Repülési boríték - Flight envelope
Az aerodinamika , a repülési , szolgáltatás boríték , vagy a teljesítmény boríték egy repülőgép vagy űrhajó utal, hogy a képességeit a konstrukció szempontjából repülési sebesség és terhelési tényező vagy a levegő sűrűsége, gyakran egyszerűsítik magasságban a Föld-bázisú repülőgép. A kifejezést kissé lazán alkalmazzák, és utalhat más mérésekre is, például a manőverezhetőségre. Amikor egy gépet tolnak, például nagy sebességgel merülve, azt mondják, hogy "a borítékon kívül" repül, ami meglehetősen veszélyesnek tekinthető.
A repülési boríték egyike a számos kapcsolódó kifejezésnek, amelyeket hasonló módon használnak. Talán ez a leggyakoribb kifejezés, mert a legrégebbi, először a tesztrepülés korai napjaiban használták. Szorosan kapcsolódik a korszerűbb kifejezésekhez, az úgynevezett extra teljesítményhez és egy kutyaházhoz, amelyek különböző módon írják le a repülési borítékot. Ezenkívül a kifejezést kibővítették a mérnöki területen kívül, hogy utaljanak az események szigorú korlátaira, vagy általánosabban az adott jelenség vagy helyzet előre látható viselkedésére , és így annak "repülési burkára" ".
Extra teljesítmény
Az extra teljesítmény vagy a fajlagos többletteljesítmény egy alapvető módszer a repülőgép repülési burkolólapjának meghatározására. Könnyen kiszámítható, de hátrányként nem sokat árul el a repülőgép tényleges teljesítményéről különböző magasságokban.
Ha kiválaszt egy adott paraméterkészletet, akkor az adott körülmények között az adott repülőgéphez szükséges energiát állítja elő. Például a Cessna 150 760 m magasságban és 140 km/h sebességgel körülbelül 60 lóerőt (45 kW) igényel, hogy egyenesen és vízszintesen repüljön. A C150 rendszerint 100 lóerős (75 kW) motorral van felszerelve, így ebben az esetben a repülőgép 40 lóerős (30 kW) extra erővel rendelkezik. Összességében ez nagyon kevés extra teljesítmény, a motor teljesítményének 60% -a már elfogyott, csak hogy a gépet a levegőben tartsa. A maradék 40 LE csak annyi, amellyel a repülőgépnek manővereznie kell, vagyis csak kis mértékben tud mászni, fordulni vagy gyorsítani. Ezt a perspektívát szemléltetve a C150 nem tudott 2 g (20 m/s²) fordulatot fenntartani, ami legalább 120 lóerőt (89 kW) igényelne azonos feltételek mellett.
Ugyanezen feltételek mellett egy vadászrepülőgép lényegesen több energiát igényelhet, mivel szárnyai nagy sebességre, nagy mozgékonyságra vagy mindkettőre vannak tervezve. Hasonló teljesítmény eléréséhez 10 000 lóerőre (7,5 MW) lehet szüksége. A modern sugárhajtóművek azonban jelentős teljesítményt tudnak nyújtani, és az 50 000 lóerő (37 MW) ekvivalens nem jellemző. Ennyi extra erővel a repülőgép nagyon magas maximális emelkedési sebességet képes elérni , akár egyenesen felfelé mászni, erőteljes folyamatos manővereket végezni, vagy nagyon nagy sebességgel repülni.
Kutyaház telek
A kutyaház ábrája általában a szintbeli repülés sebessége és a magasság közötti összefüggést mutatja, bár más változók is lehetségesek. Több erőfeszítést igényel, mint egy extra teljesítményszámítás, viszont sokkal több információt nyújt, mint például az ideális repülési magasság. A telek tipikusan valami fejjel lefelé U-nak tűnik, és általában kutyaház-telekként emlegetik, mivel hasonlít egy kennelhez (néha amerikai kutyaháznak is nevezik). A jobb oldali diagram egy nagyon leegyszerűsített ábrát mutat, amelyet a diagram általános alakjának magyarázatára kell használni.
A diagram külső szélei, a boríték, azokat a lehetséges feltételeket mutatják, amelyeket a repülőgép elérhet egyenes és vízszintes repülés közben. Például a jobb oldali fekete magasságburkolat által leírt repülőgép akár 16 000 m (52 000 láb) magasságban is repülhet, ekkor a vékonyabb levegő azt jelenti, hogy már nem tud mászni. A repülőgép akár 1,1 Mach sebességgel is képes repülni a tengerszinten, de nem gyorsabban. A görbe ezen külső felülete a nulla extra teljesítményű állapotot jelenti . A görbe alatti összes terület olyan körülményeket jelent, amelyeken a gép kímélő erővel repülhet, például ez a repülőgép 0,5 Mach sebességgel tud repülni 9100 m (30 000 láb) magasságban, miközben a teljes teljesítményt sem használja.
