Я, господа и дамы, если честно немножко в шоке. Но, как оказалось, даже люди имеющие самое непосредственное отношение к авиации, то есть действующие пилоты и инженеры, в этой теме, мягко говоря, "плавают". А ведь это так просто... Видимо старые профессора не смогли найти простых и понятных слов. А знание этих режимов нам понадобится, чтобы понять, что там понаписал МАК в своем отчете по "Кукурузной посадке".
Ничего сложного, на самом деле нет. Правда придется порисовать графики, ну да они простые... Поехали:
1. Начнем с определения. Оно может показаться странным, но его легко запомнить и оно верно по сути:
Первые режимы: изменение скорости ведет к восстановлению скорости.
Вторые режимы: изменение скорости ведет к еще большему изменению скорости.
Ну что, не очень понятно? Тогда давайте нарисуем графики.
2. А рисовать мы будем очень простой график - по вертикальной оси будем откладывать тягу двигателей, а по горизонтальной скорость полета. Величины... Ну, пусть будут Ньютоны для тяги (тяга это сила, а сила - в правд... ой, сила в Ньютонах) и метры в секунду для скорости. Впрочем, конкретные значения этих величин нас не интересуют - для каждого самолета они будут своими, но принцип останется тем же самым. Вот заготовка для нашего графика:
3. А теперь давайте представим, что наш самолет летит в горизонтальном полете на наивыгоднейшей скорости, то есть такой, на которой ему требуется наименьшая тяга и, соответственно, обеспечивается наименьший расход топлива. Добавляем на график скорость Vнаив и соответствующую вертикальную линию:
4. А теперь отложим по оси тяг, тягу, которая требуется для полета нашего самолета на этой скорости. Назовем ее также - наивыгоднейшая. Мы сейчас делаем это произвольно, но если бы мы рассматривали конкретный самолет, то взяли бы конкретные цифры и скорости и тяги. Вот и все - пересечение двух линий на графике дает нам точку, это и есть потребная тяга для полета на наивыгоднейшей скорости:
5. А теперь давайте подумаем, как изменится потребная тяга при увеличении скорости? Ответ очевиден: при увеличении скорости возрастает аэродинамическое сопротивление и на его преодоление потребуется все большая тяга. Продлеваем график вправо от наивыгоднейшей скорости:
Обратите внимание, что график конечен, ведь у самолета есть ограничение по максимальной приборной скорости Vmax.
6. А теперь попробуем продлить этот график влево. Угадаете как он будет выглядеть? Вот так:
При уменьшении скорости, тяга потребная для полета тоже будет расти. Объясняется это тем, что при уменьшении скорости, для сохранения горизонтального полета приходится увеличивать угол атаки, а при этом сильно растет и сопротивление. Разумеется, график тоже не доходит до ноля, так как медленнее некоторой скорости Vmin самолет летать просто не может. Собственно, ура нам - мы с вами построили график потребных тяг в зависимости от скорости полета для некоего абстрактного самолета.
8. А теперь попробуем построить графики располагаемой тяги. Слева и справа они точно так же будем их обрывать на минимально и максимально допустимых скоростях полета. А выглядеть графики будут вот так:
Разумеется, все зависит от конкретного двигателя, но в общем случае, двигатель развивает максимальную тягу на одной конкретной скорости, а при полете быстрее или медленнее тяга чуть снижается при неизменном положении РУД (Рычаг Управления Двигателем). Почему же я говорю графики, а не график? Все просто - тяга двигателя зависит от положения РУД и заданного этим положением режима работы, то есть этих графиков огромное множество. Давайте нарисуем их для Взлетного (Взл), Номинального (Нм) , Крейсерского (Кр) режимов и режима Полетного Малого Газа (ПМГ):
В дальнейшем будем рассматривать только крейсерский режим работы двигателей, но не забывать при этом, что тягу можно и увеличить и уменьшить.
9. И вот теперь совмещаем на одном графике кривые и потребной и располагаемой (на крейсерском режиме, напоминаю) тяг:
Поздравляю, мы с вами построили так называемые кривые Жуковского, они же - график потребной и располагаемой тяг. Это одна из основополагающих вещей в науке именуемой "Динамика Полета Летательных Аппаратов". Теперь посмотрим на них повнимательнее. Как видно, в двух точках графики пересекаются. Это установившиеся режимы полета, когда располагаемая тяга равна потребной (нет ни избытка ни недостатка тяги) и самолет, вседствие этого равенства тяг, летит на неизменной скорости. А, кстати, я до сих пор не сказал где на этом графике первые, а где вторые режимы? Так это совсем просто: все что левее наивыгоднейшей скорости это вторые режимы, а все что правее - первые:
10. А теперь вспоминаем наше определение: Первые режимы - изменение скорости приводит к восстановлению скорости. Пусть мы летим в точке 1, на скорости V1. И вот, некое случайное событие привело к тому, что наша скорость уменьшилась и стала V1x. Пилот не меняет режим двигателя (то есть мы пользуемся все той же кривой располагаемой тяги), а следовательно, у нас образовался ибыток тяги Х. А избыток тяги, ведет к росту скорости. Равновесие наступит, как это видно на графике в точке 1, на скорости V1. А если у нас, в результате некоего случайного события скорость не уменьшилась, а возросла и стала V1y? Тогда, согласно графика:
у нас образуется дефицит тяги Y, вследствие чего, скорость начнет падать. Стабилизируется она, как нетрудно заметить, в той же точке 1, на скорости V1. Вот и получается, что на первых режимах полета, случайное изменение скорости ни к чему не ведет - скорость восстанавливается самостоятельно, без вмешательства пилота.
11. А что там со вторыми режимами, когда изменение скорости ведет к еще большему изменению скорости? Теперь мы летим в точке 2, на скорости V2. Если, в результате случайного события у нас увеличивается скорость до V2x, то у нас образуется избыток тяги Х, а любой избыток тяги ведет... к росту скорости. То есть после случайного увеличения скорости на вторых режимах полета, скорость будет еще больше расти. И вся система придет в равновесие только в точке 1, на скорости V1. Но это уже первый режим, саморегулирующийся. Не лучше обстоят дела и при падении скорости до V2y. Тут у нас образуется недостаток тяги Y, из-за чего скорость продолжит падать:
То есть все происходит так, как мы сказали в самом начале - на вторых режимах изменение скорости ведет к еще большему изменению скорости.
12. Кстати, а вы заметили, что если справа от точки 2 была точка равновесия (точка 1), то есть скорость не могла расти бесконечно, то слева еще одной точки равновесия у нас нет. Так что же - скорость так и будет падать, пока самолет не свалится в штопор? Разумеется нет, ведь в кабине нашего самолета сидит очень опытный пилот (а под полом кабины в техотсеке стоят блоки очень умного автопилота с автоматом тяги) - он просто добавит режим двигателям (например, установит номинальный режим), создав новую точку равновесия 2.2:
Или переведет самолет на снижение, что аналогично добавлению режима двигателей.
Используются ли эти режимы в обычной жизни? Разумеется. Взлет и первоначальный набор высоты, а также снижение на финальном этапе захода на посадку обычно происходят на скорости меньшей, чем наивыгоднейшая (связано это с необходимостью получения более крутой траектории набора или снижения), то есть - на вторых режимах полета. А вот большая часть полета - на первых.
Видите, как все просто? Ведь правда?