НАША ТРИБУНА

При определении максимальной скорости горизонтального полета планерлета у земли в основу расчета было положено уравнение следующего вида:

Принимая некоторые средние величины

Подставляя в уравнение (1) значение Сх и

Задаваясь различными значениями и , графическим способом находим величину V, для чего строим серию кривых: . Затем, задаваясь различными значениями и , находим значение остальной части уравнения (4):

¹ По материалам проекта планерлета конструкции автора.

В точке пересечения этих кривых находим V. На рис. 1 представлены уже окончательные данные нашего расчета в зависимости от и . Та же диаграмма использована для нанесения кривой изменения посадочной скорости планерлета как в чистом виде, так и для случая применения отклоняющихся щитков с целью уменьшения ее.

Рис. 1

Вес полезной нагрузки планерлета в отношении к полному полетному весу его для реальных машин будет составлять 40—60%. В среднем величину этого отношения можно принять равной 50%. Таким образом при помощи диаграммы, представленной на рис. 1, зная вес задаваемой коммерческой нагрузки, потребный радиус действия планерлета и ориентируясь на единственный реальный сейчас для этой цели мотор М-11, нетрудно получить ряд возможных значений максимальной и посадочной скоростей планерлета и одновременно основные его данные.

На рис. 2 изображена другая небезынтересная для планерлета зависимость.

Значение дано на той же диаграмме. По рис. 2, зная для данной машины максимальное значение , легко найти наибольшее допустимое значение или, иначе говоря, величину допустимой перегрузки машины, при которой еще возможны горизонтальный полет у земли без снижения со скоростью V_пр.

Для определения скорости подъема и потолка планерлета воспользуемся следующим уравнением:

Принимая значение Сх по формуле (2), т. е. заменяя поляру суммой индуктивного и некоторого постоянного сопротивления, мы приходим к ошибке на больших значениях Су.

Рис. 2

Величины Су, соответствующие режиму взлета или полету на потолке, как известно, лежат ниже значения Су при минимуме мощности и группируются на углах атаки, близких к режиму максимального качества. В этой области с

Рис. 3

достаточной степенью точности можно принять, что профильное сопротивление остается постоянным. В своей работе „Аналитическое определение полетных качеств самолета" Шренк также принимает аналогичное допущение.

Для учета первой зависимости применим формулу (3), причем значение скорости V возьмем в км/час. Тогда получим

Значения η_р приведены для ряда скоростей в табл.1.

Для учета изменения числа оборотов со скоростью произведем подбор ряда винтов к мотору М-11. При этом оказывается, что винты, подобранные на скорости V = 140 км/час и ниже, не дают изменения оборотов на меньших скоростях (из-за постоянства значения βпо λ по характеристике винта).

При подборе винта на скорости V= 175 км/час и при переходе на скорости меньше 140 км/час имеем падение оборотов примерно на 150 об/мин и, следовательно, падение мощности с N =122 л. с. (при η= 1 660 об/мин) до N =113 л. с.

Следовательно отношение мощностей будет:

Для винта, подобранного на V=200 км/чac, падение числа оборотов составит около 240 об/мин и, следовательно, отношение мощностей будет 0,883.

В дальнейшем следуем сделанному нами ранее допущению, что в каждом рассматриваемом случае винт подобран на максимальной скорости, величина которой определяется из проделанных ранее расчетов. Обозначая отношение мощности на режиме взлета и потолка к мощности мотора на максимальной скорости через , напишем выражение для располагаемой мощности на взлете в следующем виде:

На рис. 3 представлена зависимость от скорости.

Обозначая и сделав преобразования, можем переписать уравнение (5) в следующем виде:

Для определения наивыгоднейшей скорости подъема найдем производную от U по V:

Определив V, вносим его значение в формулу (7) и находим U.

Значения U приведены на рис. 4.

Для нахождения потолка пользуемся тем же уравнением, полагая ρ и располагаемую мощность изменяющимися с высотой. Изменение мощности с высотой на данной скорости происходит вследствие: 1) падения мощности мотора по закону стандартной атмосферы, 2) изменения числа оборотов, 3) изменения к. п. д.

Последние два обстоятельства влияют очень незначительно и суммарный эффект их сводится почти к нулю. Поэтому в нашем уравнении введем только один коэфициент К падения мощности с высотой.

Полагая U=0, имеем такое К, при котором оба решения для V сливаются.

