Классификация скоростей полета

Скорость самолёта была, есть и остаётся весьма важным его фактором, который позволяет не только с большим комфортом перемещаться между городами, регионами или странами, но и делает время перелёта максимально быстрым.

Самый первый гражданский самолёт «Илья Муромец» имел скорость полёта всего лишь в 105 километров в час, то этот предел сегодня легко может быть преодолён на обычном автомобиле, а в ряде случаев и на международном автобусе, а посему, комфортным такое перемещение никак не назовёшь.

Что касается обычных пассажирских самолётов, то их скорость полёта уже превысила рубеж в 500 километров в час, и является далеко не пределом, но как оказывается, и это является далёким от настоящего комфорта.

Современные пассажирские самолёты лишились удовольствия летать со сверхзвуковыми скоростями, и, причём это имело весьма веские причины, заключающиеся в следующих факторах:

Надёжность. При полёте на сверхзвуковых скоростях, самолёт вынужден иметь максимально обтекаемую форму, и как известно, чем больше длина авиалайнера, тем сложнее этого добиться. В противном случае, самолёт при достижении сверхзвуковой скорости может буквально развалиться на куски, что естественно является небезопасным и может нести катастрофические последствия.
Экономичность. По сути, сверхзвуковые самолёты имеют малую экономичность топлива, а следовательно, и рейсы на них будут обходиться гораздо дороже чем на более медленных авиалайнерах.
Узкая специализация. Под данным фактором следует понимать, что далеко не каждый аэропорт сможет позволить себе принять сверхзвуковой авиалайнер из-за его большой массы и скорости, то есть, необходима большая ВПП.
Частое техническое обслуживание. В виду того, что самолёт перемещается на сверхбыстрых скоростях. Его необходимо постоянно обслуживать, то есть, практически после каждого рейса проверять состояние фюзеляжа, заклёпочные крепления и т.д., что также несёт ряд неудобств для авиаперевозчиков.

Если современная скорость самолёта гражданской авиации составляет порядка 800 километров в час, то у сверхзвуковых пассажирских авиалайнеров, она составляла свыше 2100 километров в час, что более чем в 2.5 раза быстрее современных авиаперелётов. Тем не менее, в виду главным образом безопасности, на сегодняшний день не существует действующих пассажирских сверхзвуковых авиалайнеров, которых всего-то за всю историю гражданского авиастроения существовало два – советский Ту-144 и англо-французский «Конкорд».

Вполне возможно, что в скором времени, мы сможем вновь наблюдать сверхзвуковые самолёты в небе, и стоит отметить, ряд авиастроителей и конструкторских бюро работают над этим вопросом. Тем не менее, ожидать каких-либо нововведений в ближайших несколько лет не стоит, хотя бы по причине того, что важным фактором остаётся безопасность пассажиров, а скорость самолёта учитывается уже потом.

Известно, что разные модели самолетов имеют различную скорость полета. Так, боевые ударные самолеты имеют значительно высшие скоростные показатели, чем аппараты гражданской авиации.

