Вчера, в своем телеграмме (то есть вот тут) я разместил загадку:
Что интересно, более 50% правильных ответов. Не знаю почему так, но это очень неплохо. Впрочем, как мне кажется, очень многие выбирали вариант "не знаю", а не "одинаковое расстояние".
Впрочем, какая разница? Главное, что ответ правильный. А для тех, кто ответить не смог - вызываем пояснительную бригаду!
Однако, прежде чем начать, следует сразу сделать несколько оговорок:
- речь идет об абсолютно одинаковых планерах одной модели и в одном состоянии;
- граничные условия по весу планеров по умолчанию лежат в пределах ограничений по РЛЭ;
- погода - штиль. Или (мы поговорим и про работу в потоках) мастерство пилотов одинаково.
Итак, есть в авиации такое понятие - аэродинамическое качество (K). Это отношение пройденного пути (L) летательным аппаратом в безмоторном полете к потере высоты (H) за этот путь. К = L/H. То есть, планер с качеством К=30, может пролететь 15 километров, потеряв за этот путь 500 метров (0,5 км) высоты. 15/0,5 = 30. Отсюда очевидно и однозначно следует вывод, что два ЛА с одинаковым аэродинамическим качеством с одной и той же высоты смогут пролететь одинаковое расстояние. А каковы типичные значения этого показателя? Ну смотрите, у самолета Ан-2 аэродинамическое качество К=10, у самолета Вильга К=4, а у А320 К=18, у старинного учебного планера БРО-11 К=12, у относительно современного Л-13 Бланик К=28,5, а у спортивного Янтарь Стандарт 3 К=40. Обратите внимание, как ни странно, но при отказе всех двигателей 77-ти тонный Airbus А320 с одной и той же высоты улетит в 4,5 раза дальше легенькой (1,35 тонны) Вильги.
Идем дальше. И вспоминаем про еще одно определение аэродинамического качества - это отношение подъемной силы (Y) к лобовому сопротивлению (X) К=Y/X или, что то же самое (мы просто сократили одинаковые множители - скоростной напор и площадь крыла), отношение коэффициента подъемной силы (Су) к коэффициенту лобового сопротивления (Сх) К=Су/Сх. А эти аэродинамические характеристики для конкретного самолета зависят от:
- его геометрии (профиль, форма и площадь крыла, форма, площадь и профиль оперения, форма и площадь фюзеляжа, наличия всяких растяжек и т.д.). Как вы понимаете эти параметры для конкретного летательного аппарата являются постоянными, определенными на этапе его разработки в КБ.
- угла атаки. Это параметр переменный, им управляет пилот в полете.
От массы летательного аппарата именно эти характеристики (Cy и Сх) не зависят. Никак. Вообще никак. Следовательно и аэродинамическое качество от массы не зависит.
Далее. Есть, господа и дамы, такой график, называется он "поляра самолета" - зависимость коэффициентов подъемной силы и лобового сопротивления от угла атаки. Как несложно догадаться, он для конкретного самолета будет одинаковым, при любом полетном весе. Но нас интересует то, что на этом графике можно провести касательную к графику из начала координат и коснется она его именно на наивыгоднейшем угле атаки. То есть на угле атаки, соответствующем максимальному аэродинамическому качеству. И да, для конкретного самолета этот угол атаки всегда один и тот же. И он никак не зависит от массы.
Но ведь всем очевидно, что масса на что-то должна влиять! И она, на самом деле, влияет. Безусловно. Вспоминаем формулу К=Y/X. Подъемная сила Y как раз и равна массе. А что такое подъемная сила? А это произведение коэффициента подъемной силы (Су - постоянный параметр для конкретного ЛА) на площадь крыла (S - постоянный параметр для конкретного ЛА) и скоростной напор (q - переменный параметр, напрямую зависит от скорости полета). То есть, получается, что более тяжелый самолет, если пилот желает во что бы то ни стало лететь с углом атаки, соответствующим максимальному аэродинамическому качеству, будет делать это на большей скорости (чтобы при неизменных Cy и S получить большее, для тяжелого ЛА, произведение Y, очевидно, что нужно увеличить множитель q, то есть, в конечном итоге, скорость). И да - он, безусловно, сможет это делать, если его полетный вес будет соответствовать ограничениям указанным в РЛЭ. Хотите доказательств? Их есть у меня! Взгляните на рисунок - это вырезка из РЛЭ планера Янтарь Стандарт 3.
При массе планера 326 кг его максимальное аэродинамическое качество K=40 при скорости 95 км/ч, а при массе планера 540 кг его максимальное аэродинамическое качество, внезапно, те же самые K=40, но уже при скорости 125 км/ч. То есть практика (а характеристики, указанные в РЛЭ, получены при лётных испытаниях) полностью подтверждает теорию!
Теперь разберемся имеет ли более легкий планер преимущество, если рассматривать вариант работы в потоках. Лично мне очевидно что нет. Даже не думая. Просто потрму, что на том же Стандарте 3 предусмотрен водяной балласт в 150 кг. Зачем-то же он нужен... А если для вас это не очевидно, то... Давайте разбираться.
Итак, у нас есть задача - преодолеть на планере как можно большее расстояние по заранее известному маршруту. Как это делается? А очень просто - планер затаскивается самолетом на какую-то начальную высоту, там отцепляется и... Причем свободный полет планера сострит из двух основных компонентов:
- набор высоты в вертикальных воздушных потоках и
- полет по прямой между потоками.
Начнем со второго элемента. Тут, совершенно очевидно преимущество более тяжелого планера - он будет лететь по той же траектории (аэродинамическое качество одинаково), но с намного большей (125 км/ч против 95 км/ч, то есть почти на 30%) скоростью. То есть, за световой день он сможет преодолеть намного большее расстояние, если только... Если только он, с его "огромной" массой сможет набирать высоту в потоках так же эффективно, как и его более легкий собрат. А он... сможет! Да, менее эффективно. При наборе в потоке нас интересует другая характеристика - минимальная скорость снижения. И это 0,6 м/с на скорости 75 км/ч для "легкого" планера и 0,77 м/с на скорости 97 км/ч для "тяжелого". Разница в 0,17 м/с это ничто. Для понимания - поток с вертикальной скоростью 1м/с это очень слабый поток (впрочем они оба смогут набирать высоту даже в нем), планиристы обращают внимание на такие только от полной безысходности. Интереснее найти поток с вертикалью метра в 3 в секунду. И тут разница в скороподъемности 2,4 м/с или 2,23 м/с выглядит совершенно непринципиальной.
Плюс "тяжелого" планера в том, что он до такого потока долетит быстрее. Плюс "легкого" в том, что ему проще поток обработать, радиус виража у него будет примерно 80 метров (при крене в 30 градусов), против 130 метров у "тяжелого". В целом же, по работе в потоках у них относительный паритет, в хороший день с активной термичкой разницы практически не будет. А вот на переходах (между потоками) "тяжелый" планер однозначно выигрывает. И за световой день он улетит намного дальше (или пройдет заданный маршрут быстрее). Поэтому и используется балласт.
What tak what, господа и дамы. Надеюсь, что теперь о полетах планеров вы сможете говорить как настоящие эксперты.
И ссылка на телеграм. Один из немногих каналов ВООБЩЕ без рекламы.
