Что нам мешает управлять и как с этим бороться. | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Аэродинамическая компенсация. триммер

Аэродинамическая сила, возникающая на руле при его отклонении, создает относительно оси вращения руля шарнирный момент, который стремится вернуть руль в нейтральное положение. Для удержания руля высоты в отклоненном положении возникающий шарнирный момент уравновешивается моментом, создаваемым усилием, приложенным к ручке управления и педалям.

Величина шарнирного момента возрастает при увеличении угла отклонения руля высоты, его геометрических размеров и скоростного напора. При больших скоростях полета для преодоления шарнирных моментов могут потребоваться недопустимо большие усилия, особенно у самолетов больших размеров. На самолётах Як-52 и Як-55 уменьшение усилии на ручке управления, педалях и элеронах достигается применением роговой и осевой аэродинамических компенсаций (рис. 19, а, б)

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 19. Виды аэродинамических компенсаций: а — роговая; б – осевая

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 20. Принцип действия роговой аэродинамической компенсации

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 21. Принцип действия осевой аэродинамической компенсации

Принцип действия роговой и осевой аэродинамической компенсации сводится к приближению центра давления руля к оси его вращения.

Роговой компенсацией руля называется часть его площади в виде “рога”, расположенного впереди оси вращения. Принцип действия роговой компенсации заключается в том, что аэродинамическая сила yk, действующая на ”рог”, создает относительно оси вращения момент, направленный в сторону, противоположную шарнирному моменту (рис. 20):

Ук·В -Ур.в·а.

Момент, создаваемый роговой компенсацией YК В, уменьшает шарнирный момент, а следовательно, и усилие, действующее на ручку управления (педали). При больших углах отклонения руля роговая компенсация ухудшает характер обтекания оперения, увеличивает его лобовое сопротивление. Кроме того, выступающий “рог” служит источником вихреобразования, что способствует вибрации хвостового оперения.

Осевой аэродинамической компенсацией руля называется часть его площади, расположенной впереди оси вращения (рис. 21).

Принцип действия осевой аэродинамической компенсации подобен принципу действия роговой компенсации. Аэродинамическая сила, действующая на площадь компенсации, создает относительно оси вращения момент, направленный в сторону, противоположную шарнирному моменту, уменьшая тем самым усилие на ручке управления.

Этот вид компенсации имеет наибольшее распространение на самолетах всех видов, ввиду его простоты при достаточной эффективности.

Осевая аэродинамическая компенсация рулевых поверхностей

на самолете Як-52 составляет:

на руленаправления 4,4 %;

на руле высоты. 18,4 %; на элеронах 13 %.;

на самолете Як-55:

на руле высоты 2,5 %; на руле направления 19,5 %; на элеронах 10 %.

Роговая аэродинамическая компенсация на самолете Як-52 на руле направления составляет 4%, на самолете Як-55: на руле направления-9,4 %; на руле высоты 4,7 %; на элеронах 1,3 %.

При правильно подобранной величине аэродинамической компенсации рулей шарнирный момент рулей не становится равным нулю, а только уменьшается. Однако в длительном полете на каком-либо режиме даже сравнительно небольшое усилие, прикладываемое к ручке управления, весьма утомляет летчика. Поэтому дополнительно на самолете Як-52 установлен аэродинамический триммер, который позволяет регулировать желаемое усилие на ручке управления или полностью снять его.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 22. Принцип действия аэродинамического триммера

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 23. Зависимость эффективности триммера руля высоты самолета Як-52 от скорости полета

Триммер самолета Як-52 представляет собой небольшую по площади часть руля, шарнирно укрепленную около задней кромки (рис. 22). Триммер имеет независимое управление. При отклонении его возникает аэродинамический момент, противоположный шарнирному моменту руля.

Летчик по своему желанию может уменьшить или полностью снять усилие на ручке управления.

Большая эффективность триммера на самолете Як-52 при сравнительно небольших размерах объясняется тем, что при отклонении триммера происходит перераспределение давления по всей поверхности руля подобно тому, как отклонение руля изменяет распределение давления на стабилизаторе. На самолете Як-52 триммер установлен только на руле высоты. Его углы отклонения составляют вверх и вниз 12°.

На самолете Як-55 триммер не установлен, ввиду того, что симметричный профиль крыла и стабилизатора, а также применение роговой и осевой аэродинамических компенсаций позволяет значительно уменьшить нагрузку на ручке управления и элеронах при выполнении пилотажа как прямого, так и обратного, а также горизонтального полета в диапазоне рабочих скоростей.

Зависимость эффективности триммера самолета Як-52 (т. е. изменение усилий на ручке управления при отклонении его на 1°) от скорости полета показана на (рис. 23).

Управление триммером механическое (тросовое). Колесо управления триммером установлено на левом борту передней и задней кабин. В отклоненном положении триммер фиксируется с помощью механизма перестановки триммера в системе управления, который установлен в фюзеляже самолета.

§

Горизонтальное оперение состоит из стабилизатора и руля высоты, которые представляют собой в целом небольшое крыло, обычно симметричного профиля (рис. 24).

Рассмотрим горизонтальное оперение самолета Як-52. Под действием встречного потока воздуха оперение развивает подъемную силу Yг.o., которая, действуя на плечо Lг.o., создает момент относительно поперечной оси, равный

Мго= -Yгo. Lго.,

где знак минус показывает, что момент пикирующий.

Величина этого момента зависит главным образом от величины подъемной силы оперения, так как плечо Lг.o. можно считать постоянной величиной. Величина подъемной силы Yг.o. зависит от угла атаки горизонтального оперения (за который принимают угол атаки стабилизатора) и от профиля, который меняется при повороте руля высоты. Следовательно, момент горизонтального оперения зависит от угла атаки стабилизатора и угла отклонения руля высоты.

Углом атаки стабилизатора называется угол между хордой стабилизатора и направлением набегающего на него потока. Хорда стабилизатора не параллельна хорде крыла и составляет с ней угол установки стабилизатора jст. Угол между хордой стабилизатора и направлением воздушной скорости самолета будет равен сумме угла атаки крыла к и угла установки стабилизатора Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.и равен Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.. Этот угол называется углом атаки стабилизатора.

Но это еще не полный угол. Под действием крыла воздушный поток отклоняется от своего на правления вниз на некоторый угол Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., называемыйуглом скоса потока. Следовательно, угол атаки стабилизатора, т. е. горизонтального оперения, получается путем вычитания угла скоса воздушного потока из угла Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ..

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (10)

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 24. Момент горизонтального оперения

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 25. Изменение момента горизонтального оперения в зависимости от угла атаки и угла отклонения руля высоты

Учитывая значение полученного угла Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., рассмотрим, как изменяется подъемная сила горизонтального оперения и ее момент относительно оси Z в зависимости от угла атаки стабилизатора и угла отклонения руля высоты

Когда угол атаки стабилизатора равен нулю, то при нейтральном положении руля высоты (рис. 25) подъемная сила оперения будет равна нулю и никакого момента не получится.

Если летчик отклонит руль высоты вниз (рис. 25, а) на некоторый угол Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(дельта), то это будет равносильно увеличению угла атаки стабилизатора и вызовет появление подъемной силы, направленной вверх, и момент ее будет пикирующим. Если же летчик отклонит руль высоты вверх (рис. 25, а-2), то это вызовет появление подъемной силы, направленной вниз, и момент ее будет кабрирующим.

Когда угол атаки стабилизатора положительный, то при нейтральном положении руля высоты (рис. 25, б) подъемная сила будет направлена вверх и момент ее будет пикирующим. Если летчик отклонит руль высоты вниз (рис. 23, 6-1), то это вызовет увеличение подъемной силы и ее пикирующего момента. Если же летчик отклонит руль высоты вверх (рис. 25, б-2), то это вызовет уменьшение подъемной силы и может изменить ее направление и направление ее момента на обратное.

Рассмотрим отрицательный угол атаки стабилизатора. Когда руль высоты находится в нейтральном положении (рис. 25, в), подъемная сила будет направлена вниз и момент ее будет кабрирующий. Если летчик отклонит руль высоты вниз (рис. 25, в-2), то это вызовет уменьшение подъемной силы и может изменить направление ее момента на обратное. Если же летчик отклонит руль высоты вверх (рис. 25, в-2), то это вызовет увеличение отрицательной подъемной силы и ее кабрирующего момента.

Угол установки стабилизатора самолета Як-52 равен Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.= 1°30´, самолета Як-55 Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.= 0.

§

Работающая силовая установка винтового самолета с поршневым и турбореактивным двигателями создает продольный момент силы тяги и, кроме того, продольный момент от изменения подъемной силы горизонтального оперения в результате действия на него струи воздушного потока. Поэтому, если в полете самолет находится в продольном равновесии, то при включении двигателя оно будет нарушено вследствие исчезновения указанных моментов. Если же самолет был в равновесии на планировании, то при включении двигателя оно будет также нарушено вследствие появления вышеуказанных моментов.

Если тяга силовой установки проходит вне центра тяжести самолета, т. е. когда имеется децентрация тяги, то будет создаваться продольный момент (рис. 26, а). Это характерно для самолета Як-52. Направление силы тяги у него проходит выше центра тяжести. Такая децентрация называетсяверхней.Следовательно, исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что момент будет пикирующим — отрицательным.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 26. Влияние силовой установки самолета Як 52 на продольное равновесие

Действие воздушной струи от винта на оперение более сложно. Пусть самолет Як-52 планирует и на его горизонтальное оперение набегает воздушный поток (рис. 26, б) со скоростью V, под углом атаки . В результате этого оперение развивает подъемную силу Yг.o.. При включении двигателя к скорости V добавляется скорость струи воздушного винта V1, причем поток набегает на оперение под меньшим углом атаки  (так как воздушная струя винта увеличивает скос потока у хвостового оперения) Вследствие увеличения скорости подъемная сила оперения должна возрасти, а вследствие уменьшения угла атаки должна уменьшиться В итоге величина подъемной силы заметно не изменится, т е. действие струи воздуха от воздушного винта заметно не нарушит равновесие самолета.

Выше рассматривался случай, когда подъемная сила оперения направлена вверх и, следовательно, создает пикирующий момент. Но современные самолеты, как правило, имеют переднюю центровку, а при передней центровке центр тяжести самолета находится впереди центра давления и фокуса самолета.

Поэтому крыло создает пикирующий момент, следовательно, горизонтальное оперение должно создавать кабрирующий момент, т. е. подъемная сила горизонтального оперения и его угол атаки должны быть отрицательными (рис. 26, в) Допустим, что в этом случае самолет планирует со скоростью V. При включении двигателя воздушная струя от винта увеличит скорость потока воздуха у горизонтального оперения и скорость станет равной V1. Вследствие увеличения скоса потока угол атаки увеличится Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

В результате увеличения скорости и угла атаки подъемная сила Yг.o. возрастает до значения Yг.o. и кабрирующий момент горизонтального оперения увеличится.

У самолетов Як-52 и Як-55 действие струи от воздушного винта на горизонтальное оперение создает кабрирующий момент.

Далее рассмотрим действие продольных моментов на балансировку самолета.

Так, например, самолет Як-52 имеет верхнюю децентрацию тяги силовой установки, что приводит к созданию пикирующего момента, который по своему значению больше кабрирующего момента, возникающего от действия струи воздушного винта на горизонтальное оперение. Поэтому при включении двигателя самолет будет стремиться уменьшить угол атаки. Для противодействия этому необходимо создать рулем высоты добавочный кабрирующий момент, т. е. взять ручку управления на себя и так держать ее во время всего полета на данном режиме работы двигателя.

При выключении двигателя пикирующий момент от тяги воздушного винта и кабрирующий момент руля высоты исчезают, но добавочный кабрирующий момент руля высоты остается, и под действием его самолет увеличит угол атаки (если летчик своевременно не отклонит ручку управления от себя). При внезапном исчезновении силы тяги (отказ двигателя), особенно на подъеме, такая ошибка летчика может привести к резкому уменьшению скорости и сваливанию в штопор.

§

ПРОДОЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ САМОЛЕТА

Продольной устойчивостью самолета называется способность его сохранять заданный режим полетаи возвращаться к нему после воздействия на самолет внешних возмущений, нарушающих исходное равновесие сил и моментов в плоскости симметрии самолета.

Аэродинамические силы и моменты в продольном движении самолета определяются углом атаки и скоростью самолета при полете. Поэтому, для суждения об изменении аэродинамических сил и моментов при нарушении балансировки необходимо знать величину изменения угла атаки и скорости полета.

Продольное возмущенное движение самолета можно представить как комбинацию короткопериодического движения (вращения вокруг поперечной оси) и длиннопериодического движения (изменение угла атаки). Скорость при этом можно считать практически постоянной. Только с течением времени она начнет изменяться, при этом в зависимости от колебания скорости угол атаки также может изменять свою величину, но его изменение будет играть уже подчиненную роль.