Скоростные показатели пассажирских авиалайнеров

Ту-134 является пассажирским лайнером для полетов малой протяженности. Максимальное количество пассажиров на борту – 96 человек. Крейсерская скорость машины составляет 850 км/ч.
Ту-154 разработан для перелетов на средние протяженности. На борту могут находиться до 180 пассажиров. При этом крейсерская скорость машины составляет 950 км/ч.
Ту-204 – среднемагистральный лайнер, который может перевозить до 214 пассажиров на борту. Оптимальная скорость полета составляет 850 км/ч.
«Сухой Суперджет-100» эксплуатируется на авиалиниях с малой загрузкой. Салон может разместить 98 человек, а крейсерская скорость имеет показатель в 830 км/ч.
ИЛ-62 обеспечивает перевозку пассажиров на дальние дистанции. Экономвариант салона может разместить 198 человек. Нормальной крейсерской скоростью является скорость в 850 км/ч.
ИЛ-86 – огромный лайнер для перелетов средней дальности. На борту может быть максимальное количество пассажиров в 314 человек. Несмотря на большие размеры, он имеет крейсерскую скорость в 950 км/ч.
ИЛ-96 является самолетом с большой протяженностью полета и рассчитан на перевозку 300 пассажиров в салоне экономкласса. Оптимальной скоростью является 900 км/ч.
Airbus A310 изготовляется в разной комплектации, что позволяет использовать машину на линиях с различной протяженностью. Стандартным для этой машины остается число пассажиров в 183 и показатели скорости в 858 км/ч.
Airbus A320 – эта машина может осуществлять перевозку пассажиров на средних дистанциях полета, с крейсерской скоростью в 853 км/ч. В самолете могут расположиться 149 пассажиров.
Airbus A330 изготовлен для длительных перелетов с максимальным количеством пассажиров на борту до 398 человек. При перелете крейсерская скорость составляет 925 км/ч.
Boeing-747 имеет крейсерскую скорость полета в 917 км/ч. Машина имеет возможность осуществлять дальние перевозки до 298 человек.
Boeing-777 также производит длительные перелеты, но количество пассажиров в экономичном варианте салона достигает всего лишь 148 человек, а оптимальная скорость полета имеет показатель в 891 км/ч.

Boeing-777

Все же пассажирские самолеты обладают невысокой крейсерской и максимальной скоростью полета, хотя бывают и исключения из правил. Так, например, самолет «Конкорд» или Ту-144 могут похвастаться высокими скоростными показателями. Совсем недавно корпорация «Боинг» заявила о создании нового высокоскоростного пассажирского аппарата, который предварительно окрещен как Zehst. В планах руководства компании и конструкторов довести скорость данной модели до 5029 км/ч.

Самые высокие скорости полета имеют более новые военные машины, которые достигают сверхзвуковых скоростей.

Самые быстрые сверхзвуковые самолеты

МиГ-17 – номинальная скорость полета составляет 861 км/ч. Несмотря на то что это не такой уж и большой показатель, это не помешало стать этой ударной машине самой распространенной в мире.
Bell X-1 – этот самолет разработан в США. Он осуществил свой первый полет еще в далеком 1947 году. В этом полете удалось произвести разгон аппарата до скорости в 1541 км/ч. В настоящий момент эта единственная машина находится в музее в США.
North X-15 имел ракетный двигатель, но в отличие от предыдущей модели он максимально разогнался до скорости 6167 км/ч. Этот полет был осуществлен в 1959 году. Всего было создано три таких аппарата, которые занимались изучением верхних слоев атмосферы и ее реакции на вхождение в нее крылатых тел.
Lockheed SR-71 Blackbird – это военный разведчик, который мог достигать скорости в 3700 км/ч. Он стоял на вооружении в США до 1998 года.
МиГ-25 мог развивать скорость до 3000 км/ч. Машина отличалась высокими летными и боевыми показателями. В 1976 году советский летчик угнал одну такую машину в Японию, где произвели ее детальное изучение.
МиГ-31 впервые оторвался от взлетной полосы 1975 года, этот перехватчик может летать со скоростью в 2,35 Маха или же 2500 км/ч.
F-22 Raptor – военный самолет американского производства. Он относится к самолетам 5 поколения. Крейсерская скорость машины составляет 1890 км/ч, а максимальная доходит до 2570 км/ч.
Су-100 является ударным разведчиком. Хотя при проектировании было много вариантов его использования. Но все же он очень быстр и может лететь на скорости в 3200 км/ч.
XB-70 – данный самолет настолько быстр, что во время первых испытаний с него было сорвано потоком воздуха 60 сантиметров кромки. В настоящее время существует только одна такая машина, и та в музее США. Разогнать его удалось до скорости 3187 км/ч.
Ту-144 был создан в ответ на изготовленный в Британии «Конкорд» в 1960-х годах. Он развивал максимальную скорость до 2500 км/ч. Всего было построено 16 таких машин, в настоящее время не эксплуатируется.
Aerospatiale-BAC Concorde – это пассажирский аппарат, который активно использовался в авиаперевозках пассажиров. Его крейсерская скорость составляла 2150 км/ч, а максимальная – 2330 км/ч. С 2003 года не используется.

