2019年12月17日,我国第一艘国产航母“山东舰”交付海军。据公开资料显示,“山东舰”舰身长315米,舰宽约75米,满载排水量在6万吨左右,至少可以搭载36架歼﹣﹣15舰载机。航母飞行甲板倾角为12°,舰载机起飞的飞行仰角为14°。
“山东舰”是典型的常规动力航母,采用了全新的动力组,“山东舰”的燃料储备量达到了13000吨,若以20节航速航行,每天大约消耗1100吨燃料。
如表为歼﹣﹣15主要参数(g取10N/kg)
空重 |
17500kg |
空载起飞距离 |
105m |
正常起飞重量 |
27000kg |
满载起飞距离 |
195m |
最大起飞重量 |
32500kg |
发动机 |
2×WS﹣10加力涡扇发动机 |
爬升率 |
325米/秒 |
正常起飞推力 |
2×117600N |
最大速度 |
2.4马赫 |
应急起飞最大推力 |
2×125400N |
(1)若航母正常航行时发动机的功率为1.5×105kW,速度为36km/h,则牵引力为 N,经过2h航行距离为 m。
(2)歼15空载正常起飞时,从启动到离开飞行甲板的过程中,飞机的动能 、重力势能 ,该过程中飞机发动机推力所做的功为 J。
(3)航母飞行甲板倾角为12°,舰载机起飞时飞行仰角约为14°,这样设计的目的是 。
(4)若你是航母设计师,请你对国产航母提出一条改进意见: 。
【答案】(1)1.5×107;7.2×104;(2)增大;增大;2.4696×107;(3)舰载机在较短的距离内获得较大的升力便于起飞;(4)常规动力航母改建成核动力航母。
【解析】
(1)航母正常航行时发动机的功率P=1.5×105kW=1.5×108W,速度v=36km/h=10m/s,
由P===Fv可得,航母正常航行时发动机的牵引力:
F===1.5×107N;
由v=可得,经过2h航行距离:
s=vt=36km/h×2h=72km=7.2×104m;
(2)歼15空载正常起飞时,从启动到离开飞行甲板的过程中,
飞机的质量不变,速度变大,高度增加,则飞机的动能增大、重力势能增大,
该过程中飞机发动机推力所做的功:
W=F′s′=2×117600N×105m=2.4696×107J;
(3)舰载机的升力是根据流体压强与流速的关系来获得的,航母飞行甲板倾角为12°,舰载机起飞时飞行仰角约为14°,
这样设计可以在相同时间内,上方空气通过的路程较长,速度较大,
根据流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小可知,舰载机在较短的距离内获得较大的升力,从而便于舰载机起飞;
(4)由题意可知,“山东舰”的燃料储备量大,且每天以20节航速航行时的消耗量非常大,不利于航母的续航,为了提高航母的续航能力能源可以改为核动力。
故答案为:(1)1.5×107;7.2×104;(2)增大;增大;2.4696×107;(3)舰载机在较短的距离内获得较大的升力便于起飞;(4)常规动力航母改建成核动力航母。