Свойство самолета быстро изменять угол атаки и сравнительно медленно скорость полета позволило рассматривать два вида продольной устойчивости самолета: устойчивость по перегрузке, устойчивость по скорости.

Устойчивость по перегрузке проявляется в начале возмущенного движения. Как показывает летная практика, быстрое восстановление угла атаки и перегрузки обеспечивает безопасность полета и сравнительную быстроту управления самолетом. Особенно это характерно для самолетов Як-52 и Як-55, имеющих большие рулевые поверхности.

Устойчивость по скорости проявляется медленно и может быть выявлена изменением скорости, если летчик длительное время не вмешивается в управление самолетом.

Продольная статическая устойчивость по перегрузке — этоспособность самолета создавать статические моменты, направленные на восстановление исходного угла атаки (перегрузки).

Из определения следует, что устойчивый по перегрузке самолет имеет стремление в первый момент после возмущения восстановить угол атаки н прямолинейность полета-движения.

Выясним условия, при которых самолет будет устойчив по перегрузке (рис. 27). При случайном увеличении угла атаки (например, при воздействии вертикального порыва ветра) возникает неуравновешенная подъемная сила ΔY, приложенная в фокусе самолета. Дальнейшее поведение самолета будет зависеть от взаимного расположения фокуса и центра тяжести.

При расположении фокуса позади центра тяжести самолета увеличение угла атаки приводит к появлению стабилизирующего момента (пикирующего), под действием которого возникший во время возмущения дополнительный угол атаки Δα уменьшается и самолет стремится вернуться в исходный режим. В этом случае самолет в продольном отношении статически устойчив по перегрузке. Это характерно для Як-52 и Як-55.

При расположении фокуса впереди центра тяжести самолета увеличение угла атаки приводит к появлению дестабилизирующего (кабрирующего) момента, под действием которого дополнительный угол атаки Δα возрастает еще больше. Самолет будет увеличивать угол атаки и перегрузку до выхода на режим сваливания. В этом случае самолет в продольном отношениинеустойчив по перегрузке.

Таким образом, условием продольной статической устойчивости самолета по перегрузке является условие расположения фокуса самолета позади его центра тяжести.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 27. К объяснению продольной статической устойчивости самолета по перегрузке

Как видно из рис. 27, величина неуравновешенного стабилизирующего момента пропорциональна расстоянию между фокусом и центром тяжести самолета:

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (11)

или в безразмерных коэффициентах:

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (12)

При уменьшении величины Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.устойчивость самолета по перегрузке уменьшается; при Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.т. е. когда центр тяжести совпадает с фокусом, самолет становится нейтральным.

Центровка, при которой центр тяжести самолета совпадает с фокусом самолета, называетсянейтральной или критической.

Разность между нейтральной центровкой (фокусом) и фактической центровкой Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.называетсязапасом центровкиили запасом продольной статическойустойчивости по перегрузке.

Если центровка самолета больше нейтральной, то самолет становится неустойчивым по перегрузке, что недопустимо. Поэтому при всех вариантах загрузки центр тяжести самолета должен находиться впереди фокуса, т. е. самолет должен иметь некоторый минимальный запас центровки на устойчивость, исходя из которого назначается предельно задняя и предельно передняя эксплуатационные центровки.

Предельно задняя эксплуатационная центровка выбирается из условия, чтобы запас устойчивости по перегрузке был достаточным (3…4 % САХ для маневренных самолетов, а для учебных и тяжелых самолетов — не менее 10% САХ).

У самолета Як-52 предельно допустимая задняя центровка составляет 25 % САХ, а предельно передняя допустимая центровка-17% САХ. У самолета Як-55 предельно передняя допустимая эксплуатационная центровка составляет 27% САХ, предельно задняя-31,5% САХ (в тренировочном варианте) и соответственно 25% САХ и 31,5% САХ в перегоночном варианте.

Результатами летных испытаний рассматриваемых самолетов установлено, что продольная статическая устойчивость по перегрузке во всем диапазоне скоростей и высот полета, с зажатой и свободной ручкой управления, хорошая.

Запас статической устойчивости по перегрузке при зафиксированном управлении составляет для обоих самолетов в среднем не менее 10 %.

При освобожденном управлении (ручка брошена) запас статической устойчивости самолетов Як-52 и Як-55 по перегрузке меньше (на 3…5 % САХ), чем при зафиксированном управлении (ручка управления зажата).

Это объясняется тем, что при случайном изменении угла атаки крыла свободный руль управления устанавливается по потоку и не участвует в создании приращения подъемной силы горизонтального оперения, величина которого уменьшается. Поэтому уменьшается сдвиг аэродинамического фокуса назад.

При увеличении скорости полета по прибору более 360 км/ч нейтральная центровка (фокус) увеличивается на 2…3 % САХ, что повышает запас продольной статической устойчивости по перегрузке.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Это увеличение объясняется следующим. С ростом скорости полета по прибору при случайном возрастании угла атаки увеличиваются изгибающие деформации фюзеляжа, при этом верхняя его часть укорачивается, а троса управления рулем высоты своей длины не изменяют. Это приводит к отклонению руля высоты вниз. Приращение подъемной силы горизонтального оперения Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.возрастает, вызывая тем самым сдвиг аэродинамического фокуса назад.

Продольная динамическая устойчивость самолета или характер продольного короткопериодического движения определяется соотношением между статическими и динамическими моментами.

В зависимости от степени деформирования продольное короткопериодическое движение может иметь апериодический или чаще периодический (колебательный) характер. При слабом деформировании колебания самолета будут затухать медленно и потребуется много времени для восстановления равновесия.

Но и при чрезмерно большом демпфировании или недостаточной статической устойчивости самолета возвращение в состояние равновесия также затягивается, хотя колебаний не будет.

Продольная динамическая устойчивость самолета характеризует коэффициент затухания продольных колебаний.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 28. Характеристики продольной динамической устойчивости самолетов Як-52 и Як-55 с зажатой ручкой управления

Рассмотрим характеристики короткопериодического движения самолетов Як-52 и Як-55 в горизонтальном полете на высоте Н=500 м с зажатой ручкой управления при следующих данных самолетов:

Як-52 — G=1290 кгс, центровка 25% САХ;

Як-55 — центровка 25% САХ, G=870 кгс (рис. 28).

Из графиков рисунка видно, что в диапазоне скоростей полета от 150 до 360 км/ч затухание колебаний на половину уменьшается. Это определяет достаточно хорошую динамическую устойчивость самолетов Як-52 и Як-55.

Приведенные характеристики короткопериодического движения позволяют сделать вывод о том, что длительный горизонтальный полет на самолетах Як-52 и Як-55 во всем диапазоне скоростей и высот не утомителен.

Но вследствие малого веса самолетов в сильную ”болтанку” летчику приходится прикладывать определенные усилия для удержания самолета в заданном режиме полета.

§

Устойчивостью по скорости называется способность самолета восстанавливать скорость полета и угол наклона траектории исходного режима.

Самолет, обладающий устойчивостью по перегрузке и удовлетворительными демпфирующими свойствами, при нарушении равновесия сравнительно быстро прекращает короткопериодическое колебательное движение. В процессе этого движения самолет восстанавливает угол атаки и перегрузку (прямолинейность движения) исходного режима, но не восстанавливает исходный угол наклона траектории и тангажа. Поэтому дальнейшее протекание возмущенного движения называется большим (длиннопериодическим) движением. Оно связано со значительными отклонениями самолета от траектории исходного — установившегося полета и сопровождается изменением скорости и высоты. Совершенно ясно, что интерес представляет начальная тенденция самолета, т. е. как он реагирует на изменение скорости сразу после устранения возмущений.

Тенденция самолета к восстановлению исходных значений скорости и угла наклона траектории называетсястатической устойчивостью по скорости.

Всякое изменение скорости полета из-за действия какой-либо случайной причины сопровождается изменением аэродинамических сил и моментов. Если при увеличении скорости полета подъемная сила увеличивается, то появляется неуравновешенный избыток ее ΔY, траектория движения искривляется вверх. Это ведет к уменьшению скорости.

Уменьшение скорости у статически устойчивых самолетов Як-52 и Як-55 сопровождается уменьшением подъемной силы и, следовательно, искривлением траектории его полета вниз. При снижении скорость полета увеличивается.

Таким образом, условием статической устойчивости самолета по скорости является увеличение подъемной силы при увеличении скорости, и наоборот, т. е. критерием устойчивости по скорости может быть знак величины отношения Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.При Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.самолет устойчив по скорости. При Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.самолет неустойчив по скорости.

Статическая устойчивость самолета по скорости является необходимым, но недостаточным условием возвращения самолета к исходной скорости полета, так как она определяет только начальную тенденцию в движении самолета при нарушении его равновесия.

Изменение скорости полета, как правило, сопровождается и изменением угла атаки, поэтому под устойчивостью по скорости фактически подразумевается устойчивость режима полета, т. е. стремление самолета восстановить не только скорость, но и угол атаки исходного режима полета.

На устойчивом по скорости самолете увеличение скорости полета сопровождается приростом подъемной силы. Следовательно, если летчик увеличит скорость полета, то для сохранения прямолинейного горизонтального полета он будет вынужден уменьшить угол атаки отклонением ручки управления от себя, что вызовет увеличение давящего усилия.

Таким образом, об устойчивости самолета по скорости летчик может судить по изменению усилий на ручке управления или по отклонению руля высоты с изменением скорости при сохранении режима прямолинейного полета.

Балансировочная диаграмма Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(V) (рис. 29) позволяет судить о продольной статической устойчивости самолета фиксированном (зажатом) управлении.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 29. К объяснению продольной статической устойчивости самолетов по скорости при зафиксированном управлении

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 30. К объяснению продольной статической устойчивости по скорости при свободном управлении

Допустим, сбалансируем самолет Як-52 на скорости 200 км/ч при работе двигателя на I номинале, при этом Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., зафиксируем в этом положении ручку управления. Пусть по какой-либо причине скорость полета увеличивается до скорости V1. При этом пикирующий момент уменьшается. Для его устранения необходимо отклонить руль высоты вниз на величину Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., но так как руль высоты зафиксирован в нейтральном положении, то под действием уменьшения момента самолет перейдет на кабрирование, скорость полета будет уменьшаться, стремясь к исходному значению. При уменьшении скорости до значения V2 для балансировки самолета необходимо было бы отклонить руль высоты вверх на величину Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.,, но так как он зафиксирован, то самолет переходит на снижение, скорость полета увеличивается. Следовательно, и в том и в другом случае, если наклон балансировочной диаграммы по углам отклонения руля высоты положительный Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., самолет имеет стремление без вмешательства летчика восстановить заданную скорость, т. е. он статически устойчив по скорости при фиксированном управлении.

Балансировочная диаграмма PВ(V) (рис. 30) позволяет судить о продольной статической устойчивости самолета по скорости при освобожденном управлении (ручка управления брошена).

Сбалансируем самолет Як-52 триммером на скорости горизонтального полета 200 км/ч при работе двигателя на I номинале. При этом РВ = 0 при освобожденном управлении. При увеличении скорости полета до V1 для балансировки самолета необходимо приложить к ручке управления давящее усилие Рак но, так как ручка освобождена, она будет перемещаться в направлении к летчику — руль высоты отклонится вверх, самолет перейдет на кабрирование, скорость будет уменьшаться, стремясь к заданной.

При уменьшении скорости для балансировки самолета необходимо приложить тянущее усилие, но так как ручка управления освобождена, то она будет перемещаться в направлении от летчика, руль высоты отклонится вниз самолет перейдет на снижение, скорость будет увеличиваться. Следовательно, из вышесказанного можно сделать вывод: если самолет сбалансирован и наклон балансировочной диаграммы по усилиям на ручке управления положительный Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., то считается, что самолет статически устойчив по скорости при освобожденном управлении.

Таким образом, в эксплуатационном диапазоне скоростей полета самолеты Як-52 и Як-55 статически устойчивы по скорости и по перегрузке.

§

СИСТЕМА ПОПЕРЕЧНЫХ МОМЕНТОВ ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ В ПОЛЕТЕ. ПОПЕРЕЧНАЯ БАЛАНСИРОВКА.

Поперечной балансировкой самолета называется такое его состояние, когда действующие на самолет силы не вызывают вращение самолета вокруг продольной оси X. Для поперечной балансировки в прямолинейном полете необходимо равновесие кренящих моментов, т. е. чтобы сумма моментов относительно оси Х была равна нулю: У винтовых самолетов Як-52 и Як-55 нет аэродинамической симметрии. Происходит это оттого, что в полете под влиянием работы силовой установки возникает правый кренящий момент, который приходится уравновешивать. Рассмотрим указанное влияние силовой установки.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (13)

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 31. Реактивный момент воздушного винта и уравновешивание его методом отклонения элеронов

Влияние реакции вращения воздушного винта на поперечную балансировку. Сила тяги рассматриваемых самолетов лежит в плоскости симметрии и, следовательно, не нарушает поперечного равновесия.