В настоящее время самые развитые страны мира активно работают над созданием самолетов нового поколения, которые должны обладать еще лучшими летными показателями.

Aerospatiale-BAC Concorde

Рассмотрим понятие скорости самолета с физической стороны:

Скорость. Скоростью движения какого-либо тела (в том числе самолета) называется отношение длины пройденного пути ко времени, в течение которого тело проходит этот путь. Если движение происходит с переменной скоростью, то можно рассматривать среднюю скорость движения на определенном участке пути и скорость движения в данный момент. Для того чтобы определить скорость движения в данный момент, следует брать достаточно малые промежутки времени. Чем меньше взят интервал времени, тем точнее будет определена скорость в данный момент.

В технике принято измерять скорость в метрах в секунду (м/сек) и в километрах в час (км/ч). Для того чтобы скорость, выраженную в метрах в секунду, перевести в километры в час, необходимо умножить значение скорости на 3,6.

Например, скорость звука на высоте 8 000 м составляет 308 м/сек, или 308 X 3,6 = 1108,8 ж 1109 км/ч.

Истинная скорость. Скорость, с которой движется самолет относительно воздушной среды, называется истинной или воздушной скоростью Уи.

Истинная скорость определяет величину аэродинамических сил и моментов, действующих на самолет.

При отсутствии ветра истинная скорость совпадает с путевой скоростью — скоростью движения самолета относительно земли.

Приборная скорость. В авиационной технике нашло широкое применение определение скорости при помощи замера разности полного и статического давлений воздуха. Приемником полного давления является специальный насадок (трубка), установленный на самолете (например ТП-156). Статическое давление обычно подводится к прибору от заборника, представляющего собой калиброванное отверстие в одной из точек фюзеляжа. Скорость, измеренная указанным образом, называется приборной скоростью УПр.

Попятно, что уменьшение плотности воздуха при постоянной истинной скорости будет сопровождаться уменьшением скоростного напора и, следовательно, уменьшением приборной скорости.

Указатель скорости не является идеально точным инструментом. В его показания необходимо вводить инструментальную поправку б Приемник статического давления также не является идеальным — на измерении давления сказывается возмущение воздушного давления в месте расположения приемника.

Вертикальная ось лежит в плоскости симметрии самолета и направлена в сторону верхней поверхности крыла. В скоростной системе ось О у перпендикулярна оси О*. В связанной системе ось перпендикулярна основе.

Поперечная ось направлена в сторону правого крыла.

Угол между направлением скорости набегающего потока и плоскостью хорд крыла называется углом атаки а.

Угол между направлением скорости набегающего потока и плоскостью симметрии самолета называется углом скольжения.

Перегрузкой п называется безразмерное отношение, показывающее, во сколько раз сумма всех действующих на тело сил (кроме силы тяжести) больше веса тела. Если перегрузка равна нулю, то это значит, что на тело действует только неуравновешенная сила тяжести, а сумма остальных сил равна нулю.

Что такое эффективность вингсьюта?

Вингсьют-пилоты часто спрашивают, какие приёмы мы рекомендуем для улучшения лётных характеристик? Многие советы на эту тему, которые нам доводилось слышать, основаны на идее, что «эффективный полёт» – это медленное планирование на длинную дистанцию при пологих углах и минимальном снижении. Хотя медленный полёт – это не всегда проблема при скайдайве, всё же это не идеал. Итак, с какой скоростью нам нужно двигаться в той или иной ситуации? Или сформулируем иначе, «С какой скоростью лучше летать?» К счастью, для полётов в винге ответ не так уж и сложен: «Как можно быстрее».

