Силы, действующие на ЛА при наборе высоты, снижении.

Силы, действующие на ЛА при наборе высоты. С практической точки зрения, подъёмная сила крыла при установившемся наборе высоты ничем не отличается от его подъёмной силы при горизонтальном полёте с той же воздушной скорости. Хотя при наборе высоты траектория ЛА изменяется, УА крыла по отношению к наклонной траектории остаётся практически неизменным (как и подъёмная сила). Изменения возникают только в самом начале набора высота, но они носят кратковременный характер (см. рис. 4-30).

Изменение подъёмной силы происходит во время перехода от установившегося прямолинейного полёта к набору высоты — в момент, когда руль высоты начинает отклоняться назад. Подъём носа ЛА увеличивает УА и (на короткое время) подъёмную силу. В этот момент она превышает вес и поэтому заставляет ЛА начать набор высоты. После того, как угол наклона восходящей траектории установится, УА и подъёмная сила снова вернутся к значениям, примерно соответствующим прямолинейному полёту. Если ЛА начал набирать высоту без изменений в мощности двигателя, его воздушная скорость будет постепенно снижаться, поскольку тяга, достаточная для сохранения некоторой воздушной скорости при горизонтальном полёте, недостаточно для сохранения той же скорости при наборе высоты.

Когда траектория полёта наклонена вверх, возникает составляющая веса, которая действует в том же направлении, что суммарное лобовое сопротивление (параллельно ему), тем самым увеличивая суммарное эффективное сопротивление. В результате суммарное лобовое сопротивление начинает превышать силу тяги, и воздушная скорость падает. Снижение воздушной скорости постепенно приводит к соответствующему снижению лобового сопротивления, пока суммарное сопротивление (включая составляющую веса, действующую в том же направлении), не станет равным силе тяги (рис. 4-31).

Изменение скорости происходит постепенно и существенным образом зависит от различий в размерах ЛА, их весе, суммарного лобового сопротивления и других факторов. Итак, суммарное лобовое сопротивление превышает силу тяги, и воздушная скорость снижается. В общем и целом, когда режим полёта стабилизируется, силы тяги и лобового сопротивления (равно как и подъёмная сила и вес) снова уравновешиваются, но их значения оказываются ниже, чем для режима установившегося прямолинейного полёта с теми же установками мощности двигателя.

Поскольку при наборе высоты вес ЛА действует не только вниз, но и назад (параллельно лобовому сопротивлению), для сохранения той же скорости, что при горизонтальном полёте, требуется дополнительная мощность двигателя. Величина этой дополнительной мощности зависит от угла кабрирования. Когда угол кабрирования становится настолько большим, что для его поддержания уже не хватает мощности двигателя, начинается снижение скорости.

Тяга, требующаяся для устойчивого подъёма, равна сумме лобового сопротивления и некоторой доли веса (величина этой доли зависит от угла кабрирования). Например, для подъёма под углом 10° требуется тяга, равная лобовому сопротивлению плюс 17% веса ЛА. Для вертикального набора высоты потребовалась бы тяга, равная сумме веса и лобового сопротивления. Таким образом, для заданных характеристик набора высоты величина угла кабрирования зависит от запаса мощности, необходимого, чтобы преодолеть противодействие определённой доли веса.

Обратите внимание, что ЛА может выполнять набор высоты только благодаря запасу мощности двигателя. Когда запас мощности исчерпан, ЛА утрачивает возможность дальнейшего набора высоты. В этот момент ЛА достигает своего «абсолютного потолка». В момент перехода от установившегося прямолинейного полёта к снижению (как и в случае набора высоты), силы, действующие на ЛА, меняются вполне определённым образом. В рассматриваемом ниже примере ЛА снижается при той же мощности двигателя, что и в установившемся прямолинейном полёте.

Силы, действующие на ЛА при снижении. В момент, когда штурвал отклоняется вперёд с целью начать снижение, УА на короткое время изменяется. В начальный момент инерция ЛА заставляет его продолжать движение по первоначальной траектории. В этот момент УА падает, заставляя уменьшиться суммарную подъёмную силу. В результате вес становится больше, чем подъёмная сила, и ЛА начинает снижаться. Одновременно с этим траектория полета переходит от горизонтальной к нисходящей.

Не следует путать падение подъёмной силы с невозможностью создания подъёмной силы, достаточной для выполнения горизонтального полёта. Необходимая траектория полёта обеспечивается доступным резервом мощности двигателя и положением руля высоты.

Для снижения на той же воздушной скорости, с которой осуществлялся установившийся прямолинейный полёт, мощность двигателя должна быть снижена в момент начала снижения. Составляющая веса, действующая по направлению вперёд параллельно траектории полёта, увеличивается по мере того, как угловая скорость снижения растёт и, наоборот, уменьшается, когда угловая скорость снижения падает.