Но вследствие вращения воздушного винта влево (по направлению полета) самолет находится под действием правого кренящего момента, направленного в сторону, обратную вращению воздушного винта.

Этот момент называетсяреактивным,илиреакцией вращения воздушного винта —МРВ. При вращении воздушного винта его лопасти, оказывая давление на воздушный поток, сами испытывают со стороны последнего такое же воздействие, которое можно представить в виде реактивной пары сил. Так как воздушный винт конструктивно связан с самолетом, то реактивный момент, передаваясь через двигатель на самолет, заставляет его крениться в сторону, обратную вращению. Следовательно, при левом вращении воздушного винта под действием реактивного момента воздушного винта самолет будет иметь стремление крениться на правое крыло.

Реакцию вращения воздушного винта можно уравновесить путем отклонения элеронов (рис. 31), опустив правый элерон и подняв левый (ручка управления отклоняется влево). Этим самым достигается равновесие.

На самолетах Як-52 и Як-55 этот момент компенсируется отклонением фиксированных триммеров, установленных на элеронах. Эти триммеры представляют собой небольшие дюралевые пластины, которые прикреплены к ободу элеронов. Отгибая триммеры в сторону, обратную вращению, тем самым достигается отклонение элеронов на расчетном режиме и снятие нагрузки на ручке управления. Как правило, расчетный режим соответствует скорости полета 250 км/ч. Данные триммеры называютсякомпенсирующими, снимающими шарнирный момент.

Другой способ уравновешивания реактивного момента воздушного винта состоит в том, что угол установки того полукрыла, на которое самолет кренится, делают чуть больше. Вследствие этого на всех режимах полета угол атаки этого полукрыла будет равен Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.Следовательно, будет больше и его подъемная сила. За счет разницы в величине подъемных сил полукрыльев образуется момент относительно оси X, который и уравновешивает реакцию вращения воздушного винта. На планировании, когда реакции вращения воздушного винта нет, самолет, естественно, валится на то полукрыло, угол установки которого меньше, и летчику приходится уравновешивать самолет отклонением элеронов. Данный способ на самолетах Як-52 и Як-55 не применяется.

Сейчас читают:  Почему не заводится бензиновый триммер

§

Среди факторов, определяющих закономерности бокового движения, наибольшую роль играют характеристики поперечной и путевой устойчивости.

Поэтому каждому летчику для понимания всех особенностей поведения самолета необходимо представлять фактическую картину бокового движения и, в частности, сущность конкретного проявления поперечной и путевой устойчивости.

Способность самолета без вмешательства летчика восстанавливать в полете первоначальное состояние поперечного равновесия называется поперечной устойчивостью.

Рассмотрим поведение самолета при случайном нарушении поперечного равновесия. Например, под воздействием вертикального порыва ветра на одно из полукрыльев самолет начнет вращаться относительно оси X, т. е. крениться.

При вращении самолета вокруг продольной оси происходит изменение углов атаки на полукрыльях: на опускающемся крыле углы атаки увеличиваются, а на поднимающемся — уменьшаются (рис. 32). В результате подъемные силы полукрыльев также изменят свои первоначальные величины: на поднимающемся подъемная сила УПОД будет меньше исходной, а на опускающемся больше, т. е. Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.Результирующая подъемных сил Y’ сместится в сторону опускающегося полукрыла и, действуя на плечо а, создаст тормозящий (демпфирующий) момент МХ.демпф, препятствующий дальнейшему увеличению угла крена. Однако демпфирующий момент действует только при вращении самолета относительно оси Х и как только вращение (кренение) прекращается, прекращается и действие этого момента. Поэтому восстановить исходное поперечное равновесие демпфирующий момент не может.

Демпфирующий момент равновесия не восстановит, однако вращение самолета прекратится, и он останется накрененным на некоторый угол γ (рис. 33).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 32. Схема сил, действующих на самолет при его вращении относительно оси Х

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 33. Восстановление поперечного равновесия при скольжении самолета

Накренившийся самолет начинает скользить на опущенное крыло под воздействием силы ZСК, составляющей силы веса и подъемной силы (см. рис. 33). При полете самолета со скольжением характер обтекания полукрыльев и распределения давления на них изменяется. На опущенном полукрыле условия обтекания лучше, а на поднятом из-за аэродинамического затенения хуже, вследствие чего на опущенном пол у крыле подъемная сила создается большей величины, чем на поднятом (Уоп > Упод).

Результирующая подъемная сила Y´, как это показано на рис. 33, сместится в сторону опущенного полукрыла и, действуя на плече а относительно центра тяжести, создаст восстанавливающий момент (Мвост), который после прекращения действия внешних сил прекратит свое действие. Таким образом, поперечная устойчивость обеспечивается самим крылом, но не за счет только крена, а и за счет возникающего при этом скольжения.

Величина восстанавливающего момента, степень статической поперечной устойчивости зависят от площади крыла, угла поперечного V, стреловидности, удлинения крыла, от площади вертикального оперения и т. д.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 34. Влияние угла поперечного V на поперечную устойчивость самолета

Рассмотрим влияние упомянутых факторов на поперечную устойчивость самолета.

Площадь крыла сильно влияет на величину демпфирующего момента. При постоянной скорости и высоте полета в диапазоне летных углов атаки величина прироста подъемной силы ΔУ зависит только от Δα и площади крыла S.

Демпфирующий момент МХдемпф возникает при наличии вращения самолета вокруг оси X, в результате чего появляется разность в углах атаки полукрыльев. От величины этой разности зависит изменение в подъемных силах правого и левого полукрыльев.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (14)

Из формулы следует, что при прочих равных условиях величина изменения подъемной силы на крыле, а, следовательно, и МХдемпф будет зависеть от площади крыла S. Чем больше площадь крыла, тем труднее самолет выходит из состояния равновесия, и наоборот, если самолет имеет глубокое нарушение равновесия, то демпфирующий момент будет сдерживать быстрое возвращение к исходному положению.

Угол поперечного V крыла имеет большое значение для поперечной устойчивости самолета. Как видно на Рис. , при скольжении крыла, имеющего угол поперечного V, полукрылья обтекаются боковым потоком воздуха под различными углами атаки. У опущенного полукрыла угол атаки больше, чем у поднятого, соответственно произойдет увеличение подъемной силы на опущенном и уменьшение на поднятом полукрыльях.

С увеличением угла поперечного V разница в углах атаки и подъемных силах опущенного и приподнятого крыльев также увеличится. Вследствие этого будет иметь место увеличение восстанавливающего момента.

Таким образом, чем больше угол поперечного V крыла, тем лучше поперечная устойчивость самолета. У современных самолетов с прямыми и трапециевидными крыльями угол поперечного V находится в пределах от 0 до 7°.

Стреловидность крыла увеличивает поперечную устойчивость самолета. Чем больше угол стреловидности, тем лучше поперечная устойчивость. Это объясняется неодинаковым характером обтекания стреловидных полукрыльев при нарушении поперечного равновесия Если нарушено поперечное равновесие, то самолет совершает полет со скольжением. При наличии прямой стреловидности величина подъемной силы зависит не от скорости потока VЧто нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., а от ее составляющих V1, направленных перпендикулярно передним кромкам. Так как эффективная скорость V1 у крыла, выдвинутого вперед, больше, а отстающего меньше, то и подъемные силы полукрыльев также будут неодинаковы.

Вследствие этого появляется дополнительный восстанавливающий момент за счет стреловидности. Таким образом, прямая стреловидность крыла способствует повышению поперечной устойчивости самолета. Однако у самолетов с крылом прямой стреловидности поперечная устойчивость может возрасти настолько, что станет излишней. А это ухудшит управляемость и может вызвать так называемую колебательную неустойчивость. По этой причине у самолетов со стреловидным крылом угол поперечного V делают, как правило, отрицательным (до -5°) Этим ухудшают поперечную устойчивость, с тем, чтобы добиться приемлемых значений управляемости и исключить нежелательные побочные явления в виде колебательной неустойчивости.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Удлинение крыла. Чем больше удлинение крыла, тем на большем плече будет действовать подъемная сила Yкр, сместившаяся в направлении опускающегося крыла, и тем больше будет восстанавливающий момент, а, следовательно, лучше поперечная устойчивость самолета.

На поперечную устойчивость оказывают влияние боковые поверхности фюзеляжа, вертикального оперения, мотогондол. Если центр давления этих поверхностей окажется выше центра тяжести самолета, то моменты аэродинамических сил, действующих на боковые поверхности фюзеляжа, вертикального оперения, и мотогондол, будут стремиться восстановить нарушенное равновесие. Это положительно отразится на поперечной устойчивости, особенно у самолетов с нижним и средним расположением крыла, и в меньшей степени у самолетов с верхним расположением.

§

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 35. Изменение коэффициента Су при нарушении поперечного равновесия

на различных углах атаки

С увеличением угла атаки поперечная устойчивость ухудшается и на углах атаки, близких к критическому, может настолько ухудшиться, что самолет теряет способность самостоятельно восстанавливать нарушенное равновесие. Как видно на рис. 35, при одинаковом изменении углов атаки у поднимающегося и опускающегося полукрыльев величина изменения подъемной силы ΔY для различных исходных режимов полета неодинакова. Если самолет летел на сравнительно небольших углах атаки (на большой скорости), то изменение подъемной силы у обоих крыльев примерно одинаково. При полете же на околокритических углах атаки подъемная сила опускающегося крыла может быть даже меньше исходной. Это произойдет, если суммарный угол атаки будет больше критического, т.е. Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.. В результате демпфирующий момент будет очень мал и самолет будет интенсивно накреняться.

Помимо уменьшения демпфирующего момента при полете на околокритических углах атаки при накренении появляется срыв потока на опускающемся крыле, что может привести к сваливанию самолета на крыло. У большинства крыльевых профилей зона начала срыва располагается у задней кромки крыла и с увеличением угла атаки быстро перемещается вперед по хорде и вдоль по размаху.

У стреловидных крыльев срыв потока начинается раньше, чем у нестреловидного и сосредоточивается на концах крыла. Поэтому стреловидность крыла ухудшает поперечную устойчивость на больших углах атаки.

Для улучшения поперечной устойчивости на больших углах атаки применяются аэродинамическая и геометрическая крутки крыла, концевые предкрылки, аэродинамические гребни.

Аэродинамическая крутка. У аэродинамически закрученных крыльев на концах применяют более несущие профили с большим значением Сумакс. Благодаря этому концевой срыв на больших углах атаки наступает позже.

Геометрическая крутка крыла выполняется таким образом, что установочные углы уменьшаются по мере приближения к концам крыла. Этим достигается то, что при тех же углах атаки, при которых у незакрученного крыла возникает концевой срыв потока, у закрученного крыла он не возникает.

Концевые предкрылки увеличивают критический угол атаки крыла, улучшают картину обтекания концевой части крыла, тем самым улучшают поперечную устойчивость на больших углах атаки. Применяют их, как правило, на нескоростных самолетах.

Аэродинамические гребни препятствуют перетеканию воздушного потока от фюзеляжа к концевым сечениям крыла, затягивая тем самым начало развития концевого срыва. Следовательно, аэродинамические гребни способствуют улучшению поперечной устойчивости самолета на больших углах атаки.

§

Способность самолета поворачиваться вокруг своей продольной оси при отклонении элеронов называется поперечной управляемостью.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 36. Накренение самолета при отклонении элеронов

Принцип действия элеронов аналогичен принципу действия рулей. Особенность работы элеронов состоит в том, что при отклонении ручки управления в сторону самолет может беспрерывно вращаться вокруг продольной оси, так как возникающий при этом демпфирующий момент оказывает влияние на угловую скорость вращения, но не в состоянии уравновесить самолет на определенном угле крена.

Для того чтобы накренить самолет влево, летчик отклоняет ручку влево. При этом левый элерон поднимется вверх, а правый опустится вниз. При отклонении элеронов изменяется кривизна профиля крыла на участке расположения элерона, вследствие чего изменится и действительный угол атаки этой части крыла (рис. 36).

У полукрыла с опущенным элероном угол атаки увеличится, следовательно, увеличится и коэффициент подъемной силы Су. На крыле с поднятым элероном, наоборот, уменьшится и угол атаки, и коэффициент подъемной силы. В результате будем иметь разные подъемные силы полукрыльев, которые создадут кренящий момент МХкрен относительно продольной оси, под действием которого самолет будет вращаться в сторону отклоненной ручки.

При полете на малых углах атаки (с большими скоростями) отклонение элеронов, изменяя подъемную силу полукрыльев, коэффициент лобового сопротивления сx увеличивает очень мало. Поэтому отклонение элеронов практически не вызывает разворота самолета (рис. 37).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 37. Возникновение крена и разворот самолета при отклонении элеронов на малых скоростях полета

По мере увеличения угла атаки поперечная управляемость самолета ухудшается и при определенных условиях может наступить полная ее потеря. Ухудшение управляемости на больших углах атаки (малые скорости полета) объясняется сравнительно малым изменением подъемной силы на полукрыльях, вследствие чего кренящий момент (МХкрен) невелик и самолет будет медленно крениться в сторону отклоненной ручки. Кроме того, на больших углах атаки сопротивление у крыла с опущенным элероном (QЭЛ.ОП.) за счет индуктивного сопротивления значительно больше, чем у крыла с поднятым элероном (QЭЛ.ПОД.) Вследствие этого возникает разворачивающий момент (МУразв) в сторону полукрыла с опущенным элероном.