Идея, что «скорость – это хорошо», как ни странно, не популярна в современном мире вингсьют-обучения. По моему мнению, это принципиальное непонимание того, какими должны быть воздушные скорости, привело к излишним жертвам при BASE прыжках в винге, которых можно было избежать, если бы пилоты имели достаточно опыта, чтобы оценить или завершить траекторию полёта. Многих скайдайверов учат летать в вингах слишком медленно, и они не могут использовать весь потенциал своих костюмов. Ещё больше людей не понимают, насколько полезна горизонтальная скорость в винге. И хотя это проблема не только BASE прыжков в вингсьютах, но с августа 2020 по октябрь 2020 года более десятка смертельных исходов могли быть связаны с неправильной воздушной скоростью.

Итак, когда мы хотим, чтобы наши вингсьюты летали максимально эффективно, что мы имеем ввиду? Это что, полёт как можно дальше? Как можно быстрее? Или как можно дольше? Я утверждаю, что наиболее важная составляющая высокоэффективного полёта, его аккуратности и управляемости, заключается в горизонтальной скорости.

Эффективный полёт – это быстрый полёт

В скайдайве обычно эффективность оценивают вертикальной скоростью, которую также называют скоростью снижения в планирующем полёте. Как бы она ни называлась, нам нужно усвоить, что медленная скорость снижения – это не то, что нас должно заботить. Я полагаю, мы должны сосредотачиваться не на уменьшении вертикальной скорости. Гораздо важнее научиться набирать высокую горизонтальную скорость.

Лучше всего тренировать горизонтальную скорость в полёте бок о бок с друзьями, как можно ближе / спокойно / безопасно. Обгоните приятеля, летящего рядом с вами, пусть он изменит конфигурацию винга (ранее известную как положение тела

) и угол атаки, чтобы обогнать вас. Затем используйте его как репер и обгоните его снова. Тренировка скорости в малых формациях из двух-трёх пилотов позволит вам использовать друг друга как ориентиры, чтобы оценивать изменения эффективности полёта. Начинайте ваши первые формации на скорость с малого числа участников, не более трёх. Безопасность полётов в формации и надлежащие относительные траектории – совершенно иная тема, но главная идея здесь – совместный полёт небольшой группы как можно ближе в одном направлении.

Заметки на полях: Приборы

Использование GPS или звукового устройства типа Flysight может быть очень полезным для приближённых оценок, но не окажитесь в ловушке мелочей цифровых данных. GPS приборы – в общем случае неподходящее средство, чтобы судить об эффективности полёта в винге из-за определённой разницы между воздушной скоростью (насколько быстро вы летите на самом деле) и путевой скоростью (которую измеряет GPS). При большом количестве прыжков и при учёте метеопрогноза о ветре на высоте и фактическом ветре, измеренном вашими пилотами самолётов, GPS может быть полезным средством, если вы не делаете тонких сравнений между разными прыжками. Ваши показания скорости будут варьировать больше чем на 30 км/ч ото дня ко дню в зависимости от высоты вашего скоростного полёта, характеристик ветра и даже малых изменений направления. Из-за этой неизбежной переменчивости мы не используем GPS устройства для измерения скорости, мы полагаемся только на сравнение двух пилотов сходного размера, летящих бок о бок.

Различия между самыми скоростными прототипами вингсьютов часто оказываются меньше 3 км/ч воздушной скорости, но практически невозможно пролететь 3 км высоты при скайдайве, не встретив значительных (более 8 км/ч) вертикальных и горизонтальных движений воздушных масс, что делает сравнение инструментальных данных по большей части бесполезным при таком узком диапазоне показателей эффективности. Соревнование бок о бок – лучше всего.

Хотя записанные данные непригодны для достоверных оценок эффективности полёта, звуковой Flysight полезен, когда вы летаете в одиночку. Информация о горизонтальной скорости, передаваемая звуковой обратной связью, поможет вам найти наиболее скоростную позу и угол в ходе полёта.

Скорость вертолетов

Говоря о скоростных характеристиках летательных аппаратов, нельзя не упомянуть вертолеты. За счет огромного количества производителей и схем строения они имеют различные показатели скорости.