Данное значение К и определит для нас искомый теоретический потолок машины.

Полагая U = 0, получим уравнение такого вида:

Рис. 4

Имея в виду, что из условия потолка два из четырех решений этого уравнения должны быть одинаковыми, представим его в следующем виде:

Сравнивая коэфициенты при степенях V, установим некоторое соотношение между α и β:

Для каждой пары значений а и b решение производим графически. Для удобства подсчетов строим по высотам величину для различных параметров (b).

Задавшись величинам, а и b, подыскиваем такое Н, чтобы иметь пересечение кривых:

В пересечении кривых снимаем значение H - теоретического потолка. Далее:

Для краткости промежуточный график нами пропущен, а окончательный результат изображен на рис. 5.

На рис. 4 даны кривые изменения величины скорости снижения планерлета U' в функции для λ=11 и λ = 15.

В предыдущих расчетах мы принимали поляру, у которой профильное сопротивление считалось постоянным. При определении U' _мин на планировании это допущение может привести к значительной ошибке. Для исправления Ср в верхней части поляры воспользуемся каким-либо профилем, дающим нормальное течение Ср по Су, например профилем Р-II, и примем тот же закон изменения Ср.

К поляре планерлета добавится:

Скорость вертикального снижения под углом Θ к горизонту будет:

Рис. 5

И, наконец, в заключение нашего расчета на рис. 6 дана примерная кривая изменения дальности полета планерлета в функции , при этом для упрощения было допущено, что во всех случаях удельный расход горючего

Проделанные нами подсчеты не могут претендовать на полную общность своих выводов, но порядок получающихся величин различных характеристик весьма близок к практическим значениям данных опроектированных в настоящее время планерлетов.

Проделанные нами подсчеты не обещают нам каких-либо головокружительных данных при тех скромных моторных ресурсах, которыми мы располагаем на сегодняшний день. Но несомненно также, что вышеупомянутые данные, в частности величины получаемых нами горизонтальных скоростей для самых разнообразных вариантов планерлетов, весьма далеки и превосходят те цифры, которыми оперируют лица, желающие рассматривать планерлет не иначе, как в упряжке пары волов. Для примера возьмем сравнительный подсчет, приведенный в статье инж. К. Рамм в июньском номере „Самолета". Автор этой статьи сравнивает следующие машины:

Рис. 6

Далее т. Рамм подсчитывает производительность обеих машин следующим образом:

для самолета: 0,228 X 162 X 4 = 147,6 m·км/час

для планерлета: 0,8 X 50 X 4 = 160,0 m·км/час.

Не будем выражать вполне понятное удивление странному выбору как эталона для сравнения никому неизвестного самолета, далее — выбора мотора в 50 л. с. для планерлета (непонятно по каким соображениям) и, наконец, самого метода подсчета производительности, исходя из полезных (а не коммерческих) нагрузок.

Кроме того крейсерская скорость вышеуказанного самолета Физелер-4 ни при каких обстоятельствах не может быть равной V= 162 км/час и в действительности не превышает 125 км/час. Расход горючего в течение 4 часов полета составит 50 кг. Вес пилота берем 80 кг; в таком случае коммерческая нагрузка самолета Физелер-4 будет: 228 — 50 — 89=98 кг. Производительность самолета будет в действительности в 1 час: 0,098 + 125 =12, 25 m·км/час, теоретическая дальность полета — 500 км.

Для нашего планерлета, беря по графику получим V_max = 75 км/час, крейсерскую скорость V= 60 км/час. Коммерческая нагрузка будет 800 — 50 — 80 = 670 кг и часовая производительность:

Выигрыш в производительности у планерлета по сравнению с самолетом Физелер-4 составит 28 m·км/час, или 228%, а не 9%, как указывал в своей статье инж. Рамм.

Если же выбрать на основании проделанных нами расчетов планерлет, несущий коммерческую нагрузку в 600 кг при средней рейсовой скорости в 135 км/час, то производительность его будет:

Выигрыш в производительности по сравнению с самолетом Физелер-4 составит 69 m·км/час, или 575%. Дальность полета при этом будет равна 500 км менее, чем за 4 часа. Производительность планерлетов на 1 кг израсходованного горючего всегда будет значительно выше, чем у любого самолета. То же можно сказать и в отношении часовой производительности по сравнению с большинством существующих самолетов. Для сравнения приведем табл. 3.