В дальнейшем за счет разворота самолет начинает скользить на полукрыло с поднятым элероном. Вследствие этого возникают дополнительные силы, которые создают момент, направленный в сторону, противоположную основному кренящему моменту, ухудшая тем самым поперечную управляемость. В случае равенства моментов, созданных отклонением элеронов и скольжением самолета, наступает потеря управляемости. Если момент, вызванный скольжением, окажется больше основного кренящего момента, то это приведет к обратной управляемости: при отклонении ручки управления в одну сторону самолет кренится и разворачивается в противоположную сторону. По мере приближения к критическому углу атаки поперечная управляемость еще больше ухудшается. Это объясняется тем, что полукрыло с опущенным элероном попадает в область закритических углов атаки и вместо ожидаемого увеличения подъемной силы на этом полукрыле происходит ее уменьшение.

Для улучшения поперечной управляемости на больших углах атаки применяется ряд средств, предназначенных, с одной стороны, для увеличения эффективности элеронов, с другой — для уменьшения разворота.

Дифференциальное отклонение элеронов состоит в том, что при отклонении ручки опускающийся элерон отклоняется на меньший угол, чем поднимающийся. Благодаря такому отклонению коэффициент подъемной силы крыла с опущенным элероном возрастает на меньшую величину, чем у простых элеронов. Поэтому индуктивное сопротивление полукрыла с опущенным элероном возрастет меньше, следовательно, меньше будет и разворачивающий момент.

На крыле с поднятым элероном увеличивается профильное сопротивление, так как часть элерона выходит за пределы пограничного слоя, нарушает безотрывное обтекание.

Таким образом, элероны с дифференциальным отклонением увеличивают кренящий момент в сторону крыла с поднятым элероном и уменьшают разворачивающий момент в сторону крыла с опущенным элероном.

У современных самолетов элероны с дифференциальным отклонением могут отклоняться вверх до 30°, вниз на — 14-16°.

Аэродинамические гребни на самолетах со стреловидными крыльями препятствуют перетеканию пограничного слоя к концам крыла, тем самым предотвращают раннее развитие срыва потока на концевых частях крыла и увеличивают эффективность действия элеронов.

§

При достижении современными самолетами больших скоростей полета появились ранее неизвестные явления, усложняющие пилотирование самолета: «валежка», реверс элеронов, обратная реакция на дачу ног, снижение эффективности элеронов и рулей.

«Валежка» обусловливается нарушением аэродинамической симметрии, потому что невозможно построить самолет с идеально одинаковыми (симметричными) по жесткости, геометрической форме правым и левым полу крыльями. Предположим, что в результате геометрической несимметрии угол атаки одного полукрыла оказался чуть больше, чем другого. Из-за отсутствия симметрии в углах атаки появится кренящий момент, для устранения которого летчик должен отклонить элероны в противоположную сторону. На больших скоростях полета, даже при незначительной разности углов атаки, кренящий момент достигает большой величины и для его парирования нужно или отклонять элероны на большой угол, или уменьшать скорость полета. Если самолет имеет неодинаковую жесткость полукрыльев, то при полете на большой приборной скорости менее жесткое крыло будет иметь большую деформацию. Если это стреловидное крыло, то деформация в виде изгиба вызывает уменьшение углов атаки, особенно ближе к концу крыла (рис. 38).

При различной жесткости на изгиб и кручение углы атаки правого и левого полукрыльев будут изменяться на разные величины. Это в свою очередь приводит к тому, что подъемные силы крыльев будут неодинаковы. При больших приборных скоростях разница в подъемных силах становится настолько большой, что вызывает кренение самолета в сторону менее жесткого крыла.

Попытка бороться с возникшей «валежкой» — отклонением элеронов — обычно не только не дает положительных результатов, а, наоборот, усугубляет ее. Такая реакция самолета связана с так называемым реверсом элеронов.

Реверс элеронов. Под действием аэродинамических сил крыло в полете изгибается и закручивается. Кручение крыла объясняется тем, что внешняя нагрузка, действующая по линии центров давления крыла, не совпадает с так называемой осью жесткости (рис. 38). Линия центров давления, как правило, расположена позади линии жесткости крыла, поэтому крыло закручивается на уменьшение углов атаки. У прямых крыльев это явление выражено слабее, чем у стреловидного крыла, у которого аэродинамические силы вызывают кручение и изгиб, причем последний также закручивает крыло.

Отклонение элеронов смещает центр давления назад, чем еще больше закручивается стреловидное крыло. Кручение крыла за счет отклонения элеронов может достигнуть такого изменения фактических углов атаки полукрыла, что подъемная сила, создаваемая элеронами Yэл, будет меньше изменения подъемной силы, вызванного кручением крыла (рис. 39). В результате самолет будет крениться не в ту сторону, куда отклонена ручка управления, а в противоположную. Наступает так называемый реверс элеронов. Реверсом элеронов называется обратное их действие, наступающее на больших скоростях полета вследствие закручивания крыла.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 38. Влияние изгиба стреловидного крыла на фактические углы атаки профилей

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 39. Кручение крыла от внешних нагрузок и при отклонении элеронов

Скорость полета, при которой самолет теряет поперечную управляемость, называется скоростью реверса. Для предотвращения реверса элеронов необходимо, чтобы максимальная скорость полета была меньше скорости реверса. Понятно, что для увеличения скорости реверса необходимо увеличить жесткость крыла на кручение.

Обратная реакция на дачу ноги возникает у самолетов со стреловидными крыльями при полете со скоростью, превышающей критическую скорость по числу М. Суть этого явления состоит в том, что при отклонении руля направления в одну сторону, например вправо, самолет начинает крениться влево. Это объясняется тем, что при отклонении руля вправо фактическая стреловидность полукрыльев изменяется (см. рис. 40).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 40. Изменение Су в зависимости от числа М. полета и стреловидности крыла

При превышении некоторой скорости, соответствующей Мобр, изменение стреловидности таким образом изменяет подъемную силу, что у полукрыла с меньшей фактической стреловидностью подъемная сила уменьшается, а у полукрыла, действительная стреловидность которого увеличивается, произойдет рост подъемной силы. В результате то полукрыло, в сторону которого была отклонена педаль, начнет подниматься, т. е самолет начнет вращаться в сторону, противоположную отклонению педали.

Снижение эффективности рулей появляется при полете на закритических скоростях полета.

При полете на докритических скоростях отклонение руля (элерона) вызывает перераспределение давлений по всему профилю оперения или крыла, в результате чего возникает дополнительная аэродинамическая сила ΔУг.о.

Если полет совершается на закритических скоростях, при которых на оперении возникают скачки уплотнения, то эффективность рулей резко снижается в результате того, что перераспределение давлений вдоль хорды профиля при отклонении руля распространяется вперед только до скачка уплотнения.

Объясняется это тем, что возмущения, вызванные отклонением руля и распространяющиеся со скоростью звука, не могут распространиться на ту часть оперения, где скорость потока больше скорости звука. Поэтому при отклонении руля (элеронов) при закритических числах М полета изменяется характер обтекания только той части оперения, которая расположена позади скачка уплотнения (рис. 41).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 41. Распределение давления вдоль хорды профиля при отклонении рулей

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Таким образом, в создании дополнительной аэродинамической силы, вызванной отклонением руля, принимает участие только часть площади оперения, в результате чего величина подъемной силы Уг.о. также будет уменьшена. Для повышения эффективности рулей на закритических скоростях полета стабилизатор и киль набираются из профилей с меньшей, чем у крыла, относительной толщиной с, увеличивается стреловидность Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.хвостового оперения.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

При полете на сверхзвуковых скоростях эффективность рулей почти полностью восстанавливается. Это объясняется тем, что при отклонении руля, например, вниз, над ним увеличивается разрежение из-за увеличения скорости потока, а под ним скорость потока уменьшается из-за его торможения. Вследствие этого разность давлений под рулем и над рулем увеличивается, что приводит к увеличению эффективности рулей.

На современных самолетах, осуществляющих полеты со сверхзвуковыми скоростями, для улучшения управляемости применяют управляемые стабилизаторы, у которых рули высоты отсутствуют. Стабилизатор при этом через систему гидроусилителей связан непосредственно с ручкой управления в кабине, и летчик, управляя самолетом, так же как и через руль высоты, оттеняет ручку управления в нужном направлении. При взятии ручки на себя стабилизатор уменьшает угол атаки, при даче ручки от себя — увеличивает.

Для улучшения поперечной управляемости на больших углах атаки применяют так называемые интерцепторы, которые представляют собой пластины, кинематически связанные с элеронами и расположенные вдоль размаха крыла. В зависимости от конструкции самолета интерцепторы могут быть расположены как на верхней поверхности крыла, так и на нижней (рис. 42). При верхнем расположении интерцептора он выдвигается при отклонении элерона вверх. Выдвижение интерцептора вызывает интенсивный срыв потока, вследствие чего происходит резкое снижение подъемной силы крыла. При нижнем расположении интерцептор выдвигается в поток на том крыле, на котором элерон отклоняется вниз. В этом случае пластина интерцептора тормозит поток, давление под крылом повышается и крыло получает дополнительный прирост подъемной силы

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 42. Интерцепторы на крыле самолета: а — верхнее расположение; б — нижнее расположение

Как самостоятельный орган поперечного управления интерцепторы не получили применения вследствие значительного запаздывания в своем действии, поэтому применяются как дополнение к элеронам. При нейтральном положении элеронов интерцепторы убраны заподлицо с обшивкой и выдвигаются лишь при отклонении элеронов на некоторый угол. Дальнейшее увеличение угла отклонения элеронов происходит при выдвинутом интерцепторе. В результате синхронизации отклонения интерцептора и элерона их действия как органов управления суммируются.

§

СИСТЕМА БОКОВЫХ МОМЕНТОВ ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ В ПОЛЕТЕ.

Путевым равновесием называется такое состояние самолета в полете, при котором он не изменяет своего положения относительно вертикальной оси (оси Y). Условием путевого равновесия является равенство моментов рыскания.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (15)

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 43. Схема сил и моментов, действующих на самолет относительно оси Y

Из (рис. 43) видно, что моменты, вращающие самолет вокруг оси Y, создаются в основном силами лобового сопротивления полукрыльев и силами тяги двигателей. Для сохранения путевого равновесия необходимо, чтобы сумма всех моментов относительно оси Y равнялась нулю.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (16)

Наличие геометрической, аэродинамической и весовой симметрии является необходимым условием путевого равновесия. При нарушении аэродинамической или геометрической симметрии самолета силы лобового сопротивления правого и левого полукрыльев станут отличаться по величине и равновесие нарушится. Для самолетов с несколькими двигателями, расположенными вдоль оси Z (на крыле или в фюзеляже), нарушение путевого равновесия может происходить из-за неодинакового режима работы двигателей. Отказ в работе одного из двигателей резко нарушит путевое равновесие. Путевое равновесие может быть нарушено также неравномерной выработкой топлива из крыльевых (или подвесных) топливных баков, что приведет к изменению величины сил лобового сопротивления полукрыльев. Восстановление путевого равновесия осуществляется путем отклонения руля на правления в соответствующую сторону.

§

Способность самолета без вмешательства летчика восстанавливать первоначальное состояние путевого равновесия называется путевой устойчивостью.

При нарушении путевого равновесия самолет начнет разворачиваться вокруг оси Y, нарушив тем самым симметрию обтекания. В результате воздействия воздушного потока, набегающего под углом р на боковую поверхность фюзеляжа и на вертикальное оперение, появятся боковые силы, которые создадут момент, направленный на возвращение самолета в исходное положение.

При вращении самолета на боковой поверхности фюзеляжа и вертикального оперения возникнут аэродинамические силы, препятствующие вращению самолета вокруг вертикальной оси, т. е. возникнет демпфирующий момент. Как только вращение прекратится (угловая скорость станет равна нулю), так прекратится и действие демпфирующего момента. Останется лишь восстанавливающий момент. Величина восстанавливающего момента зависит от ряда факторов: площади вертикального оперения, соотношения длин носовой и хвостовой части фюзеляжа, центровки самолета и его стреловидности. Основная доля восстанавливающего момента приходится на вертикальное оперение. Следовательно, путевая устойчивость зависит в основном от площади вертикального оперения. Благодаря вертикальному оперению самолет, подобно флюгеру, стремится стать по потоку и таким образом сам восстанавливает нарушенное равновесие. Поэтому путевую устойчивость часто называют флюгерной устойчивостью.

