179. Коэффициент перегрузки

Коэффициент перегрузки (n) — безразмерная величина, показывающая отношение подъемной силы самолета (Y) к его весу (G) на заданном режиме полета:

В горизонтальном полете при условии \( Y = G \) коэффициент перегрузки равен 1.

Виды перегрузок

1. Криволинейный полет
   • В нижней точке траектории:
     \( n = 1 + \frac{V^2}{g \cdot r} \)
     где \( V \) — скорость полета, \( r \) — радиус кривизны траектории, \( g \) — ускорение свободного падения.
   • Для виража с креном \( \beta \):
     \( n = \frac{1}{\cos \beta} \)
2. Отрицательная перегрузка
   Возникает при направлении подъемной силы вниз (например, при перевернутом полете или нисходящих маневрах).

3. Порывы ветра
   • Горизонтальный порыв:
     \( n = 1 + \frac{C_y^{\alpha} \cdot \rho \cdot V \cdot U_0}{2p} \)
     где \( U_0 \) — скорость порыва, \( C_y^{\alpha} \) — производная коэффициента подъемной силы по углу атаки, \( \rho \) — плотность воздуха, \( p \) — нагрузка на крыло.
   • Вертикальный порыв:
     \( n = 1 + \frac{C_y^{\alpha} \cdot U_p \cdot V}{a} \)
     или
     \( n = 1 + \frac{C_y^{\alpha} \cdot U_p \cdot \rho \cdot V}{p} \)
     где \( U_p \) — скорость вертикального порыва, \( a \) — скорость звука.

Эксплуатационные значения

• Вывод из пикирования: n = 8-9 (при \( M \approx 1 \))
• Полупетля/боевой разворот: n = 4-5
• Горизонтальный порыв ветра: n = 1.2
• Вертикальный порыв: \(n = -3 \text { до } +3\)

Коэффициент безопасности

Конструкция самолета рассчитывается с запасом прочности. Коэффициент безопасности \( f \) показывает, во сколько раз разрушающая нагрузка превышает максимальную эксплуатационную перегрузку. Для гражданских самолетов \( f = 1.5-2.0 \), для истребителей — до \( 2.5 \).

Динамика перегрузок

При маневрах и турбулентности возникают динамические нагрузки. Например, при резком выводе из пикирования или воздействии вертикального порыва перегрузка может кратковременно достигать критических значений, требующих учета в прочностных расчетах.

Важно: Превышение эксплуатационных ограничений приводит к деформациям конструкции (например, на МиГ-25 при скорости >1100 км/ч).