Влияние веса на лётно-технические характеристики. Влияние веса на конструкцию ЛД

В каждом конкретном случае параметры взлёта набора высоты и посадки устанавливаются в зависимости от максимально допустимого взлётного и посадочного весов ЛА. При увеличении полного полётного веса летательному аппарату требуется больший разбег при взлёте и более пологий набор высоты, а также более высокая посадочная скорость и больший послепосадочный пробег. Даже небольшая перегрузка может помешать ЛА при взлёте преодолеть препятствие, которое в обычных условиях не вызвало бы проблем.

Неблагоприятное воздействие перегрузки на лётно-техничёские характеристики ЛА не ограничивается непосредственными опасностями при взлёте и посадке. Перегрузка отрицательно влияет на характеристики набора высоты и крейсерского полёта, что приводит к перегреву при кабрировании, увеличивает износ двигателя и потребление топлива, снижает крейсерскую скорость и дальность полёта.

В настоящее время производители предоставляют информацию о весе и центровке каждого выпущенного ЛА. Для достижения надлежащих лётно-технических параметров и несущей способности ЛА необходимо неукоснительно соблюдать операционные ограничения, предусмотренные производителем. Отклонения от этих рекомендаций может привести к структурным повреждениям или полному разрушению конструкции ЛА. Даже если полезная нагрузка ЛА находится в пределах максимальных весовых ограничений, необходимо тщательно следить, чтобы распределение веса соответствовало диапазону центровок. Обоснованием подобных предосторожностей служит, в том числе, и предшествующий краткий обзор основ аэродинамики и факторов нагрузки. Ниже приводится общая информация относительно некоторых причин, почему параметры веса и центровки настолько важны для обеспечения безопасности полёта.

Некоторые ЛА проектируются таким образом, что при полном заполнении всех посадочных мест, багажных отсеков и топливных баков невозможно удержать вес в пределах установленных ограничений. Примером могут служить некоторые широко распространённые четырёхместные самолёты, топливные баки которых не могут быть заполнены до предела, если на борту находятся четыре человека и их багаж. В некоторых двухместных самолётах багаж нельзя помещать в отсек позади сидений, если предполагается ввести ЛА в режим штопора. Пилот должен быть осведомлён об ограниче­ниях по весу и центровке для пилотируемого им ЛА и о причинах этих ограничений.

Влияние веса на конструкцию ЛД. Воздействие дополнительной нагрузки на конструк­цию ЛА обычно нельзя увидеть сразу. Согласно требованиям полётопригодности, конструкция ЛА, принадлежащего к категории обычных (на которых выполнение фигур высшего пилотажа запрещено), должна быть рассчитана на коэффициент перегрузки 3,Sg. Это позволяет такому ЛА выдерживать динамическую нагрузку, возникающую при маневрировании или порывах ветра. Сказанное означает, что силовая конструкция ЛА может без каких-либо структурных повреждений выдержать нагрузку, в 3,8 раза превышающую его полный полётный вес. Если принять это как показатель перегрузки, которой может подвергаться ЛА в штатном режиме эксплуатации, избыточная нагрузка в 100 кг потенциально может привести к перегрузке конструкции ЛА в 380 кг. Эти соображения становятся ещё более значимыми в случае ЛА категорий общего назначения и спортивно-пилотажных, для которых требования к коэффициенту перегрузки составляют 4,4g и 6,0g соответственно.

Структурные повреждения, к которым приводят перегрузки, могут быть существенными или даже катастрофическими, но чаще они оказывают на компоненты конструкции постепенное, «накапливающееся» воздействие, которое бывает трудно выявить и крайне дорого устранить. Постоянная избыточная нагрузка обычно вызывает прогрессирующие напряжения и повреждения, которые не всегда выявляются при пред­полётном осмотре и впоследствии могут привести к отказу конструкции ЛА даже во время его штатной эксплуатации. Дополнительные напряжения, возникающие в элементах конструкции ЛА, могут ускорить появление повреждений, вызванных усталостью металла.

Говоря о последствиях, вызываемых увеличением полного полётного веса ЛА, необходимо учитывать величину перегрузок, связанных с выполнением полётных манёвров и порывами ветра. Конструкция ЛА, подвергающаяся на выходе из пикирования перегрузке в 3g, должна быть в состоянии выдержать дополнительную нагрузку в 300 кг на каждые 100 кг добавочного веса. Такую нагрузку, например, может создать допол­нительный необоснованный запас топлива объёмом примерно 120 л.

При сертификации гражданских ЛА их конструкция анализируется и проверяется на полёт с максимальным разрешённым взлётным весом в скоростных режимах, допустимых для этого типа ЛА. Полёты с взлётным весом, превышающим разрешённый, практически выполнимы, и часто даже не выходят за пределы возможностей конкретного ЛА. Тем не менее, это не должно вводить пилота в заблуждение. Он обязан понимать, что нагрузка, на которую ЛА не рассчитан, оказывает разрушающее воздействие на всю конструкцию ЛА или некоторые её компоненты.

При загрузке на борт пассажиров или груза необходимо учитывать конструкцию ЛА. Сиденья пассажиров, багажные отделения и пол кабины экипажа рассчитаны на то, чтобы выдерживать определённую нагрузку (или концентрацию нагрузки) и не более того. Например, грузоподъёмность багажного отсека лёгкого самолёта может быть ограничена 10 кг из-за ограниченной прочности поддерживающей отсек конструкции, даже несмотря на то, что при увеличении нагрузки в этой точке ЛА не будет перегружен и его ЦТ не сместится.