В результате нарушения путевого равновесия самолет будет лететь со скольжением. Возникнет боковая обдувка самолета и аэродинамические силы на носовой и хвостовой части фюзеляжа. Момент от аэродинамической силы на носовой части фюзеляжа будет уменьшать восстанавливающий момент, а на хвостовой — увеличивать.

Таким образом, величина восстанавливающего момента может быть записана следующим образом:

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(9.18)

Большая длина носовой части фюзеляжа современных самолетов ухудшает их путевую устойчивость, поэтому вертикальное оперение таких самолетов имеет увеличенные размеры.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 44. Восстановление путевого равновесия

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 45. Влияние стреловидности на путевую устойчивость

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 46. Принцип путевой управляемости самолета

Увеличение длины хвостовой части фюзеляжа улучшает путевую устойчивость, так как при этом увеличивается восстанавливающий момент за счет увеличения боковой силы Рхв.ф и плеча вертикального оперения. lв.о. Увеличение стреловидности вертикального оперения смещает центр его давления назад, увеличивая тем самым плечо lв.о

Центр тяжести самолета является центром вращения самолета. Смещение его вперед или назад увеличивает или уменьшает плечо, влияя таким образом на путевую устойчивость. Смещение центровки вперед равносильно увеличению длины хвостовой части фюзеляжа.

Стреловидность крыла оказывает положительное влияние на путевую устойчивость самолета — чем она больше, тем лучше путевая устойчивость.

На рис. 46 видно, что при скольжении стреловидного крыла характер обтекания его полукрыльев будет различным. На вынесенном вперед (левом) полукрыле лобовое сопротивление станет больше, чем на другом, так как у левого крыла фактический угол стреловидности уменьшается, а у правого увеличивается; вследствие этого лобовое сопротивление левого полукрыла увеличивается, а правого уменьшается (QЛ>QПР)- Центр давления правого полукрыла приближается к траектории движения центра тяжести, а левого удаляется от нее, что изменяет моменты от сил лобового сопротивления полукрыльев относительно центра тяжести.

В результате возникает восстанавливающий момент крыла

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(18)

С увеличением стреловидности восстанавливающий момент крыла возрастет, поэтому путевая устойчивость самолета улучшится.

§

Путевой балансировкой самолета называется такое его состояние, когда действующие на самолет силы не вызывают вращения самолета вокруг оси Y. Для путевой балансировки необходимо равновесие заворачивающих моментов, т. е. чтобы сумма моментов относительно оси Y была равна нулю:

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (19)

У самолета путевое равновесие само собой не создается. Происходит это оттого, что в полете под влиянием работы силовой установки возникает заворачивающий момент, который приходится уравновешивать путем нарушения аэродинамической симметрии самолета. На планировании нарушенная симметрия дает себя знать, и летчику приходится создавать уравновешивающий момент.

Влияние струи от воздушного винта на путевую балансировку. В полете самолет имеет тенденцию заворачивать в сторону, обратную вращению воздушного винта (т. е. с воздушным винтом левого вращения самолеты Як-52 и Як-55 стремятся заворачивать вправо).

Сейчас читают:  Бензокоса Champion T262 ✅ — купить в Москве по цене 4 850 руб.

Причина возникновения заворачивающего момента заключается в том, что воздушная струя, отбрасываемая воздушным винтом и закручиваемая последним в сторону вращения, встречает на своем пути вертикальное оперение и, оказывая на него давление, создает заворачивающий момент Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(рис. 47). Так как вертикальное оперение всегда расположено выше оси фюзеляжа, то при воздушном винте левого вращения воздушная струя вращается влево, давление испытывает правая сторона оперения и самолет стремится завернуть вправо.

При воздушном винте правого вращения давление будет на левую сторону оперения и самолет будет заворачивать влево.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 47. Возникновение заворачивающего момента вследствие действия вращающейся струи воздушного винта на вертикальное оперение самолетов Як-52 и Як-55.

Уравновесить указанный заворачивающий момент можно при помощи руля направления, отклоняя его в сторону, обратную той, в которую самолет стремится заворачивать (для самолетов Як-52 и Як-55-влево).

Вертикальное оперение работает аналогично горизонтальному оперению, поэтому при отклонении руля направления вертикальное оперение окажется под действием аэродинамической силы ZВ.О., момент которой будет стремиться повернуть самолет вокруг оси Y в сторону, обратную той, в которую направлен момент от действия струи воздушного винта. В полете летчик будет испытывать постоянное давление на педаль, что утомляет его. Для снятия усилий на педалях самолета, возникающих от аэродинамической силы ZВ.О, на руле направления устанавливают триммер.

На самолетах Як-52 и Як-55 установлен фиксированный триммер, представляющий собой небольшую дюралевую пластину, которая прикреплена к ободу руля направления. Отгибанием ее в сторону, обратную необходимого отклонения руля направления, снимается нагрузка с педалей управления самолетом. Данным фиксированным триммером уравновешивается шарнирный момент руля направления. Поэтому правильно будет называть ее компенсирующей пластиной.

§

ПУТЕВАЯ УПРАВЛЯЕМОСТЬ САМОЛЕТА

При отклонении летчиком руля направления на угол δн возникает аэродинамическая сила Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., момент которой относительно центра тяжести будет поворачивать самолет относительно вертикальной оси Y. В первый период под действием силы инерции самолет будет продолжать движение в прежнем направлении, в результате чего его продольная ось составит с направлением движения угол β — угол скольжения (рис. 46, а).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(20)

С момента образования угла скольжения происходит косая обдувка самолета, вследствие чего на боковую поверхность его будет действовать аэродинамическая сила (рис. 46, б). Точка приложения равнодействующей этих сил ZФ (центе давления) находится, как правило, позади центра тяжести самолета, поэтому момент, создаваемый этой силой, препятствует повороту самолета вокруг оси Y. По мере увеличения угла скольжения  эта сила будет возрастать до тех пор, пока не уравновесит разворачивающий момент, возникший в результате отклонения руля направления. Угол скольжения при этом достигнет некоторой величины, соответствующей данному отклонению руля направления. Из этого следует, что руль направления самолета служит для изменения угла скольжения, причем каждому углу отклонения руля направления 6 будет соответствовать вполне определенный угол скольжения Р.

Разность между боковой аэродинамической силой (Zф), образовавшейся при скольжении, и аэродинамической силой вертикального оперения (ZВ.О), образовавшейся в результате отклонения руля направления, создает неуравновешенную силу (Zф — zВ.О), приложенную в центре тяжести самолета. Эта сила является неуравновешенной центростремительной силой, под действием которой самолет будет разворачиваться в сторону отклонения руля, искривляя тем самым траекторию движения. В результате скольжения самолет будет иметь тенденцию к накренению в ту же сторону, куда отклонен руль направления.

Углы отклонения руля направления у современных самолетов в среднем составляют 20 — 25°.

§

Ранее было установлено, что при нарушении поперечного равновесия за счет возникновения центростремительной силы происходит нарушение путевого равновесия, а при нарушении путевого равновесия за счет несимметричного обтекания полукрыльев происходит нарушение поперечного равновесия. Такое взаимное влияние поперечного и путевого равновесия на состояние самолета называется боковым равновесием.

Поперечная и путевая устойчивость изолированно не могут существовать, так как проявление одного вида устойчивости сказывается на другом. Поэтому совокупность поперечной и путевой устойчивости называется боковой устойчивостью.

Допустим, что под действием внешнего возмущения самолет начал вращаться вокруг оси Y вправо. По мере отклонения от первоначального положения возрастает угол скольжения Р. Благодаря скольжению на левом крыле возникает дополнительная аэродинамическая сила, создающая момент, кренящий самолет в сторону, обратную скольжению.

При крене самолета нарушается равновесие силы веса G и подъемной силы Y. Возникает центростремительная сила Z, под действием которой самолет начинает скользить на опущенное полукрыло и искривлять траекторию в сторону крена. При скольжении на опущенное полукрыло возникает восстанавливающий момент, который устраняет крен, а момент от сил ZФ и zВ.О устраняет скольжение (рис. 48).

При хорошей поперечной устойчивости крен, возникший при скольжении, быстро самопроизвольно устраняется.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 48. Кренение самолета при скольжении

Для обеспечения нормальной боковой устойчивости недостаточно еще того, чтобы самолет обладал поперечной и путевой устойчивостью, а нужно, чтобы параметры той и другой находились в определенном соотношении. Преобладание одного вида устойчивости над другим ухудшает общую боковую устойчивость и может быть причиной спиральной или колебательной неустойчивости.

Спиральная неустойчивость возникает в том случае, когда самолет имеет чрезмерную путевую устойчивость и слабую поперечную (рис. 49).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 49. Спиральная неустойчивость самолета

Возникший крен и скольжение в сторону крена самолет устраняет по-разному: скольжение устраняется быстро, а крен частично остается. В результате самолет будет продолжать движение по кривой, вначале очень пологой, так как крен еще мал. У крыльев возникает разность скоростей на полукрыльях и разные подъемные силы на них.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

В итоге крен постепенно растет, потому что у внешнего крыла подъемная сила больше, а у внутреннего меньше. С увеличением крена (при условии, если летчик не вмешивается в управление) самолет будет идти со снижением, крен еще больше увеличится и в результате самолет может перейти в крутую спираль.

Колебательная неустойчивость возникает при очень хорошей поперечной устойчивости (большое поперечное V крыла, большая стреловидность) и слабой путевой устойчивости. В этом случае при непроизвольном скольжении в одну сторону (левую, например) самолет под действием восстанавливающего момента энергично накреняется вправо, что вызовет затем правое скольжение. Устраняя возникший левый крен, самолет из-за повышенной поперечной устойчивости перейдет равновесное положение и войдет в противоположный (правый) крен. В итоге получим ряд повторных колебаний с крыла на крыло.

Для уменьшения поперечной устойчивости самолетам со стреловидным крылом увеличивают площадь вертикального оперения и придают отрицательный угол поперечного V.

Между поперечной и путевой управляемостью существует такая же связь, как и между поперечным и путевым равновесием: крен вызывает скольжение и разворот самолета, а скольжение — крен. Разворот самолета только с помощью руля направления или только элеронов происходит со скольжением. Скольжение ускоряет срыв потока с крыла, чем снижает безопасность полета и создает дополнительное сопротивление, которое требует увеличения потребной тяги. Необходимо запомнить, что самолет скользит в сторону отклоненной ручки управления и в противоположную сторону относительно отклоненной педали (левая педаль — правое скольжение). Для того чтобы разворот выполнялся без скольжения, необходимо руль направления и элероны отклонить в сторону разворота таким образом, чтобы скольжение от крена устранялось скольжением от руля направления. Разворот без скольжения называется координированным.

Статистикой установлено, что для нормального поведения самолета в полете нужно определенное соотношение между кренящими и разворачивающими моментами.

Летными испытаниями установлено, что соотношение отклонения элеронов и отклонения руля направления для нормального поведения самолета в боковом отношении должно быть

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ..

Таким образом, отклонение элеронов должно быть в 2 — 3 раза меньше отклонения руля направления.

§

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ САМОЛЕТА

УСТАНОВИВШИЙСЯ ПРЯМОЛИНЕЙНЫЙ ПОЛЕТ САМОЛЕТА. СХЕМА СИЛ И УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ.

ЛЕКЦИЯ 4. ОСНОВЫ ДИНАМИКИ ПОЛЕТА САМОЛЕТА

1. Установившийся прямолинейный полет самолета. Схема сил и уравнения движения.
2. Диапазон споростей и высот прямолинейного горизонтального полета.
3. Предельные режимы полета самолета.

Полет самолета от взлета до посадки представляет собой сочетание различных видов движения. Наиболее продолжительным видом движения является прямолинейный полет.

Установившимся прямолинейным полетом называется такое движение самолета, при котором скорость движения с течением времени не изменяется по величине и направлению.

К установившемуся прямолинейному полету относятся горизонтальный полет, подъем и снижение самолета (планирование).

Определим характерные режимы и характеристики горизонтального полета, подъема и планирования применительно к самолетам Як-52 и Як-55, их зависимость от высоты полета, полетного веса и режима работы двигателя.

Установившимся горизонтальным полетом называется прямолинейный полет с постоянной скоростью без набора высоты и снижения.

На рис. 1 показаны силы, действующие на самолет в горизонтальном полете без скольжения, где

Y— подъемная сила;

Х— лобовое сопротивление;

G— вес самолета;

Р— сила тяги двигателя.

Все эти силы необходимо считать приложенными к центру тяжести самолета, так как его прямолинейный полет возможен лишь при условии, что сумма моментов всех сил относительно центра тяжести равна нулю.

Необходимое равновесие моментов летчик создает соответствующим отклонением рулей управления.

Из рисунка видно, что вес самолета G уравновешивает подъемная сила самолетаY, а лобовое сопротивление Х— сила тяги Р.

