CC BY
10Эксплуатация и надежность авиационной техники
I. A. Volik, V. P. Patriev, V. S. Seslavin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
RESEARCH AND DEVELOPMENT TRAINING PROGRAMME ILS LANDING
This article discusses ways to create and necessity creates training programs for ILS landing. The program will be developed for students and would serve to explain and show the principles of work with ILS landing systems, in particular yaw channel.
© Волик И. А., Патриев В. П., Сеславин В. С., 2012
УДК 629.733
И. В. Герасёв, Е. С. Золкина
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ПРОБЛЕМА СТРАТОПЛАНА
Развитие авиации никогда не стояло на месте. Однако даже в наше время технологии не позволяют совершать полеты в стратосфере, хотя полеты в этом слое атмосферы могут осуществляться с большей скоростью при меньшей мощности силовой установки.
Наиболее актуальной проблемой современной авиации является проблема скорости полета. К увеличению скорости можно идти различными путями: за счет улучшения аэродинамических форм самолета, повышения мощности моторной установки, уменьшения веса самолета и мотора и, наконец, уменьшения лобового сопротивления. Но все эти пути дают очень малую отдачу по сравнению с возможностями, открываемыми перспективой увеличения скорости полета за счет уменьшения плотности воздуха и, соответственно, его сопротивления. А поскольку уменьшение плотности воздуха достигается с увеличением высоты, то мы приходим к выводу о необходимости летать возможно выше. Отсюда возникает проблема создания сверхвысотного самолета - стратоплана, который бы летал в стратосфере, как обыкновенный самолет, подчиняясь направляющей воле пилота.
Для иллюстрации особых выгод полета в стратосфере достаточно указать, что на высоте, например, в 20 км, где плотность воздуха равна 0,007 8, т. е. в 16 раз меньше плотности воздуха над землей, для самолета весом до 1 000 кг для создания скорости в 200 м/с нужен мотор в 400 л. с., тогда как для создания этой же скорости на небольшой высоте над землей нужна мощность в 6 400 л. с., т. е. нужно увеличить мощность мотора в 16 раз по сравнию с мощностью, необходимой для полета на высоте 20 км. Но моторы такой большой мощности из-за большого веса самолетов применять невозможно. Отсюда и начинаются трудности со сверхвысотными полетами.
Одна из главных трудностей в достижении больших высот заключается в том, что мощность обыкновенного двигателя с увеличением высоты уменьшается с уменьшением плотности воздуха. Обычный невысотный мотор может сберечь свою мощность в среднем до высоты 6.. .8 км. Применение сжимающих
воздух нагнетателей (компрессоров) отодвигает границу высоты до 9.10 км, усовершенствованных нагнетателей (турбокомпрессоров) - до 12.13 км. Новейшие работы в этой области, проводимые за рубежом, предполагают сохранение мощности мотора до высоты 15.16 км. Все это сравнительно небольшие высоты, но наша цель - подняться гораздо выше.
Что же ставит предел повышению мощности мотора? Применяя нагнетатели, мы усиливаем мощность мотора, но вместе с тем увеличиваем и мощность нагнетателя, а значит, и его вес. На некоторой высоте мощность всех трех агрегатов мотора: мотора, нагнетателя и двигателя, приводящего в движение нагнетатель, - будет одинаковой. Следовательно, общий вес моторной группы увеличится втрое и станет недопустимо высоким для самолета. Помимо веса, большим дефектом нагнетателей (турбокомпрессоров) является их небольшой коэффициент полезного действия -0,5.0,6. При этом расходуемая на движение нагнетателя мощность увеличивается быстрее, чем получаемая от нагнетателя полезная мощность. Это приводит к постепенной нейтрализации полезного действия нагнетателя и сводит на нет мощность основного мотора, работающего на винт. Все эти препятствия в работе нормального мотора с нагнетателем внутренне непреодолимы, и поэтому авиатехническая мысль обратилась к применению на самолетах других видов двигателей, в частности паровых турбин. Это дает возможность увеличить высоту полета, так как турбина приводится в движение паром, работающим по замкнутому циклу без выхода в атмосферу. Воздух же используется только для горения топлива в котле, что не потребует увеличения веса установки, как это имеет место с бензиновыми двигателями. Чтобы сохранить мощность паровых турбин на больших высотах, нужно только увеличить скорость подачи воздуха
Решетневскце чтения
в топку, что сравнительно легко осуществимо. Теоретические исследования показывают, что применение паровых турбин дает возможность увеличить высоту полета до 18.. .20 км.
