Виды перегрузок. Перегрузка при выходе самолета из пикирования

В обиходе принято говорить о действии перегрузки. Но это опять-таки надо понимать условно. В действительности на тело действуют силы, перегрузка же есть лишь безразмерная величина, показывающая соотношение между приложенной к телу силой и его весом.

Перегрузки принято рассматривать как величины векторные. Действие перегрузки обусловлено инерцией тел, поэтому считается, что она подобно силе инерции направлена против ускорения, т. е. при разгоне — против движения, а при торможении — в сторону движения.

Перегрузки в зависимости от направления их действия в вертикальной плоскости обычно делят на положительные— направленные вниз и отрицательные — направленные вверх. В горизонтальной плоскости перегрузку считают положительной при разгоне (когда она направлена против движения) и отрицательной при торможении.

По отношению к человеку перегрузки называют продольными, когда они направлены вдоль туловища, поперечными, когда они направлены спереди назад или наоборот, и боковыми, когда они действуют справа налево или слева направо. Кроме того, продольные перегрузки иногда делят на положительные и отрицательные, при этом к первым относят перегрузки, действующие в направлении от головы к ногам, ко вторым — от ног к голове (рис. 21). Отрицательная перегрузка переносится тяжелее, чем положительная. В повседневной жизни человек редко подвергается такой перегрузке.

Рис. 21. К объяснению классификации перегрузок

Ее испытывает, например, прыгающий в воду вниз головой вследствие торможения воды; летчик — при перевернутом полете или катапультировании (после отделения от самолета).

В обыденной жизни человек часто испытывает перегрузку, превышающую единицу, и сравнительно редко — перегрузку менее единицы (т. е. эффект уменьшения веса).

Термин «перегрузка» иногда употребляется и в том смысле, что то или иное тело или механизм нагружены больше, чем это следует. Например, если на автомобиль грузоподъемностью 1,5 т уложено 2 т груза, мы говорим, что автомобиль перегружен. Такое понятие перегрузки нельзя, конечно, смешивать с ее физическим определением.

Если тело подвержено действию нескольких сил, то для вычисления перегрузки необходимо найти их геометрическую сумму. Сила веса при этом не учитывается, так как по принятому определению на тело, находящееся в покое, действует перегрузка, равная единице. Если же учитывать силу веса, то в последнем случае перегрузка тела была бы равна нулю (так как сила веса и реакция опоры взаимно уничтожаются).

При вычислении перегрузки силы инерции также не должны входить в сумму действующих на тело сил.

Когда равнодействующая сила направлена горизонтально, перегрузку можно найти просто из отношения ускорения, испытываемого телом, к ускорению свободного падения; например, если ускорение тела направлено горизонтально и равно 50 м/сек², то перегрузка

При этом следует помнить, что Не ускорение является причиной возникновения перегрузки, а внешняя сила. Ускорение движения есть только следствие действия на тело внешней силы.

Если сумма приложенных к телу сил значительно превышает вес тела, выражение перегрузки через ускорение свободного падения будет с некоторым приближением справедливо для любого направления сил.

Для точного выражения перегрузки можно пользоваться следующей формулой:

где ϕ — угол между вертикалью и направлением, в котором определяется перегрузка;
g — доля ускорения свободного падения, приходящаяся на направление, в котором определяется перегрузка;
а — приходящаяся на это же направление доля ускорения от действующих на тело сил.

На величину перегрузки не влияет вид ускорения, которому подвергается тело (линейное, центростремительное или поворотное ускорение); от вида ускорения зависит только направление перегрузки. Например, при выходе из пикирования на самолет и летчика действует перегрузка, направленная от центра кривизны траектории самолета (рис. 22); летчик при этом прижат к сиденью.

Рис. 22. Перегрузка при выходе самолета из пикирования: Pj – центростремительная мила (подъемная сила крыла); n - перегрузка

Если при выходе из пикирования тормозить самолет, то возникает дополнительная перегрузка, направленная по движению и увлекающая летчика вперед.