Скорость полета первых самолетов
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.
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.
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.