Как видим, применение компрессоров с бензиновым мотором и паровых турбин для разрешения проблемы высотных полетов ограничено сравнительно небольшими пределами. Чтобы достичь больших высот, приходится обращаться к другому методу, а именно к установке на самолете реактивного двигателя. Его основным преимуществом является то, что в отличие от бензиновых и паровых установок его мощность от уменьшения плотности воздуха не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. Это замечательное свойство объясняется тем, что нужный для горения кислород воздуха находится здесь в самом топливе двигателя (а не берется из воздуха) и противодавление выходным газам с увеличением высоты уменьшается. Поэтому реактивный двигатель должен дать наибольший эффект в безвоздушном пространстве (а значит, он может единственным двигателем, вполне подходящим для межпланетных сообщений).
Вместе с тем практическое применение реактивного двигателя также встречает ряд препятствий. Одно из них заключается в том, что для получения нужного коэфициента полезного действия реактивного двигателя необходимы такие высокие температуры горения, какие не могут выдержать материалы современных камер сгорания. Другое препятствие состоит в том, что скорость газа, выходящего из двигателя, слишком велика по сравнению со скоростью двигателя современного самолета. Все это в целом приводит к мысли о применении реактивного двигателя не в
нормальном виде, т. е. в виде ракеты, а в комбинации его с другими двигателями, что вполне удовлетворяет запросам авиации, стремящейся осуществить полеты в стратосфере, а не в межпланетном пространстве.
Для стратосферных полетов применять реактивный двигатель в виде ракеты нет необходимости, и поэтому кислород полезно брать (весь или частично) из воздуха. Такая форма работы реактивного двигателя значительно облегчает самолет, так как вес горючего от этого уменьшается втрое в сравнении с двигателем, работающим на чистом реактивном принципе. Наилучшая на наш взгляд и вполне осуществимая форма стратосферного самолета дается схемой «самолет, винт и реактивный аппарат как тяговая установка на самолете».
Для иллюстрации возможностей такого стратосферного самолета - стратоплана - приведем такой пример. На самолете типа планера весом в 300 кг на высоте 20 км для полета со скоростью 300 км/ч будет нужна мощность в 25 л. с. При этом вес двигателя (реактивного аппарата на винте) составит около 25.30 кг, что является идеальным для такой небольшой мощности.
Аппарат именно такого типа с реактивным двигателем и пилотом, снабженным специальным скафандром для поглощения кислорода (это проще, чем создавать специальную кабину), представляется нам прообразом самолета для регулярных сверхскоростных полетов в стратосфере.
Борьба за скорость - это борьба за высоту. Освоение больших воздушных высот - стратосферы является уже не фантастической мечтой, а вполне реальной и практически осуществимой задачей.
I. V. Gerasev, E. S. Zolkina Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
PROBLEMS OF STRATOPLANE
The development of aviation has never stood still. Even in our time did not allow the technology to fly in the stratosphere. Flying in this layer of the atmosphere can fly at a higher speed with lower power powerplant.
© TepaceB H. B., 3ojiKHHa E. C., 2012
УДК 626.733
Д. С. Герасимова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ ЛЕГКОМОТОРНОЙ АВИАЦИИ: СТАРЫЕ ПРОБЛЕМЫ И НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ
Рассматриваются особенности и проблемы использования на территории РФ легкомоторной авиации.
В последнее время в России можно наблюдать два процесса, противоположные по направлению: с одной стороны, в частной собственности становится все больше авиатехники различных классов и типов, в
основном импортного производства, а с другой - сокращается количество аэродромов для любительских и тренировочных полетов, растут цены на авиатехнику. В целом можно констатировать, что развитие лег-
