Pierwsza zagadka jaką się zajmę, na rozgrzewkę, to dlaczego drzewa i "śmieci" kolo brzozy nie zostały spalone/zwęglone i dlaczego domek działkowy pana Bodina tam stojący nie został zdmuchnięty jak w bajce o wilku i trzech kózkach.
Lecący w okolicy brzozy Tu-154M kierował w stronę ziemi trzy silne, gorące strugi gazów spalinowych z jego pokaźnych silnikow D30-KU-TU154. Każdy z nich to wersja bez dopalacza silnika napędzającego Miga 31 do wysokich prędkości ponaddźwiękowych, ciąg maksymalny powyżej 10 ton, przepustowość 260 kg powietrza na sekundę, temperatura gazow za turbina okolo 500oC, a ich predkość to 400 m/s przy starcie. Jest to mocny silnik, dość powiedzieć, że suma ciagu 3 z nich w Tu-154 to 31% ciężaru maksymalnego samolotu. To dużo lepiej, niż ciąg śmigła rowny ok. 20% ciężaru akrobacyjnego, lekkiego samolotu. Dla zapoznania się z samolotem mogę polecić podręcznik dla załóg (Бехтир et al., 1997; literatura wymieniona jest na marginesie bloga, tę cenną pozycję znalazlem gdzieś na internecie darmowo w postaci pdf-a).
A więc nie wiadomo... może tak właśnie powinno się stać, może #101 będąć 5-10m nad ziemią powinien był spalić gałęzie i zamieść wszystko pod soba? żobaczmy, co powie fizyka.
SAMOLOT
skrzydlo samolotu scielo brzoze na wysokosci 5.1 do 5.4m nad terenem (pozostaly pien ma 5.1 m wysokosci). na jakiej wysokosci byl wtedy silnik? skrzydlo ma niewielki kat anhedralny 1.1o(opuszczenia skrzydel w dol wzduz ich rozpietosci) ktory mozna zaniedbac. kadlub ma 3.8 m srednicy, z zalaczonego rysunku widac, ze w pozycji poziomej kadluba dysze silnikow bocznych leza nizej, niz silnika srodkowego, ich srodki na wysokosci okolo 1.6 m nad poziomem ciecia w skrzydle. w poziomie, dysze sa w odleglosci 16 m za punktem lezacym na 1/4 profilu skrzydla widzianego w rzucie na rysunku, tam gdzie jest mniej wiecej srodek masy samolotu. to odpowiada zaledwie 6-8 m wzdluz dlugosci samolotu od konca
urwanej lotki skrzydla do polozenia dyszy silnika bocznego.
samolot byl jednak pochylony o okolo +13o, czyli 13 stopni nosem w gore. [pochylenie = obrot wokol osi przechodzacej przez srodek masy i biegnacej wzdluz rozmachu skrzydel, przechyl = obrot wokol osi lecacej wzdluz samolotu, na wysokosci srodka masy].
jest jeszcze kwestia niewielkiego lewego przechylu samolotu w momencie brzozowym. 2.5 stopnia (zal. do rap. millera, rys . 17). nie bede tu spekulowal dlaczego. (mozliwa, ale pewnie glupia hipoteza ktora wymyslilem, to to ze 2-gi pilot pierwszy wypatrzyl ziemie po swojej prawej stronie samolotu i pociagnal wolant w lewo. z niejasnych powodow byl tak czy owak maly przechyl, wiec trzeba dodac 11m *sin(2.5o) ~0.5m do h lewego silnika:
wysokosc nad terenem _najnizszej_ dyszy wynosila zaledwie
h = 5.2 m + 1.6 m - sin(13 stopni)*6 m +11m * sin(2.5o) = 5.9 m~ 6 m
* * *
silniki sa zamontowane na kadlubie Tu-154M w ten sposob, ze dysze pochylone sa 1o w dol; widziane z gory, osie silnikow zbiegaja sie do siebie kazda pod katem 4 stopni do osi kadluba. dlatego struga wylatywala do tylu pod katem 14o do horyzontu.
teren pod samolotem nie byl plaski, tylko wznosil sie w kierunku ruchu o srednio 2.3o stopnia, por. zalacznik do raportu millera). kat pomiedzy struga a terenem wynosil 14o-2.3o = 11.7o czyli okolo 12o. (nawet jesli wstawiam w obliczeniach posrednich wiecej cyfr znaczacych, to te katy sa znane z dokladnoscia nie lepsza niz 1-2 stopnie). jesli struga silnika bylaby linia prosta, przecielaby teren w odleglosci
x = h/tan(11.7o) = 5.9 m /tan(11.7/57.3) ~ 29 m
za samolotem, a jej dlugosc bylaby tez okolo 29 m.
struga nie byla jednak prosta, poniewaz zwalniajac swoj bieg podlegala coraz wiekszemu spychaniu przez wiatr wzgledny (o szybkosci ~270 km/h) w kierunku tegoz, czyli
w kierunku 4 stopni ponizej horyzontu, gdyz samolot wznosil sie. bo gdyby sie nie wznosil, wiatr wzgledny wialby poziomo i struga staralaby sie w koncu przyjac kierunek poziomy. otoz ten efekt jest dosc wazny. [zapomnialem o nim poczatkowo!]. zaznaczam to juz tutaj,ze prawdziwa odleglosc na ktorej srodek strugi staral sie uderzyc w grunt to nie 29m od samolotu, a wiecej, bo pod koniec kat nachylenia strugi do gruntu byl kilka stopni mnijeszy niz 12o. ale zeby to oszacowac, trzeba zapoznac sie z tym jak podrozuje struga.
STRUGA TURBULENTNA
struga byla turbulentna, nie laminarna. fizyka wszystkich strug turbulentnych na swiecie jest prosta i fajna. sa one do siebie wszystkie bardzo podobne. na przyklad, wszystkie strugi turbulentne wlatujace do nieruchomego osrodka, juz ~10 srednic dyszy poza nia, maja ksztalt stozka o kacie rozwarcia okolo ok. 10o i charakterystycznym, uniwersalnym profilu predkosci wewnatrz strugi: na osi predkosc jest najwieksza i spada jak krzywa dzwonowa ku zeru w odleglosci niewiele wiekszej niz 2*r1/2 (r1/2 to odleglosc od osi, gdzie przeplyw odbywa sie ze srednia predkoscia rowna polowie predkosci na osi, czyli jak bede pisac, polowie v0(X) ).
Komentarze