Анисимова И. А. Задача по теме_суперпозиция

ВЗЛЁТ C АВИАНОСЦА
Рис.1. Авианосцы
Авианосец – военный корабль, предназначенный
для доставки боевых самолётов туда, где нет
аэродромов. Авианосцы строят только в девяти
странах мира: Бразилии, Великобритании, Индии,
Испании, Италии, России, Соединённых Штатах
Америки, Таиланде и Франции.
На фотографии (рис.1) вы видите четыре
авианосца (снизу вверх): испанский «Принсипе де
Астуриас», американский «Уосп», американский
«Форрестол» и английский лёгкий авианосец
«Инвинсибл».
Первый авианосец был построен в 1922 г.
Лётная палуба
Рис. 2. Российский авианесущий крейсер «Адмирал Кузнецов»
Для взлёта и посадки самолётов используется
лётная палуба, на которой располагается взлётнопосадочная полоса. На авианосцах, построенных
после 1952 г., взлётная и посадочная полосы
располагаются под углом 8º÷18º друг к другу, чтобы
готовящиеся к старту самолёты не мешали
садящимся. Например, взлётная и посадочная
полосы французского авианосца «Шарль де Голль»
ориентированы под углом 8,5º друг к другу, а
российского авианесущего крейсера «Адмирал
Кузнецов» (рис.2) – под углом 12 º.
Сложность взлёта с палубы авианосца
состоит в том, что длины полётной палубы: (150 ÷
200) м – недостаточно для набора взлётной
скорости (скорости отрыва). Чтобы самолёт мог
быстрее
достичь
необходимой
скорости,
двигатели оснащают форсажными камерами,
дополнительное сжигание топлива в которых
позволяет на короткое время увеличить тягу,
используют ракетные стартовые ускорители,
специальные
устройства-катапульты,
взлёт
самолёта с рампы-трамплина.
Двигатели самолёта и катапульты могут
разогнать самолёт примерно до 180 км/ч, а для
взлёта необходима скорость около 250 км/ч
относительно ветра. Так для российского
истребителя палубного базирования СУ-33 взлётная
скорость равна 232 км/ч.
Проблема решается тем, что во время взлёта (и
посадки) самолётов авианосец обязательно идёт
полным ходом против ветра с максимальной
скоростью, и самолёты взлетают (и садятся) по ходу
авианосца. Необходимая для взлёта скорость
обеспечивается сложением скорости самолёта
относительно палубы, скорости авианосца и
скорости ветра.
Скорость авианосца вносит заметный вклад:
«Адмирал Кузнецов» и американские авианосцы
класса «Нимитц» могут развивать скорость 30
узлов, «Шарль де Голль» – 27 узлов*.
* Узел – внесистемная единица измерения
скорости, равная одной морской миле в час, или
1,852 км/ч).
Задание: ответьте на вопросы и решите задачу.
 Чем отличается взлёт самолёта с
палубы авианосца от взлёта с наземного
аэродрома?
 Для взлёта с палубы авианосца самолёту
необходима скорость около 250 км/ч
1) относительно земли
2) относительно ветра
3) относительно палубы
 Покажите
на рисунке направление
– вектора скорости ветра,
– вектора скорости самолёта относительно
палубы авианосца,
– вектора скорости авианосца относительно
Земли,
– вектора скорости самолёта относительно
ветра.
Считайте, что взлётная полоса ориентирована по
оси авианосца.
 Оцените
скорость
относительно
воздуха
взлетающего с авианосца самолёта, если встречный
ветер дует со скоростью 10 км/ч, скорость корабля
30 узлов, ускорительные устройства способны
разогнать самолёт до 180 км/ч.
Взлётная полоса
ориентирована вдоль продольной оси авианосца.
Ответ: ≈ 245 км/ч
 *Какую
скорость
относительно
палубы
авианесущего крейсера «Адмирал Кузнецов» должен
развить при взлёте истребитель СУ-33? Корабль
держит такой курс, чтобы самолёт взлетал против
ветра. Ветер дует со скоростью 10 км/ч.
Ответ: ≈ 170 км/ч
Решения
Скорость самолета относительно ветра равна сумме
скоростей самолёта относительно палубы, корабля и
ветра: ≈(180 + 30∙1,852+10) км/ч = 245 км/ч – ответ.
скорость авианосца, υ
– скорость самолёта относительно
палубы υ
– скорость самолёта относительно
Земли υ
υ= 30 узлов, υ = 232-10=222 км/ч.
Из треугольника скоростей имеем:
*
–
12°
υ2= υ2 + υ2 - 2υυ∙cos 168°, откуда
после подстановки числовых данных
υ= 168 км/ч ≈170 км/ч - ответ.