Скорость винтокрылых машин зависит от огромного количества параметров. Самыми вескими являются вес аппарата, количество несущих винтов и количество двигателей, которые приводят в действие винты.

Скоростные характеристики гражданских вертолетов

Ми-26Т имеет возможность разогнаться до 270 км/ч, что касается крейсерской скорости, то она равна 255 км/ч. Аппарат оснащен двумя двигателями мощностью в 10 тысяч лошадиных сил. Настолько мощные двигатели обеспечивают легкий подъем машины с максимальной массой, которая составляет 56 тонн.
Ka-32A11BC – этот гражданский вертолет можно разогнать до скорости в 260 км/ч, а крейсерский полет машины проходит при скорости 200 км/ч при максимальной дальности полета. Максимальный взлетный вес составляет 11 тонн.
Ми-8/17 имеет максимальную скорость, равную 250 км/ч, при этом крейсерский полет проходит на скорости 230 км/ч. Масса при взлете составляет 13 тонн. Силовая установка представлена двумя двигателями, мощность которых равна 2 тысячам лошадиных сил каждый.
Ка-62 производит крейсерский полет при скорости в 290 км/ч, а максимальная скорость выше ненамного и равна 308 км/ч. Невысокие отличия в скоростных параметрах можно объяснить небольшой максимальной массой подъема в 6,5 тонны и тем, что аппарат имеет один двигатель мощностью в 1,7 тысячи лошадиных сил.
Ансат являет собой легкий гражданский вертолет с максимальной массой подъема в 3,6 тонны. Крейсерская скорость в полете равна 250 км/ч, а максимальная 275 км/ч. Вертолет имеет два двигателя, которые при взлете дают 1260 лошадиных сил.
Ми-38 имеет крейсерскую скорость в 285 км/ч, при этом максимальная масса взлета равна 16,2 тонны. При взлете силовая установка, состоящая из двух двигателей, выдает мощность в 5 тысяч лошадиных сил.
Ка-226 является небольшим гражданским вертолетом с максимальной скоростью полета в 250 км/ч. Крейсерский полет проходит при скорости в 220 км/ч. Аппарат может подняться в воздух с массой в 3,6 тонны. Подъем обеспечивают два двигателя мощностью по 580 лошадиных сил.

Устройство указателей воздушной скорости

В настоящее время применяются указатели скорости двух типов: указатели приборной скорости УС и комбинированные указатели скорости КУС. Первые устанавливаются на самолетах, вертолетах и планерах с небольшой скоростью полета, вторые — на скоростных самолетах.

Общий вид указателя приборной скорости УС-350 изображен на Рис. 2, а схема его механизма — на Рис. 3. Чувствительным элементом указателя является манометрическая коробка 1. Она представляет собой две гофрированные мембраны, изготовленные из фосфористой бронзы и спаянные между собой по краям

К нижней стороне манометрической коробки припаян жесткий центр 2. Жесткий центр служит для крепления коробки к основанию механизма и для присоединения трубопровода 3, по которому поступает полное давление воздуха во внутреннюю полость чувствительного элемента. Второй конец трубопровода 3 припаян к штуцеру 4, укрепленному на задней стенке корпуса прибора. Штуцер 4 называется динамическим и обозначается буквами «Дн». К нему присоединяется трубопровод, идущий от штуцера динамической трубки приемника воздушных давлений.

К верхнему жесткому центру коробки припаяна стойка 5, к которой шарнирно прикреплена тяга 6 передаточного механизма. Второй конец тяги шарнирно соединен с рычагом 7 валика сектора. С противоположной стороны валика укреплен противовес 9, предназначенный для статической балансировки механизма. На оси валика 8 укреплен сектор 10, сцепленный с трибкой 11. Ось трибки находится в центре прибора, и на нее насажена стрелка. На оси трибки укреплена спиральная пружина 12, служащая для устранения люфтов и затираний в механизме. Механизм прибора не имеет температурной компенсации, так как температурная погрешность прибора практического значения не имеет.