Несомненно, что экономическая сторона разбираемого нами вопроса нуждается в глубоком анализе специалиста и, конечно, в достаточно обширных, проверенных в эксплоатации практических данных. В заключение остановимся кратко на „сомнениях" по поводу взлета такого рода тяжело нагруженных воздушных поездов и затем свободного полета планерлета.

Подсчеты показывают, что буксировка планерлета весом в 3000 кг самолетом типа П-5 не представляет каких-либо непреодолимых трудностей. Отрыв системы происходит достаточно быстро и на скоростях, порядок которых не внушает никаких опасений. Если планерлет в отношении устойчивости и подбора рулей рассчитан правильно, то и дальнейший полет его должен происходить нормально. По своим данным, например нагрузке площади, планерлеты в большинстве будут близки к планерам, а наличие у них небольшого мотора будет фактором несомненно благоприятным, а не наоборот. Можно конечно ожидать, что к пилотам планерлетов будут предъявляться несколько другие требования, быть может повышенные, специальные вследствие присущих планерлету специфических данных (взлет на буксире и набор высоты, медленный набор высоты при свободном полете, высокая летучесть машины и малый угол планирования и т. д.). Но основное, что необходимо сейчас, — это практика и эксплоатация настоящих „живых" планерлетов!

1 С учетом расхода горючего для взлета с тягачом.

На дискуссию о планерлете, поднятую в нашем журнале (№ 6 за прошлый год), откликнулся пока т. Королев, хотя в некоторых конструкторских бюро этот вопрос подвергся серьезному научному исследованию с выводами не особенно утешительными для планерлета.

В защиту планерлета т. Королев не внес ничего нового, его теоретические расчеты, правильные по форме, по существу и методам без введения поправок, вытекающих из особенностей эксплоатации планерлета на регулярном транспорте, являются глубоко ошибочными. Именно эти особенности (взлет при помощи тягача и полет на буксире при неблагоприятных условиях полета) не учитываются ни т. Королевым, ни товарищами, рекомендующими планерлет для решения транспортной проблемы. Другие особенности, присущие планерлету, как то: высокая летучесть при свободном полете, малый угол планирования, медленный набор высоты и т. д., т. Королев решает очень просто — повышением специальных требований для пилота, т. е. подготовкой специальных летных кадров для планерлетов. Эти последние особенности планерлета резко противоречат требованиям безопасности полета транспортного самолета и вряд ли инспекция гражданского воздушного флота возьмет на себя смелость в допуске к эксплоатации аппаратов с подобными «специфическими» особенностями.

Следовательно перед т. Королевым встанет вопрос об уничтожении этих «специфических» особенностей планерлета, т. е. введение в конструкцию планерлета разрезного крыла, аэродинамического тормоза, тормоза на колеса, а это влечет за собой пересмотр всей весовой характеристики планерлета в сторону значительного уменьшения соотношения полезного веса к весу конструкции. Эта первая поправка, вносимая в расчеты т. Королева моментом безопасности эксплоатации планерлета. Вторую поправку вносит учет эксплоатации тягача на взлете и на буксировке планерлета при неблагоприятных метеоусловиях.

Если реальность весовых данных транспортных самолетов, приведенных в нашей таблице (№ 6 журн. «Самолет»), не вызывает никаких сомнений, поскольку взяты самолеты существующие, эксплоатируемые на воздушных линиях, то данные планерлетов т. Королева по приведенным выше соображениям весьма проблематичны и требуют расшифровки и поправки.

Приведенный в таблице т. Королева планерлет имеет вес 2 т при полезном грузе 3 т и мощности мотора 350 л. с. До сих пор из планеров (без мотора) с большой грузоподъемностью нам известен ГН-4, испытанный на буксировке в 1934 г. Этот планер обладает весовой характеристикой совершенно иного порядка: при весе конструкции 492 кг полезная нагрузка достигла лишь 400 кг — это очень далеко от соотношения 2 : 3 (при наличии мотора 350 л. с.) фантастического планерлета т. Королева. В той же таблице т. Королев берет произвольные весовые данные и для самолета К-5, в таблице же, опубликованной в № 6 нашего журнала, данные этого самолета соответствуют данным государственных испытаний К-5 в 1930 г.

