Faktor zatížení (letectví) - Load factor (aeronautics)

V letectví je koeficient zatížení je poměr z výtahu o o letadla na jeho hmotnosti a představuje globální míru napětí ( „zatížení“), ke kterému je struktura letadla je podrobena:

${\ displaystyle n = {\ frac {L} {W}},}$

kde

${\ displaystyle n}$ je faktor zatížení,

${\ displaystyle L}$ je výtah

${\ displaystyle W}$ je hmotnost.

Protože faktor zatížení je poměr dvou sil, je bezrozměrný. Jeho jednotky se však tradičně označují jako g , a to kvůli vztahu mezi faktorem zatížení a zdánlivým gravitačním zrychlením na palubě letadla. Faktor zatížení 1 nebo 1 g představuje podmínky v přímém a vodorovném letu, kdy se zdvih rovná hmotnosti. Faktory zatížení větší nebo menší než jeden (nebo dokonce záporné) jsou výsledkem manévrů nebo poryvů větru.

Faktor zatížení ag

Skutečnost, že součinitel zatížení je běžně vyjádřen v jednotkách g , neznamená, že je rozměrově stejný jako gravitační zrychlení , což je rovněž uvedeno v g . Faktor zatížení je přísně bezrozměrný.

Použití jednotek g odkazuje na skutečnost, že pozorovatel na palubě letadla zažije zjevné gravitační zrychlení (tj. Vzhledem k jejich referenčnímu rámci) rovné faktoru zatížení krát gravitační zrychlení. Například pozorovatel na palubě letadla, který provádí zatáčku se zatěžovacím faktorem 2 (tj. Zatáčku 2 g), uvidí předměty padající na podlahu při dvojnásobném normálním gravitačním zrychlení.

Obecně platí, že kdykoli se použije pojem faktor zatížení , je formálně správné vyjádřit jej pouze pomocí čísel, jako v případě „maximálního faktoru zatížení 4“. Pokud je vynechán termín faktor zatížení, použije se místo toho g , jako v „zatažení o zatáčku 3 g“.

Faktor zatížení větší než 1 způsobí, že se pádová rychlost zvýší o faktor rovný druhé odmocnině faktoru zatížení. Například pokud je faktor zatížení 2, zastaví se rychlost zastavení asi o 40%.

Pozitivní a negativní faktory zatížení

Změna součinitele zatížení n s úhlem náklonu θ během koordinovaného otáčení. Růžová síla je zdánlivá váha na palubě.

Faktor zatížení, a zejména jeho značka, závisí nejen na silách působících na letadlo, ale také na orientaci jeho svislé osy.

Během přímého a vodorovného letu je činitel zatížení +1, pokud je na letadle létáno „správnou cestou nahoru“, zatímco na -1 se stává, pokud je na letadle létáno „vzhůru nohama“ (obráceně). V obou případech je vektor výtahu stejný (jak ho vidí pozorovatel na zemi), ale v druhém případě vertikální osa letadla směřuje dolů, čímž je znaménko vektoru výtahu negativní.

Při letu v zatáčce je faktor zatížení obvykle větší než +1. Například v zatáčce s úhlem sklonu 60 ° je faktor zatížení +2. Opět platí, že pokud se provede stejná zatáčka s obráceným letadlem, faktor zatížení se změní na -2. Obecně platí, že ve vyváženém pořadí, ve kterém je úhel náklonu je θ , faktoru zatížení n se vztahuje k cosinus o t Vstup jako

${\ displaystyle n = {\ frac {1} {\ cos \ theta}}.}$

Dalším způsobem, jak dosáhnout faktorů zatížení výrazně vyšších než +1, je zatáhnout za ovládání výtahu ve spodní části ponoru, zatímco silné zatlačování páky dopředu během přímého a vodorovného letu pravděpodobně způsobí negativní faktory zatížení, protože způsobí, že výtah působí v opačném směru, než je normální, tj. dolů.

Faktor zatížení a zdvih

V definici faktoru zatížení není výtah jednoduše ten, který je generován křídlem letadla , místo toho je to vektorový součet výtahu generovaného křídlem, trupem a ocasní rovinou , nebo jinými slovy je to komponenta kolmá na proudění vzduchu součtu všech aerodynamických sil působících na letadlo.

Výtah v součiniteli zatížení má také mít znaménko, které je kladné, pokud vektor výtahu směřuje do nebo v blízkosti stejného směru jako svislá osa letadla, nebo záporné, pokud směřuje do nebo v opačném směru.

Designové standardy

Je třeba se vyvarovat nadměrných faktorů zatížení z důvodu možnosti překročení konstrukční pevnosti letadla.

Letecké úřady specifikují limity faktoru zatížení, v rámci kterých se vyžaduje provoz různých kategorií letadel bez poškození. Například Federální předpisy pro letectví USA předepisují následující limity (v nejpřísnějším případě):

• U letadel přepravní kategorie od −1 do +2,5 (nebo do +3,8 v závislosti na konstrukční vzletové hmotnosti)
• U letounů normální kategorie a kategorie dojíždějících od -1,52 do +3,8
• U letadel užitkové kategorie od -1,76 do +4,4
• U letadel akrobatické kategorie od −3,0 do +6,0
• U vrtulníků od -1 do +3,5

Mnoho typů letadel, zejména akrobatických letadel, je však navrženo tak, aby mohly tolerovat faktory zatížení mnohem vyšší, než je požadované minimum. Například rodina Suchoj Su-26 má limity faktoru zatížení −10 až +12.

Faktory maximálního zatížení, kladné i záporné, použitelné pro letadlo, jsou obvykle uvedeny v letové příručce letadla .

Lidské vnímání faktoru zatížení

Když je faktor zatížení +1, všichni cestující v letadle mají pocit, že jejich hmotnost je normální. Když je faktor zatížení větší než +1, všichni cestující se cítí těžší než obvykle. Například při manévru 2 g mají všichni cestující pocit, že jejich váha je dvakrát normální. Když je faktor zatížení nulový nebo velmi malý, všichni cestující se cítí bez váhy. Když je faktor zatížení záporný, všichni cestující mají pocit, že jsou vzhůru nohama.

Lidé mají omezenou schopnost odolat faktoru zatížení významně většímu než 1, kladnému i zápornému. Bezpilotní vzdušné prostředky mohou být navrženy pro mnohem větší faktory zatížení, kladné i záporné, než konvenční letadla, což umožňuje použití těchto vozidel při manévrech, které by byly pro lidského pilota zneschopňující.

Viz také

• g-síla
• G-LOC Ztráta vědomí v důsledku nadměrného G (také známého jako blackout)
• Greyout Incapacitation kvůli nadměrné pozitivní G
• Redout Incapacitation kvůli nadměrnému zápornému G
• Zdánlivá hmotnost

Poznámky

Reference

externí odkazy

• Bank Angle and G's , aerospaceweb.org