URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Щербаков Ю.В. Теория полета дирижаблей: Краткий курс Обложка Щербаков Ю.В. Теория полета дирижаблей: Краткий курс
Id: 317500
425 р.

Теория полета дирижаблей:
Краткий курс. Изд. 3, испр.

URSS. 2024. 80 с. ISBN 978-5-9519-4610-2.
Белая офсетная бумага
  • Мягкая обложка

Аннотация

В настоящей книге изложены основы теории полета дирижабля: аэростатика, аэродинамика, динамика полета. Теоретические сведения даются на основе элементарной алгебры и тригонометрии, без привлечения высшей математики. Предполагается, что читатель знаком с основными понятиями аэродинамики и теории полета самолета.

Издание предназначено для пилотов и инженеров по эксплуатации дирижаблей, а также студентов авиационных вузов и специалистов-воздухоплавателей.... (Подробнее)


Оглавление
top
Введение4
1. Аэростатика6
1.1. Закон Архимеда. Подъёмная сила газа6
1.2. Модель идеального газа7
1.3. Газ при стандартных условиях9
1.4. Подъёмная сила газа постоянной массы10
1.5. Изменение объёма газа12
1.6. Работа воздушно-газовой системы дирижабля14
1.7. Общая картина статических сил18
1.8. Статическая пара сил. Метацентрическая высота20
2. Аэродинамика23
2.1. Особенности аэродинамики дирижабля23
2.2. Гидродинамические инерционные силы при прямолинейном ускорении. Присоединённые массы24
2.3. Гидродинамические инерционные силы при сложном движении26
2.4. Суммарная аэродинамическая нагрузка29
2.5. Линейные формулы для аэродинамических нагрузок32
2.6. Нелинейность аэродинамических характеристик34
3. Динамика полёта на основе модели криволинейного движения36
3.1. Выбор упрощённой модели движения36
3.2. Уравнения равновесия38
3.3. Уравнения движения. Критерий Фруда40
3.4. Разбор слагаемых уравнений движения42
3.5. Инверсия статической устойчивости дирижабля46
3.6. Прямолинейный полёт. Продольная балансировка47
3.7. Реакция на управляющее воздействие50
3.8. Динамическая устойчивость и её связь с управляемостью52
3.9. Реакция на отклонение рулей54
3.10. Реакция на резкое изменение тяги56
3.11. Управление полётом посредством всплывной силы58
3.12. Полёт по кругу в горизонтальной плоскости62
4. Динамика полёта на основе модели прямолинейного движения66
4.1. Основные положения теории66
4.2. Условия равновесия67
4.3. Аэродинамические нагрузки68
4.4. Уравнения движения69
4.5. Общее решение уравнений движения70
4.6. Инверсия статической устойчивости70
4.7. Реакция на управляющие воздействия72
4.8. Горизонтальный полёт и балансировка рулями74
4.9. Балансировка посредством всплывной силы76
Литература78
Приложение79

Введение
top

Дирижабль (воздушный корабль) – управляемый аэростат, способный совершать самостоятельный полет благодаря наличию двигательной установки.

Первые дирижабли, пригодные для практического применения, появились в начале XX века. В Первую мировую войну их использовали для разведки и высотных бомбардировок. В 1920–30-е годы строились гигантские воздушные корабли для межконтинентальных перевозок. Во время Второй мировой войны широко применялись противолодочные патрульные дирижабли. В последние десятилетия возрождается интерес к воздухоплавательным аппаратам (привязным аэростатам, дирижаблям) – в первую очередь как к носителям аппаратуры высотного наблюдения.

В России передовым предприятием воздухоплавательной отрасли является НПО "РосАэроСистемы", дочерняя фирма Воздухоплавательного Центра "Авгуръ". Ею созданы дирижабли Аu-11, Аu-12 и Аu-30 - аппараты нового поколения с оболочками из современных тканепленочных материалов, системой управления вектором тяги, новой авионикой. Воздухоплавательным Центром "Авгуръ" ведутся работы по тепловым дирижаблям.