Nagyteljesítményű repülőgépek esetében, beleértve a vadászgépeket is, ez az "1 g" egyenes és szintbeli repülést mutató vonal kiegészül további vonalakkal, amelyek a maximális teljesítményt mutatják különböző g terhelések esetén. A jobb oldali diagramon a zöld vonal a 2-g, a kék 3-g és így tovább. Az F-16 Fighting Falcon nagyon kicsi területtel rendelkezik, közvetlenül az 1 Mach alatt és közel a tengerszinthez, ahol képes fenntartani a 9 g-os fordulatot.
A borítékon kívül is lehet repülni, mivel az csak az egyenes és a szint állapotát képviseli. Például a repülőgép búvárkodása nagyobb sebességet tesz lehetővé, gravitációt használva további erőforrásként. Hasonlóképpen magasabb magasságok érhetők el, ha először felgyorsítanak, majd ballisztikusan haladnak, ez a manőver zoom mászás .
Elakadási sebesség
Minden rögzített szárnyú repülőgép rendelkezik minimális sebességgel, amellyel képes szinten tartani a repülést, az elakadási sebességgel (bal oldali határvonal az ábrán). A repülőgép magasságának növekedésével az elakadási sebesség növekszik; mivel a szárny nem nő nagyobbra, az egyetlen módja a repülőgép súlyának kevesebb levegővel való megtámasztására a sebesség növelése. Míg a pontos számok repülőgépenként nagymértékben változnak, e kapcsolat jellege jellemzően azonos; A sebesség (x tengely) és a magasság (y tengely) grafikonján ábrázolva átlós vonalat képez.
Gyakorlati csúcsmagasság
A szárnyak hiányosságai miatt ez a vonal is "megdől" a megnövekedett magassággal, amíg vízszintessé nem válik, és további sebesség nem növeli a magasságot. Ezt a maximális tengerszint feletti magasságot a szolgáltatás felső határának (a diagram felső határvonala ) nevezik , és gyakran a repülőgépek teljesítményére hivatkoznak. Az a terület, ahol egy adott sebességnél a magasság már nem növelhető vízszintes repüléskor, nulla emelkedési sebességnek nevezik, és az okozza, hogy a repülőgép emelése kisebb magasságban csökken , amíg már nem haladja meg a gravitációt .
Csúcssebesség
A grafikon jobb oldala a repülőgép maximális sebességét mutatja. Ez tipikusan ugyanolyan lejtésű, mint az elakadási vonal, mivel a magasabban fekvő helyeken csökken a légellenállás, egészen addig a pontig, amikor a magasság növekedése már nem növeli a maximális sebességet a motorok táplálásához szükséges oxigénhiány miatt.
A szükséges teljesítmény szinte lineárisan változik a tengerszint feletti magassággal, de az ellenállás jellege azt jelenti, hogy a sebesség négyzetétől függően változik - más szóval általában könnyebb feljebb menni, mint gyorsabban, olyan magasságig, ahol a motorok oxigénhiánya kezd kialakulni jelentős szerepet játszanak.
Sebesség és terhelési tényező diagram
A sebesség és a terhelési tényező diagramja (vagy Vn diagram) egy másik módja a repülőgép teljesítményének korlátainak bemutatására. Megmutatja, hogy mennyi terhelési tényezőt lehet biztonságosan elérni különböző légsebességeknél.
Magasabb hőmérsékleten a levegő kevésbé sűrű, és a repülőgépeknek gyorsabban kell repülniük, hogy azonos mennyiségű emelést hozzanak létre. A nagy meleg csökkentheti a repülőgépen szállítható rakomány mennyiségét, megnövelheti a repülőgép felszállásához szükséges kifutópályát, és megnehezítheti az olyan akadályok elkerülését, mint a hegyek. Szokatlan időjárási körülmények között ez veszélyessé vagy gazdaságtalanná teheti a repülést, ami időnként a kereskedelmi járatok törléséhez vezethet.
Sidenotes
Bár könnyű összehasonlítani a repülőgépeket egyszerű számokkal, például a maximális sebességgel vagy a szolgálati plafonnal, a repülési boríték vizsgálata sokkal több információt tár fel. Általában egy olyan kialakítás, amelynek nagyobb területe van a görbe alatt, jobb teljes körű teljesítményt nyújt. Ennek oka az, hogy amikor a repülőgép nem a boríték szélein repül, akkor nagyobb lesz az extra ereje, és ez több erőt jelent a mászáshoz vagy a manőverezéshez. Az általános légiközlekedési repülőgépek nagyon kicsi repülési borítékkal rendelkeznek, sebességük talán 50-200 km / óra, míg a modern vadászrepülőgépek számára rendelkezésre álló többletenergia hatalmas repülési borítékokat eredményez, amelyek sokszorosak. Kompromisszumként azonban a katonai repülőgépek gyakran nagyobb elakadási sebességgel rendelkeznek. Emiatt a leszállási sebesség is nagyobb.
"Nyomja a borítékot"
Ezt a kifejezést arra használják, hogy egy repülőgépet a kijelölt magasság- és sebességkorlátozásokra vigyenek. Ez a kifejezés kiterjeszthető más határértékek tesztelésére is, akár az űrkutatásban, akár más területeken, pl. Plus ultra (mottó) .
Lásd még
- Koporsósarok (repülés)
- Manőverezési sebesség
- Helikopter magasság -sebesség diagram
- Küssner -effektus