Для установившегося горизонтального полета необходимы два условия:

Y – G = 0(условие постоянства высоты H=const); (1)

Р – Х = 0(условие постоянства скорости V=const). (2)

Эти равенства называются уравнениями движения для установившегося горизонтального полета. При нарушении этих равенств движение самолета станет криволинейным и неравномерным.

Пользуясь этими равенствами, можно определить скорость, коэффициент подъемной силы, тягу и мощность, потребные для горизонтального полета.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 1. Схема действующих сил на самолет в установившемся полете

§

Для того чтобы крыло самолета могло создать подъемную силу, равную весу самолета, нужно, чтобы оно двигалось с определенной скоростью относительно воздушных масс.

Скорость, необходимая для создания подъемной силы, равной весу самолета при полете самолета на данном угле атаки и данной высоте полета, называется потребной скоростью горизонтального полета.

По определению горизонтального полета должно быть выполнено условие У=G.

Известно, что

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (3)

следовательно,

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (4)

Решив это уравнение, найдем скорость, потребную для выполнения горизонтального полета

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (5)

Величина потребной скорости зависит от веса самолета, площади его крыла, от высоты полета (выраженной через массовую плотность ) и коэффициента подъемной силы Су.

Из формулы (5) видно, что с увеличением веса самолета скорость, потребная для горизонтального полета, также увеличивается, так как для уравновешивания большего веса требуется большая подъемная сила, что достигается (при прочих равных условиях) увеличением скорости полета (см. формулу 4). Увеличение площади крыла, наоборот, уменьшает потребную скорость. Для расчетов на практике обычно применяют отношение называемое удельной нагрузкой на крыло.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (6)

У современных самолетов удельная нагрузка на крыло колеблется в широких пределах: от 100 кг/м2 у легких самолетов до 800 кг/м2 и более у тяжелых самолетов и самолетов больших скоростей полета.

С увеличением высоты полета массовая плотность воздуха уменьшается. Согласно формуле (5) уменьшение плотности r приводит к увеличению потребной скорости полета.

Если изменять угол атаки, то пропорционально будет изменяться и коэффициент подъемной силы Су. А изменение Су отражается на величине потребной скорости горизонтального полета. Чем меньше Су (и угол атаки соответственно), тем больше должна быть скорость полета, и наоборот. Из этого следует важный вывод: каждому углу атаки на данной высоте полета соответствует вполне определенная скорость горизонтального полета VГ.П.

§

Потребной тягой для горизонтального полета называется тяга, необходимая для установившегося горизонтального полета, т. е. для уравновешивания лобового сопротивления самолета на данном угле атаки (Рп=Х).

В горизонтальном полете подъемная сила равна весу самолета Y=G, тогда, разделив первое равенство на второе, получим

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (7)

Формула показывает, что чем меньше вес самолета и чем больше его качество К, тем меньшая тяга потребуется для горизонтального полета. Но качество самолета зависит от угла атаки, следовательно, при изменении угла атаки меняется и потребная тяга. Поэтому для определения потребной тяги при заданном угле атаки необходимо предварительно найти соответствующее ей качество самолета.

Чтобы найти зависимость Рп от VГ П. подставим в формулу (7) развернутое выражение подъемной силы, получим Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.Из формулы видно, что потребная тяга горизонтального полета зависит от квадрата скорости.

На рис. 2 приведены кривые зависимости Рп от VГП скорости полета на высоте Н=500 м для самолетов Як-52 и Як-55.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 2. Кривые потребных тяг для горизонтального полета самолетов Як-52 и Як-55

Задача 1. Определить тягу, потребную для горизонтального полета «самолета Як-55 при угле атаки 5° и полетном весе 870 кгс

Решение. По поляре самолета Як-55 находим, что при угле атаки 5° коэффициенты имеют значения. Су=0,39, Сх=0,045, следовательно, качество равно

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Тогда потребная тяга будет иметь значение

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Задача 2. Определить тягу, потребную для горизонтального полета •самолета Як-52 при угле атаки 7° и полетном весе 1290 кгс

Решение. На поляре самолета Як-52 находим, что при угле атаки 7° коэффициенты равны. Су =0,67, Сх = 0,056, следовательно,

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Тогда потребная тяга будет равна

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

В задачах не указана высота полета, так как высота при равных углах атаки и отсутствии сжимаемости воздуха не влияет на потребную тягу.

Качество самолета зависит только от величины коэффициентов Су и Сх, а на них высота полета на скоростях до 700 км/ч не влияет. Таким образом, для самолетов Як-52 и Як-55 можно считать, что потребная тяга от высоты не зависит.

Потребная мощность. Для горизонтального полета потребной мощностью называется мощность, необходимая для обеспечения установившегося горизонтального полета на данном угле атаки и обозначается NП.

Если при полете со скоростью VГП требуется тяга РП, то потребная мощность определяется по формуле

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (8)

Эта формула показывает, что потребная мощность зависит от тех же факторов, от которых зависят потребная тяга и скорость полета. Подставив в формулу (4.8) вместо РП и VГП их развернутые выражения, получим развернутую формулу потребной мощности

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (9)

Из формулы видно, что потребная мощность зависит: от высоты полета самолета (плотность воздуха); от веса самолета и удельной нагрузки на крыло; от аэродинамического качества самолета и коэффициента подъемной силы.

Следовательно, потребная мощность тем больше, чем больше вес самолета, меньше плотность воздуха и хуже качество самолета.

При условии G=const и H=const потребная мощность зависит только от угла атаки и, как следствие, от скорости полета.

В горизонтальном полете потребная тяга равна лобовому сопротивлению РП=Х, тогда формула потребной мощности будет иметь следующий вид:

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (10)

Если в формулу подставить развернутое выражение лобового сопротивления, то получим

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (11)

Формула показывает, что мощность, потребная для горизонтального полета, пропорциональна кубу скорости (потребная тяга пропорциональна квадрату скорости). На рис. 3 приводятся кривые зависимости Nп от V, скорости полета на высотах Н=500 м и Н=1000 м для самолетов Як-52 и Як-55.

Таким образом, чтобы увеличить скорость полета в 2 раза, мощность необходимо увеличить в 8 раз.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 3. Кривые мощностей, потребных для горизонтального полета

Задача. Определить мощность, потребную для горизонтального полета у земли, если вес самолета Як-52 G=1200 кгс, коэффициенты Су =0,4 и Сх=0,044, S=15 м2.

Решение. 1. Определим скорость полета

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Решение. 2. Качество самолета

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Решение. 3 Потребная тяга

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Решение. 4. Потребная мощность

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

§

ДИАПАЗОН СПОРОСТЕЙ И ВЫСОТ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТА.

Для полной характеристики горизонтального полета и определения летных данных самолетов воспользуемся графоаналитическим методом, предложенным Н. Е. Жуковским. Наложим на кривые потребных тяг и мощностей Рп и Nп на кривые располагаемых тяг и мощностей Рр и Np. Полученные таким образом кривые носят название кривых потребных и располагаемых тяг и мощностей, или кривых Н. Е. Жуковского (рис. 4, рис. 5).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 4. Кривые располагаемых и потребных тяг самолетов Як-52 и Як-55

(кривые Н. Е. Жуковского)

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 5. Кривые располагаемых и потребных мощностей самолетов Як-52 и Як-55

(кривые Н. Е. Жуковского)

На рисунках приведены кривые РП, NП, PР и NР самолетов Як-52 и Як-55 (Н=500 м и Н=1000 м).

Располагаемой тягой (мощностью) принято называть наибольшую тягу (мощность), которую может развить силовая установка на данной высоте и скорости полета Располагаемая тяга зависит от высоты, поэтому кривую необходимо брать для той высоты, на которой задано определить летные качества самолета

Точка пересечения кривых соответствует полету с наименьшим возможным в горизонтальном полете углом атаки, то есть полету на максимальной скорости горизонтального полета (для самолета Як 52 — Vгп = 300 км/ч, для Як-55 — VГП.макс).

С уменьшением скорости полета и увеличением угла атаки потребная тяга и мощность уменьшаются, минимальная потребная тяга находится проведением касательной к кривой РП параллельно оси скорости. Точка касания обозначает угол атаки, при котором требуется минимальная тяга для горизонтального полета (для самолета Як-52 при Н=500 м Рп =103 кгс, для Як-55 при Н=500 м РПмин =87 кгс)

Из формулы потребной тяги следует, что минимальная тяга для горизонтального полета потребуется при максимальном качестве самолета

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (12)

Максимальное качество самолета достигается при наивыгоднейшем угле атаки Скорость, соответствующая αнв, называется наивыгоднейшей скоростью горизонтального полета VНВ (для самолета Як-52 Vнв =162 км/ч, для Як-55 Vнв=137 км/ч).

При наивыгоднейшем угле атаки требуется минимальная потребная тяга Рмин. Следовательно, расход топлива на один километр пути будет минимальным и дальность полета максимальной.

Но расход топлива был бы минимальным, если бы двигатель работал без потерь. Поэтому для компенсации потерь требуется дополнительная тяга двигателя и общая тяга PПнв будет больше на эту величину. Минимальный километровый расход топлива получается на несколько большей скорости, чем наивыгоднейшая

Далее, анализируя график на Рис. 4, видно, что при дальнейшем уменьшении скорости (после наивыгоднейшей) и увеличении угла атаки потребная тяга растет. Это объясняется ухудшением качества самолета.

Скорость может быть уменьшена до минимальной, соответствующей критическому углу атаки. Касательная к кривой, параллельной оси Р, отмечает угол атаки и соответствующую ему минимальную скорость горизонтального полета.

Для того чтобы установить ту или иную скорость горизонтального полета самолета, летчику необходимо создать условия (изменяя тягу двигателя) равенства располагаемой и потребной тяги (Рп = Рр). Поэтому на скоростях, меньших максимальной, летчику необходимо уменьшить тягу двигателя до определенной величины, и точка пересечения располагаемой и потребной тяги будет на меньшей, выбранной летчиком скорости.

Если располагаемая тяга будет больше потребной, то самолет начнет подниматься, если меньше — снижаться. В обоих случаях самолет не будет лететь горизонтально.

Анализируя график рис. 4, можно сделать вывод, что на всех скоростях, кроме максимальной, тяга силовой установки РРмакс больше потребной тяги Рп.

§

ДИАПАЗОН СКОРОСТЕЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОЛЕТА

Диапазоном скоростей горизонтального полета называется разность между максимальной и практической минимальной скоростями на одной и той же высоте полета.

Следовательно, диапазон скоростей горизонтального полета будет равен

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(13)

Для сравнения разных самолетов пользуются понятиемотносительный диапазон скоростей. Относительным диапазоном скоростей называется отношение диапазона скоростей к максимальной скорости полета. Чем больше относительный диапазон скоростей, тем лучше самолет в летном отношении. В относительном диапазоне скоростей самолета находятся также характерные скорости, как экономическая, наивыгоднейшая и максимальная.

В установившемся горизонтальном полете тяга силовой установки должна уравновешивать лобовое сопротивление. Это значит, что в любом режиме полета, кроме Умакс, летчику необходимо задросселировать двигатель (уменьшить обороты коленчатого вала), то есть уменьшить мощность до такой степени, чтобы она сравнялась с потребной мощностью.

Если после уравновешивания самолета в одном из режимов установившегося горизонтального полета скорость по какой-либо причине изменится, то поведение самолета в большей степени будет зависеть от соотношения приращения потребной мощности и располагаемой мощности задросселированного двигателя Nдр.

Интервал первых режимов — это все скорости от Vмакс до Vэк, для которых производные мощности от скорости полета больше производной мощности задросселированного двигателя от скорости Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.. Интервал вторых режимов — это все скорости от Vэк до Vмин, для которых Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Это значит, что увеличение скорости горизонтального полета на первых режимах сопровождается уменьшением избытка мощности, а на вторых режимах — увеличением избытка мощности. Границей первых и вторых режимов горизонтального полета является экономическая скорость горизонтального полета, при которой устанавливается равенство Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(рис. 6).

Полет самолета на первых режимах выполняется на малых углах атаки, когда крыло обтекается установившимся ламинарным воздушным потоком, самолет хорошо устойчив и управляем. Поэтому обычно пользуются первыми режимами.

Для установившегося горизонтального полета на некоторой скорости V1 в области первых режимов (рис. 6) двигатель должен быть задросселирован до характеристики Мдр1. При случайном увеличении скорости горизонтального полета возникает отрицательный избыток мощности, самолет будет двигаться с торможением и вернется к исходной скорости. При уменьшении скорости избыток мощности будет направлен вперед и самолет также восстановит скорость исходного режима. Для сохранения скорости на первых режимах от летчика требуется одно — выдерживать горизонтальный полет при помощи руля высоты. Если летчику по условиям полета необходимо перейти на новую, большую скорость, в пределах первых режимов на той же высоте, то, сохраняя горизонтальный полет, он должен увеличить мощность двигателя, а для перехода на меньшую скорость горизонтального полета — уменьшить мощность силовой установки (уменьшить частоту вращения коленчатого вала).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 6. Первые и вторые режимы и диапазоны скоростей горизонтального полета

Полет на вторых режимах горизонтального полета происходит на больших углах атаки и на скоростях горизонтального полета, меньших, чем экономическая скорость, что связано с ухудшением обтекания крыла и понижением эффективности рулей, и тем самым ухудшением устойчивости и управляемости самолета, особенно поперечной. Поэтому летать на вторых режимах не рекомендуется. К ним прибегают лишь при некоторых тренировочных полетах и при выполнении посадки.