Внедрение новой воздухоплавательной техники требует подготовки специалистов: пилотов и инженеров. Однако к настоящему времени отсутствовали учебники, в которых с современных позиций и при этом достаточно просто излагались бы вопросы аэростатики, аэродинамики и динамики полета.

Предлагаемое учебное пособие призвано в какой-то мере восполнить этот пробел. Оно представляет собой слегка переработанный курс лекций, прочитанный автором пилотам и инженерам ЗАО "Аэроскан" в рамках подготовки специалистов, осуществляемой ВЦ "Авгуръ".

Пособие можно использовать для самостоятельного изучения или для подготовки лекционных материалов. Вся теория изложена на основе элементарной алгебры и тригонометрии, без привлечения высшей математики. Предполагается, что учащийся знаком с основными понятиями аэродинамики и теории полета самолета.

Работа состоит из четырех разделов, соответствующих основным темам краткого курса.

В первом разделе изложены основы аэростатики применительно к современным газовым дирижаблям, которые в полете практически не расходуют подъемный газ. Наряду с основами аэростатики рассмотрена работа воздушно-газовой системы дирижабля и общая картина статических сил, действующих на аппарат.

Второй раздел посвящен основам аэродинамики. Особое внимание уделено аэродинамическим силам инерционной природы, играющим важную роль в аэродинамике дирижабля, в отличие от других летательных аппаратов. Рассмотрены суммарные аэродинамические нагрузки на дирижабль, для которых приведены линейные формулы с оценкой области их применимости.

Третий и альтернативный ему четвертый раздел рассматривают динамику полета воздушного корабля, используя упрощенные модели плоского движения:

- криволинейное движение (Раздел 3);

- прямолинейное движение (Раздел 4).

Выбор того или иного варианта зависит от уровня подготовки учащихся, а также их специальности. Разделы 3, 4 написаны таким образом, что каждый из них можно изучать самостоятельно; разумеется, за это пришлось заплатить некоторыми повторениями материала.

Модель криволинейного движения дает более глубокие представления о механике полета дирижабля, но требует больше времени для изучения. Ее можно рекомендовать пилотам, имеющим основательную теоретическую подготовку

Модель прямолинейного движения проще и нагляднее, но не позволяет рассмотреть устойчивость и полет по кругу. Она подходит для инженеров по эксплуатации или пилотов, обучающимся по сокращенной программе. При этом из курса аэродинамики можно исключить материалы о вращательных аэродинамических нагрузках.

Хотя в конце книги помещен список литературы, в тексте нет на него прямых ссылок. Причина в том, что значительная часть материала излагается фактически заново, не имея прямых аналогов в предшествующих работах, опубликованных в открытой печати. Это относится, например, к ряду подразделов аэростатики и подразделам аэродинамики, посвященным инерционным силам (обычно их выводят для общего случая, используя сложную математику). Упрощенная теория криволинейного движения разработана автором и публикуется впервые.

Автор благодарит Е.В.Тимошенко за помощь в подготовке иллюстраций и оригинал-макета.

Представленное издание наверняка не свободно от погрешностей. Сведения о замеченных опечатках присылайте по адресу:

editor@urss.ru

Об авторе
top
photoЩербаков Юрий Викторович
Кандидат технических наук (2003). Окончил факультет космонавтики Московского авиационного института по кафедре прочности. В 1995–2001 гг. работал в ОКБ им. П. О. Сухого; с 1995 г. работает в Воздухоплавательном центре «Авгуръ». Принимал участие в работах над дирижаблем Au-11, привязными аэростатами «Пума» и Au-34 «Аэролифт», свободным аэростатом-розьером Au-32 «Святой Николай». Автор проектов привязных аэростатов М-18, М-24, Au-17, Au-36, Э-12 и тепловых дирижаблей Au-29, Au-31 и Au-37. Опубликовал монографию «Расчет многозамкнутых анизотропных оболочек типа кессона крыла», а также работы по воздухоплаванию «Аэродинамика корпусов дирижаблей» и «Проектирование внутренней катенарной подвески дирижаблей».