Шкала прибора оттарирована в диапазоне скоростей от 50 до 350 км/ч. Цена деления 10 км/ч; деления оцифрованы через каждые 50 км/ч.

Рис. 3 Схема механизма указателя воздушной скорости типа УС-350:

1 — манометрическая коробка; 2 — жесткий центр; 3 — трубопровод;4-штуцер; 5-стойка; 6-тяга; 7-рычаг; 8-валик сектора; 9- противовес;10-сектор; 11-трибка;’ 12-спиральная пружина; 13-противовес сектора; 14- шкала

Корпус прибора герметичный, изготовлен из алюминиевого сплава или пластмассы. С лицевой стороны корпус закрыт стеклом. На задней стенке имеется статический штуцер, обозначенный буквами «Ст». К нему присоединяется трубопровод, идущий от штуцера’ статической камеры приемника воздушного давления.

Скоростные характеристики военных вертолетов

Ми-171А2 имеет максимальную скорость в 280 км/ч, крейсерский полет проходит на скорости 260 км/ч. Взлет возможен с максимальной массой машины в 13 тонн. Вертолет имеет один двигатель мощностью в 2,7 тысячи лошадиных сил.
Ка-52 известен под названием «Аллигатор», оснащен двумя двигателями по 2,4 тысячи лошадиных сил, которые позволяют развить максимальную скорость полета аппарата в 300 км/ч. Что касается крейсерской скорости, то она равна 260 км/ч.
Ми-28Н «Ночной охотник» может развивать скорость в 300 км/ч, что касается крейсерского полета, то он проходит на скорости 265 км/ч. Два двигателя мощностью в 2,2 тысячи сил, они обеспечивают подъем машины с массой в 10,9 тонны.
Ка-31 может развить максимальную скорость в 250 км/ч. Достижение этой скорости обеспечивают два двигателя мощностью в 2,2 тысячи лошадиных сил и массой машины при взлете в 12 тонн.
Ми-26 производит крейсерский полет при скорости 250 км/ч, а максимальная скорость полета достигает отметки в 295 км/час. Силовая установка состоит из двух двигателей мощностью по 11,4 тысячи лошадиных сил, при этом машина может производить взлет с массой в 56 тонн.
Ми-35М оснащен силовой установкой, состоящей из двух двигателей, которые выдают общую мощность в 4,4 тысячи лошадиных сил. Полет возможен с максимальной массой в 10,9 тонны. Крейсерская скорость полета составляет 240 км/час, а максимальная 300 км/час.
Ка-27 может производить полет с максимальной массой в 11 тонн. При этом максимальная скорость аппарата достигает отметки в 285 км/ч. Полет машины обеспечивают двигатели мощностью в 2,2 тысячи лошадиных сил каждый.

Расчет истинной воздушной скорости по показанию однострелочного указателя скорости

Расчет производится по формуле: Vист=Vпр+
DVинстр+DVм
где Vпр

— приборная воздушная скорость;

DVинстр

— инструментальная поправка указателя воздушной скорости;

DVм

— методическая поправка указателя воздушной

скорости на изменение плотности воздуха.

Пример. Показание указателя воздушной скорости 220 км/ч; высота полета 2700 м; температура воздуха на высота полета tн= -10° С;

инструментальная поправка
DVинстр = +6 км/ч.
Определить истинную воздушную скорость.

Решение: 1. В показание воздушной скорости по прибору вносим инструментальную поправку со своим знаком: Vпр +
DVинстр = 220+6 = 226 км/ч.
2. Затем на шкале линейки НЛ-10М. «Температура на высоте для скорости» находим деление, равное температуре воздуха на высоте. полета tн = -10°,

и устанавливаем его против высоты полета 2700 м на шкале «Высота по прибору (км)». После этого на шкале линейки «Высота и скорость по прибору» находим деление, соответствующее воздушной скорости по прибору с учетом инструментальной поправки (226 км/ч), и против этого деления на шкале «Исправленные высота и скорость» определяем скорость Vист=255 км/ч
.