При наборе высоты или спуске с постоянной скоростью на аэростат дополнительно воздействует динамический напор воздуха. Аналогичное воздействие может получать шар и при горизонтальном полете в условиях вертикальной термической активности атмосферы.
Подъемная сила в случае равномерного подъема или горизонтального полета в нисходящем потоке (рис. 5.4 б) по сравнению с обычным горизонтальным полетом должна быть увеличена на силу динамического воздействия воздуха на оболочку аэростата, которая в этом случае будет равна:
Fa = G + Fу, (14)
где Fу - сила, возникающая от воздействия на оболочку вертикального воздушного потока.
Компенсация силы Fу, которую можно вычислить по формуле (12), требует от пилота увеличения температуры воздуха в оболочке. В таблице 5.5 приведены значения дополнительного увеличения температуры для обеспечения вертикальной скорости аэростата или, что то же самое, для компенсации вертикального потока воздуха, который может возникнуть при попадании аэростата втермик. В таблице приведены значения прироста температуры для стандартных условий (tн=15°C, рн=760 мм рт. ст.). этими значениями можно также пользоваться для высот полета до 1000 м.
Таблица 5.5 Потребное увеличение температуры в оболочке для достижения скороподъемности V
|
Объем |
Температура в оболочке при |
Температура в оболочке при | ||||||
|
Скоро подъемность Vx | ||||||||
|
2 м/с |
4 м/с |
6 м/с |
8 м/с |
2 м/с |
4 м/с |
6 м/с |
8 м/с | |
|
1000 м3 |
6° |
24° |
73° |
192° |
7° |
31° |
94° |
260° |
|
2000 м3 |
5° |
19° |
55° |
135" |
6° |
24° |
71° |
179° |
|
3000 м3 |
4° |
16° |
47° |
113° |
5° |
21° |
61° |
148° |
Из таблицы 5.5 следуют несколько весьма важных выводов:
- По мере увеличения вертикальной скорости увеличивается потребное превышение температуры над температурой, необходимой для горизонтального полета.
- Чем больше температура в оболочке при горизонтальном полете (выше загрузка
аэростата), тем больше требуется увеличивать температуру для обеспечения одной
и той же скорости подъема. Сравните, для придания аэростату с объемом оболочки
2000 м3 скороподъемности 6 м/с, при температуре горизонтального полета 60°С
требуется дополнительно 55°С, а для температуры 100°С уже необходимо
71°С.
Таким образом, в первом случае температура в оболочке составит 60+55=115°С, а во втором - 100+71 = 171°С и превысит предельно допустимое значение для оболочки, изготовленной из полиамидной или полиэфирной ткани. Попытки увеличить скороподъемность больше 6 м/с однозначно приблизят аэростат к границе катастрофы из-за разрушения оболочки. - Аэростаты меньшего размера более критичны с точки зрения возможности превышения температуры в оболочке над предельно допустимой, чем большие аэростаты. Пилоту на аэростате объемом 3000 м3 для обеспечения скороподъемности 4 м/с потребуется увеличить температуру на 21°С, для того же маневра на аэростате обьемом 1000 м3 придется повысить температуру уже на 31°С.
Из сказанного выше можно сделать заключение. Если на аэростате не установлен прибор замера температуры в оболочке, не пытайтесь увеличить скорость подъема выше 3 м/с.
Ограничения по скороподъемности связаны не только с предельными температурами в оболочке, но и с ее деформациями, которые возникают при скоростях подъема (спуска) более 6...7 м/с. При таких скоростях деформируется оболочка, уменьшается ее объем и, как следствие, падает подъемная сила. У оболочек с парашютным клапаном при повышенных скоростях подъема возможно самопроизвольное открытие клапана, что приводит к сбросу теплого воздуха из оболочки, которая и без того потеряла подъемную силу из-за уменьшения объема, связанного с деформацией.