Рассмотрим влияние изменения скорости на выполнение горизонтального полета на вторых режимах. Пусть самолет выполняет горизонтальный полет на скорости V2. С увеличением скорости возникает положительный избыток мощности, и если летчик не изменит режим работы двигателя и будет выдерживать горизонтальный полет, то увеличение скорости будет продолжаться, пока не наступит равновесие на новой скорости Vi, лежащей в области первых режимов. При случайном уменьшении скорости избыток лобового сопротивления над тягой вызывает торможение самолета до минимальной скорости (самолет может сорваться в штопор).

Таким образом, на вторых режимах выдерживание постоянства высоты полета не обеспечивает сохранение скорости.

При выполнении длительного полета на вторых режимах для восстановления исходной скорости летчику необходимо либо изменением режима работы двигателя (при увеличении скорости тягу необходимо уменьшить, а при уменьшении скорости — увеличить), либо изменением угла наклона траектории полета восстановить заданную скорость горизонтального полета. Во втором случае траектория полета будет не прямолинейной, а волнообразной.

В области вторых режимов для увеличения скорости горизонтального полета необходимо сначала увеличить мощность двигателя, а затем, когда скорость начнет возрастать, уменьшить ее. Для уменьшения скорости горизонтального полета следует несколько задросселировать двигатель (уменьшить частоту вращения коленчатого вала), чтобы скорость начала падать, после чего увеличить мощность до потребной.

То есть на вторых режимах горизонтального полета требуется двойное движение рычагом управления дроссельной заслонкой карбюратора.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что допускать уменьшение скорости ниже экономической не следует. Иначе говоря, для самолетов Як-52 и Як-55 экономическая скорость является практически минимальной скоростью горизонтального полета.

Разность между скоростью VГП, которую летчик выдерживает в горизонтальном полете, и экономической скоростью называетсязапасом скорости ΔV:

∆V=Vгп -Vэк.(14)

В полете на малой высоте рекомендуется иметь запас скорости (для самолета Як-52 Vмин=170 км/ч), равный примерно 20…30% экономической скорости горизонтального полета.

Из сказанного ясно, что в летной практике запас скорости имеет большое значение. Имея достаточный запас скорости, летчик гарантирован от неожиданного попадания в интервал вторых режимов, следовательно, и от опасности потери скорости.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

§

ЭВОЛЮТИВНАЯ СКОРОСТЬ ПОЛЕТА

ПРЕДЕЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ ПОЛЕТА САМОЛЕТА

Эволютивная скорость летательного аппарата — минимальная скорость, на которой самолет имеет возможность выполнять некоторые минимальные эволюции (маневры). Для неманевренных самолетов различают минимальную эволютивную скорость: при разбеге, взлете, посадке и при уходе на второй круг.

Воспользовавшись формулой (11), найдем зависимость потребной мощности от высоты полета. После преобразований получим

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (15)

Где NН — потребная мощность горизонтального полета на заданной высоте Н;

N— потребная мощность горизонтального полета у земли. Из формулы видно, что при неизменном угле атаки потребная для горизонтального полета мощность будет увеличиваться с высотой пропорциональноЧто нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 7. Кривые потребных и располагаемых мощностей для различных высот полета

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 8 Изменение характерных скоростей горизонтального полета с подъемом на высоту самолета с поршневой силовой установкой

Полет на наивыгоднейшем угле атаки и соответствующих ему максимальном качестве kмакс и наивыгоднейшей скорости при увеличении высоты полета потребует увеличения потребной мощности, так как наивыгоднейшая скорость с поднятием на высоту растет пропорционально Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Однако отношение Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.для всех высот сохранится постоянным, потому что

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (16)

Из этого следует, что кривые для различных высот полета будут иметь общую касательную, проведенную из начала координат (рис. 7). Кривые располагаемых мощностей снимаются с характеристик двигательных установок с учетом КПД воздушного винта.

Сейчас читают:  Кто разбирается в двухтактных двигателях? | Пикабу

У самолетов с высотными поршневыми двигателями располагаемая мощность увеличивается до расчетной высоты, вследствие этого увеличивается и максимальная скорость полета. Выше расчетной высоты располагаемая мощность уменьшается, уменьшается и Vмакс (рис. 8). С увеличением высоты полета до расчетной увеличивается и избыток мощности. Дальнейшее увеличение высоты полета сопровождается уменьшением избытка мощности ΔN, который на потолке самолета обращается в нуль.

§

Удельная нагрузка на крыло в полете меняется в зависимости от количества горючего (его расхода).

Рассмотрим горизонтальный полет самолета Як-52 при изменении нагрузки, но при одинаковом угле атаки и на одной высоте.

Пусть полетный вес уменьшается, но условие горизонтального полета сохраняется (Y=G), поэтому соответственно необходимо уменьшить подъемную силу. Это можно выполнить либо уменьшением угла атаки, либо путем уменьшения скорости до величины V1.

Если известна потребная скорость V при расчетном весе G, то вычислить потребную скорость при новом весе можно по формуле

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

разделив второе выражение на первое и сократив, получимЧто нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (17)

Из формулы видно, что при уменьшении полетного веса потребная скорость уменьшается пропорционально квадратному корню отношения весов (плотность воздуха неизменна). При уменьшении веса на самолетах Як-52 и Як-55 потребная скорость горизонтального полета уменьшается.

Задача. Летчик выполняет перелет на высоте 500 м. Первоначальный полетный вес составлял 1240 кгс Скорость полета V=240 км/ч. К концу перелета израсходовано 80 кгс горючего. Какова величина необходимой скорости горизонтального полета при том же угле атаки и той же высоте полета.

Решение 1. Определим вес самолета без израсходованного горючего. Он составляет 1160 кгс.

2. Определим необходимую скорость для сохранения горизонтального полета по формуле

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Потребная скорость для сохранения горизонтального полета при том же угле атаки и при той же высоте полета составляет 225,6 км/ч.

Изменение полетного веса влияет также и на другие летные качества самолета. Рассматривая кривые потребных мощностей для разного веса самолета, можно сделать выводы:

при увеличении веса самолета его минимальная посадочная, экономическая и наивыгоднейшая скорости увеличиваются, максимальная скорость уменьшается по причине увеличения угла атаки, необходимого для поддержания веса самолета в горизонтальном полете;

с увеличением полетного веса диапазон скоростей уменьшается вследствие уменьшения максимальной скорости и увеличения экономической;

с увеличением полетного веса уменьшается потолок самолета вследствие уменьшения избытка мощности.

Анализируя вышесказанное, можно сделать вывод, что с увеличением полетного веса самолета его летные характеристики ухудшаются, а с уменьшением веса самолета — улучшаются.

§

СХЕМА СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА САМОЛЕТ НА ПОДЪЕМЕ

СИСТЕМА СИЛ И УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ САМОЛЕТА В НАБОРЕ ВЫСОТЫ

ЛЕКЦИЯ 5. НАБОР ВЫСОТЫ И СНИЖЕНИЕ САМОЛЕТА

1. Система сил и уравнения движения самолета в наборе высоты.
2. Система сил и уравнения движения в процессе снижения самолета.

Подъем является одним из видов установившегося движения самолета, при котором самолет набирает высоту по траектории, составляющей с линией горизонта некоторый угол.

Установившийся подъем — это прямолинейный полет самолета с набором высоты с постоянной скоростью. Режим подъема характеризуется следующими параметрами:

— скоростью по траектории — скорость подъема Vп;

— углом наклона траектории подъема к горизонту — угол подъема θ;

— вертикальной составляющей скорости подъема — вертикальная скорость Vу.

Рассмотрим прямолинейный установившийся подъем самолета, траектория которого наклонена к горизонту под некоторым углом Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., называемым углом подъема.

При подъеме на самолет действуют следующие силы (рис. 1):

— сила тяги Р — в направлении движения;

-сила лобового сопротивления Q — в направлении, обратном движению;

— составляющая сила веса G2 в направлении, обратном направлению движения;

— в направлении, перпендикулярном к траектории полета, действуют подъемная сила Y и составляющая силы веса G1.

Так как подъем является плоским поступательным установившимся движением, то все силы, действующие на самолет, приложены в его центре тяжести.

Для выполнения условия равномерности и прямолинейности подъема самолета все действующие на него силы должны быть взаимно уравновешены. Следовательно, условием прямолинейности движения при подъеме является равенство сил Y и G1.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (1)

Условием равномерности движения самолета будет равенство сил, действующих вдоль траектории:

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.. (2)

При нарушении одного из этих равенств движение не будет прямолинейным и равномерным, так как появившиеся неуравновешенные силы будут искривлять траекторию в первом случае и ускорять или замедлять движение самолета во втором.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 1. Схема сил на подъеме У=Gcos Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. — условие прямолинейности

P= Q =G sin Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. — условие равномерности

Из анализа уравнений сил при подъеме можно сделать следующие выводы:

подъемная сила при подъеме меньше, чем в горизонтальном полете на том же угле атаки, так как она уравновешивает только часть веса самолета;

потребная сила тяги при подъеме больше, чем в горизонтальном полете на том же угле атаки, потому что кроме лобового сопротивления она уравновешивает составляющую веса самолета G2. Таким образом, подъем совершается не за счет увеличения подъемной силы крыла, а за счет увеличения силы тяги. С увеличением угла подъема Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.составляющая веса G, направленная перпендикулярно к траектории подъема, уменьшается, следовательно, должна быть меньше и уравновешивающая ее подъемная сила Y, При этом составляющая веса G2 увеличивается, что требует увеличения тяги силовой установки. Увеличение же силы тяги при подъеме возможно только при наличии ее избытка.

Важной характеристикой самолета является его тяговооруженность — отношение максимальной располагаемой тяги у земли к весу самолета.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (3)

У современных самолетов с ТРД тяговооруженность достаточно высокая и может достигать единицы и более:

— у самолета МИГ-17 k = 0,52,

— у самолета Л-29 k = 0,34.

Если бы силовая установка обладала тягой, превышающей сумму веса самолета и его лобового сопротивления, то самолет мог бы выполнять установившийся вертикальный подъем (Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. = 90°).

Скоростью, потребной для подъема самолета Vпод, называется скорость, необходимая для создания подъемной силы, уравновешивающей составляющую веса, перпендикулярную траектории подъема на данном угле атаки. Из условия прямолинейности движения можно определить величину потребной для подъема скорости.

Y =G cos Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ..

Подставив в это уравнение значение подъемной силы, получим

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (4)

Из уравнения (4) находим

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (5)

Так как выражение Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.— есть численная величина потребной скорости горизонтального полета Vгп то формула (5) примет вид

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (6)

Величина Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.всегда меньше единицы, поэтому можно сделать вывод, что для выполнения подъема самолета требуется меньшая скорость, чем при горизонтальном полете на том же угле атаки. Для небольших углов подъема (до Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.= 20°) потребная скорость для подъема самолета незначительно отличается от потребной скорости горизонтального полета на том же угле атаки. Поэтому при подъеме с углом Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., не превышающим 20-25°, можно принимать, что скорость, потребная для подъема, равна скорости, потребной для горизонтального полета.

§

Тяга, необходимая для того, чтобы уравновесить силу лобового сопротивления и составляющую веса Gg при подъеме самолета на данном угле атаки, называется потребной тягой для подъема.

Из условия равномерности движения можно определить величину тяги, потребной для подъема.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (7)

Если совершать подъем самолета на тех же углах атаки, что и горизонтальный полет, то лобовое сопротивление при подъеме будет численно равно потребной тяге горизонтального полета. Уравнение (7) в этом случае можно записать так:

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.. (8)

Из формулы следует, что для совершения подъема требуется большая тяга, чем для горизонтального полета на том же угле атаки, так как она нужна не только для преодоления лобового сопротивления, но и для уравновешивания составляющей силы веса по траектории.

На всех скоростях горизонтального полета, кроме максимальной, имеется избыток тяги ΔР. Этот избыток при подъеме используется для уравновешивания составляющей силы веса G2. Поэтому тяга при подъеме с небольшими (до 30°) углами подъема равна

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (9)

Если избыток тяги равен нулю (например, на максимальной скорости), то установившийся подъем самолета невозможен.

Для самолетов с поршневыми двигателями и ТВД характеристики подъема связаны с потребной и располагаемой мощностями.

