 – 25 = 205 км/ч.

Определяем продолжительность полета на участках:

            

           

         

 

Таблица 1.3

Н, м	100	500	1000	2000	3000	4000
Δ R, км	10	15	15	20	25	30

 

Н, м 1000
0								Б
А                 Взлет																В						А Посадка
Длина участка, км		5		135		10				5		135		10				5		285		10
Время полета на участке, мин		4		32		4				4		32		4				3		82		4
Приборная скорость полета, км/ч		120		220		140				120		220		140				120		220		140
Воздушная скорость полета, км/ч				230								230								230
Путевая скорость, км/ч				255								255								205
Часовой расход топлива, кг/л		675		60		450				675		610		450				675		580		450
Расход топлива на участке, кг/л		^45 /60		^300 /385		^25 /30		^50 /65		^30 /40		^320 /415		^30 /40		^50 /65		^40 /50		^820 /1060		^30 /40
Остаток топлива, кг/л
Вес вертолета, кгс	9420		9375		9075		9050		10260		10230		9910		9880		8570		8530		7710		7680

Рис. 1.14. Инженерно-штурманский расчет полета

1.7.7. Величины вместимости топливной системы и пол­ного запаса топлива различных сортов при полной заправке топливных баков в различных вариантах приведены в табл. 1.10.

 

Таблица 1.4