Но допустим, что удалось построить 5-т планерлет с мотором 350 л. с, обладающий скоростью 135 км/час. Однако при определении технико-экономических качеств планерлета нужно брать не часть агрегата, как это делает т. Королев, а весь агрегат (планерлет плюс тягач), как это требует эксплоатация в самом транспорте. При этих условиях получаются совершенно иные показатели. У т. Королева производительность 5-т планерлета без учета тягача составляет 3,95. При учете же тягача (см. «Самолет» № 6, стр. 29) расход одного горючего составит 160 кг/час и производительность на 1 кг получится не 3,95, a , а это сразу ставит планерлет на действительное место в ряду современных транспортных самолетов (Нортроп, Локхид и пр.) как мало производительное и дорогое средство транспорта.

В статье т. Малиновского, помещенной в журнале «Гражданская авиация» № 11 за прошлый год, приведены две известные формулы для определения экономичности транспортного самолета.

Однако привести формулы это еще не значит доказать, что планерлет в 2—2,5 раза выгоднее современного транспортного самолета. Не давая никакого расчета на основе этих формул, т. Малиновский лишь ограничивается утверждением выгодности применения планерлета на транспорте,

Первая формула себестоимости тонно-километра

где An есть стоимость часовой эксплоатации самолета или всего агрегата, V — крейсерская скорость и G — коммерческий груз.

В применении этой формулы к планерлету должна учитываться стоимость часовой эксплоатации всего агрегата, т. е. планерлета плюс тягач-самолет (в данном случае самолет П-5), а не одной части агрегата, как это делает т. Королев.

Посмотрим, как выглядит эта стоимость эксплоатации в случае: 1) транспортного самолета, 2) самолета с буксирным планером и 3) планерлета плюс тягач-самолет.

Примечание. В — часовая стоимость обслуживания летно-подъемным персоналом из расчета для самолета — 1 пилот и бортмеханик; для буксирного планера — 1 пилот, 1 бортмеханик, 1 пилот планера; для планерлета — 1 пилот и 1 бортмеханик самолета-тягача, 1 пилот и 1 бортмеханик планерлета. С — часовая стоимость земного обслуживания. D — часовая стоимость амортизации.

Из этой таблицы ясно и для школьника первой ступени, что стоимость эксплоатации Аn планерлета (всего агрегата) повышается по всем показателям в несколько раз мощности агрегата (650 +100 л. с).

Что же касается второго элемента формулы VG, т. е. скорости V и грузоподъемности (G), то скорость планерлета (135 км/час) по сравнению с транспортным самолетом «Гамма» (320 км/час) уменьшается почти в 2,5 раза, а грузоподъемность (коммерческий груз), даже сравнивая данные фантастического планерлета т. Королева, возрастает лишь в 1,75 раза. Следовательно и второй элемент формулы изменяется не в пользу планерлета, как утверждает т. Малиновский.

Однако в таблице т. Королева и в его графиках взяты планерлеты абстрактные. В статье же т. Малиновского («Гражданская авиация» № 11, стр. 13) приведены данные реальных планерлетов: СК-7 — конструкции того же Королева и второй — бригады инж. Колесникова и Ромейко-Гурко с одним и тем же мотором М-11 в 100 л. с. По приведенным в статье данным планерлет СК-7 имеет часовую производительноость 78,4 тонно-километра и второй — 97,5. Эти данные очень далеки от приводимых т. Королевым в своей таблице, где планерлет с таким же мотором обладает часовой производительностью в 148 т/км.

Тов. Малиновский утверждает, что транспортное число планерлета, определяемое оиз формулы

Таким образом транспортный коэфициент Kt современного транспортного самолета в 6 раз выше транспортного коэфициента СК-7.

Ошибка т. Малиновского и т. Королева заключается в том, что при защите экономичности планерлета не учитывается тягач планерлета (самолет П-5), являющийся одной частью всего агрегата, и мощность и скорость которого берутся в основу всех расчетов грузоподъемности и скорости другой части агрегата — планерлета. Когда же вопрос касается расчета экономичности планерлета, тт. Малиновский и Королев работу тягача и стоимость эксплоатации его сбрасывают со счетов или умалчивают о ней. Отсюда и совершенно неверные выводы о высокой экономичности планерлета и перспективе применения планерлетов на транспорте. Путь, на который стали конструкторы планерлетов, — это окольный и более длинный путь к экономичному транспортному самолету, чем путь непосредственной работы над созданием экономичного транспортного самолета с учетом современной техники планеро— и самолетостроения.