Мощность, необходимая для обеспечения подъема самолета на данном угле атаки, называется потребной мощностью подъема.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (10)

Избыток мощности ΔN, представляющий собой разность между располагаемой и потребной мощностями, для различных скоростей и высот полета определяется на графике потребных и располагаемых мощностей.

§

Из кривых потребных и располагаемых мощностей видно, что при полете на максимальной скорости избыток мощности равен нулю и, следовательно, вертикальная скорость также равна нулю. С уменьшением скорости от максимальной избыток мощности возрастает и при скорости полета, равной V=162 км/ч (для самолета Як 52) и V=137 км/ч (для самолета Як-55) (при оборотах двигателя n=100%, на высоте полета Н=500 м, достигает максимального значения). Вертикальная скорость подъема при этом также увеличивается до максимального значения. С дальнейшим уменьшением скорости от VПР =162 кm/ч (для самолета Як-52) и Vnp=137 км/ч (для самолета Як-55) до минимальной скорости Vмин избыток мощности ΔN и вертикальная скорость набора VУ уменьшаются.

Зависимость между скоростью по траектории, вертикальной скоростью подъема и углом подъема можно представить в виде одного графика, который носит названиеполяры скоростей подъема илиуказательницы траектории подъема.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 2 Поляры скоростей подъема самолетов Як-52 и Як-55

Поляра скоростей подъема самолетов Як-52 и Як-55 на высоте 500 м и максимальном режиме работы силовой установки показана на рис. 2.

Каждая точка поляры скоростей подъема наглядно показывает скорость по траектории VПОД (отрезок прямой, проведенной из начала координат в данную точку поляры), вертикальную скорость подъема VУ (отрезок прямой, проведенной через данную точку поляры скоростей перпендикулярно к оси скоростей V и угол подъема — угол, заключенный между вектором скорости УПОД и осью скорости полета).

Опускаясь из любой точки кривой на горизонтальную ось по дуге окружности с центром в начале координат, можно отсчитать скорость полета по траектории подъема.

Поляра скоростей подъема позволяет определить характерные режимы установившегося подъема и соответствующие максимальный угол подъема и максимальную вертикальную скорость подъема.

§

РЕЖИМ НАИБОЛЕЕ БЫСТРОГО ПОДЪЕМА (НАБОРА ВЫСОТЫ).

Определяется проведением касательной к поляре скоростей подъема параллельно оси скорости.

Для самолета Як-52 при оборотах двигателя n = 100%, на высоте полета Н=500 м приборная скорость Vnp=162 км/ч, Vy макс =10 м/с, α =8°.

Для самолета Як-55 при частоте вращения коленчатого вала двигателя, равной n =100%, на высоте полета Н=500 м Vпp= 137 км/ч, Vy макс =15 м/с, α=9.

Этот режим подъема применяется в случае необходимости быстро набрать заданную высоту.

Определяется проведением касательной к поляре скоростей из начала координат. Для самолета Як-52 при оборотах двигателя п=100%, на высоте полета Н=500 м и Vnp=140 км/ч-Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.макс=12°. Для самолета Як-55 при оборотах двигателя n=100%, на высоте полета Н=500 м и Vnp=115 км/ч-Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.макс=22°.

Этот режим подъема применяется, когда необходимо «перетянуть» самолет через близко расположенное препятствие.

На поляре скоростей подъема также можно найти режим максимальной теоретической скорости подъема (определяется проведением касательной дуги к поляре скоростей подъема с центром в начале координат).

Границей первых и вторых режимов подъема, как и в горизонтальном полете, для самолетов Як-52 и Як-55 является экономическая скорость.

Режимы подъема в диапазоне скоростей от Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., для которых Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.>0, называются вторыми.

Первые режимы подъема имеют место в диапазоне скоростей от Vэк до VМАКС, для которых Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.<0.

Кроме особенностей, рассмотренных выше применительно к горизонтальному полету, для вторых режимов установившегося подъема характерно так называемое обратное действие руля высоты, отклонение руля высоты вверх (взятие ручки управления самолетом на себя) в конечном счете приводит не к увеличению, как в первом режиме, а к уменьшению угла наклона траектории (рис. 3).

При взятии ручки управления на себя угол атаки увеличивается, подъемная сила Y возрастает и траектория сначала искривляется вверх, т. е. угол подъема увеличивается. Однако самолет не имеет возможности уравновеситься на более крутой траектории, так как избыток тяги ΔP1, имевшийся в исходном режиме полета и уравновешивающий составляющую веса GsinЧто нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. 1, окажется недостаточным для уравновешивания возрастающей составляющей силы веса самолета Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.при новом увеличенном угле подъема Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Скорость, а значит, и подъемная сила начинают уменьшаться, а траектория, ставшая сразу после взятия ручки управления на себя более крутой, будет постепенно (по мере падения скорости) отклоняться вниз. Так как на вторых режимах избыток тяги с уменьшением скорости уменьшается, то равенство ΔР2=GsinЧто нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. будет достигнуто лишь при новом угле наклона траектории Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ..

На первых режимах подъема взятие ручки управления самолетом на себя сопровождается увеличением угла подъема, так как уменьшение скорости (после взятия ручки управления на себя) вызывает увеличение избытка тяги, а большему избытку тяги соответствует более крутой подъем самолета.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис.3. 1-е и 2-е режимы подъема

§

Важной характеристикой скороподъемности самолета является барограмма подъема, которая представляет собой график, показывающий время, затрачиваемое на набор той или иной высоты на режиме максимальной вертикальной скорости подъема.

Барограмму подъема можно получить практически в полете с помощью барографа (бароспидографа) или путем записи показаний высотомера через определенные промежутки времени. Барограмму можно построить и расчетным путем, используя график изменения вертикальной скорости подъема по высоте.

С помощью барограммы подъема можно определять время набора любой высоты.

Для построения барограммы подъема расчетным путем нужно иметь график ΔY = f(H) (

Рис.). Расчет проводится в следующем порядке.

1. Разделяем всю набираемую высоту (до теоретического потолка) на ряд участков (Н1, Н2, Н3, Н4 и т. д.) с таким расчетом, чтобы вертикальные скорости в начале и конце участка отличались по величине не более чем в 1,5 раза.

2. По графику ΔY=f(H) находим значения вертикальной скорости на границе каждого участка. Полученные данные заносятся в таблицу.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

3. Для каждого участка находим VУср — среднюю скорость вертикального подъема.

4. Вычисляем продолжительность подъема на каждом участке по формуле

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.. (11)

5. Складывая нарастающим итогом величины Δt, получим время набора той или иной высоты.

Для удобства пользования время выражаем в минутах. По полученным данным cтроится барограмма подъема. Из рис. 5 видно, что, чем ближе к потолку, тем больше времени требуется для набора одинаковой высоты.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис.4. К расчету барограммы подъема

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис.5. Барограмма подъема

Кривая Н = f(t) асимптотически приближается к теоретическому потолку самолета, но для его достижения требуется бесконечно большое время.

§

С подъемом на высоту избыток тяги уменьшается и на какой-то определенной высоте становится равным нулю. А это значит, что и вертикальная скорость установившегося подъема тоже уменьшится до нуля. На этой высоте и выше самолет не имеет возможности совершать установившийся подъем.

Высота полета, на которой вертикальная скорость установившегося подъема равна нулю, называется теоретическим (или статическим) потолком самолета.

На теоретическом потолке избытка тяги нет, поэтому возможен только горизонтальный полет и только на наивыгоднейшем угле атаки (и только на наивыгоднейшей скорости), на которой наименьшая потребная тяга. Диапазон скоростей при этом равен нулю (рис. 6).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис.6. К определению потолка самолета: а — график зависимости Vу от высоты полета;

б — кривые потребных и располагаемых тяг на теоретическом потолке

При установившемся подъеме самолет практически не может достигнуть теоретического потолка, так как по мере приближения к нему избыток тяги становится настолько мал, что для набора оставшейся высоты потребуется затратить слишком много времени и топлива. Из-за отсутствия избытка тяги полет на теоретическом потолке практически невозможен, потому что любые нарушения режима полета без избытка тяги нельзя устранить. Например, при случайно образовавшемся даже небольшом крене самолет теряет значительную высоту (проваливается). Поэтому кроме понятия теоретического (статического) потолка введено понятие так называемого практического потолка.

Условно считают, что практический потолок самолета есть высота, на которой максимальная вертикальная скорость подъема равна 0,5 м/с.

Разница между теоретическим и практическим потолком у современных самолетов невелика и не превышает 200 м. Теоретический и практический потолки можно определить по графику (см. рис. 6).

Современные самолеты при полете с большими скоростями полета обладают настолько большим запасом кинетической энергии Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.что могут использовать его для набора высоты. Причем если самолет летит вблизи практического потолка, то он за счет использования запаса кинетической энергии, сохраняя управляемость, может подняться на высоту, большую его теоретического потолка, даже при отсутствии избытка тяги.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис.7. Подъем самолета на динамический потолок

Максимальная высота, набираемая самолетом за счет запаса кинетической энергии, на которой можно создать скоростной напор, необходимый для сохранения управляемости, называется динамическим потолком.

Если в горизонтальном полете вблизи практического потолка Ннач самолет имеет скорость Vнач и обладает кинетической энергией Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., то при дополнительном наборе высоты ΔН скорость самолета уменьшится до Vкон =Vэв (минимальная эволютивная скорость, при которой еще сохраняется управляемость) и его кинетическая энергия станет равной Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.но зато самолет приобретет дополнительную потенциальную энергию Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (12)

После преобразований получим

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

или

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(13)

где Vср — средняя скорость;

ΔV — потеря скорости на горке.

Как видим из формулы, прирост высоты за счет уменьшения скорости на величину ΔV тем больше, чем выше средняя скорость самолета.

Достичь динамического потолка можно следующим образом: на некоторой высоте самолет разгоняется до максимальной скорости и выполняет горку. Перевод самолета на горку достигается увеличением подъемной силы Y.

Маневр нужно начинать с такой высоты, на которой можно получить достаточную для искривления траектории подъемную силу. На практическом потолке из-за малой плотности воздуха полет самолета совершается на больших углах атаки (больших Су) и запас для увеличения Су до Су макс получается очень малым. Поэтому на практическом потолке маневр на горку будет выполняться с очень большим радиусом кривизны траектории. Это приводит к медленному набору высоты, а затем из-за недостатка подъемной силы траектория начнет искривляться вниз. Для набора наибольшей высоты управляемого полета (динамического потолка) разгон самолета и начало маневра целесообразно перенести на меньшие, чем Нпр, высоты. На самолетах больших скоростей разгон и маневр выхода на динамический потолок начинают при М = Мпред на высоте, меньшей практического потолка на 2000 — 4000 м (рис. 7).

§

Проведенные расчеты и построение графиков барограммы и траектории подъема были выполнены для штилевых условий. В действительности движение самолета осуществляется при наличии ветра и представляет собой сложное движение, состоящее из относительного движения самолета с воздушной скоростью и переносного движения самолета вместе с массой воздуха со скоростью ветра W (рис. 8).

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис.8. Влияние ветра на подъем самолета

Скорость самолета относительно земли, так называемая путевая скорость, равна геометрической сумме относительной (воздушной) и переносной (скорости ветра) скоростей. Если самолет летит в безветрие, то Vпуг=V, если против ветра, то Vпуг= V-W, при попутном ветре Vпуг=V W.

В связи с этим изменяется угол набора высоты Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(см. рис. 8). Величина же вертикальной скорости подъема остается неизменной. При подъеме со встречным ветром угол подъема больше, а проходимый путь меньше, чем при безветрии. Подъем при попутном ветре будет проходить с меньшим углом подъема, т. е. более полого, и самолет будет проходить большее расстояние.

§

СИСТЕМА СИЛ И УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ СНИЖЕНИЯ САМОЛЕТА. ПЛАНИРОВАНИЕ САМОЛЕТА

Прямолинейное и равномерное движение самолета по наклонной вниз траектории называется планированием или установившимся снижением.

Угол, образованный траекторией планирования и линией горизонта, называется углом планированияЧто нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. пл.

Снижение может производиться как при наличии тяги, так и при ее отсутствии.

Планирование есть частный случай снижения самолета, при котором самолет снижается с выключенным двигателем или двигателем, работающим на малых оборотах, с тягой, практически равной нулю. Планирование самолетов производится с целью уменьшения высоты полета и для полета к месту посадки.

Для планеров планирование является основным режимом полета. Планирование с углами Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. пл, превышающими 30°, называется пикированием.

При планировании на самолет действуют сила веса самолета G, и полная аэродинамическая сила R. Так как движение самолета осуществляется по наклонной вниз траектории, то силы действуют следующим образом рис. 9.

1. Сила веса G направлена вертикально вниз и раскладывается на две составляющие: в направлении, перпендикулярном траектории движения — Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ., и в направлении движения самолета — Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ..

2. Полная аэродинамическая сила R раскладывается на:

— подъемную силу Y, уравновешивающую силу G1, чем обеспечивается прямолинейность движения;

— силу лобового сопротивления, уравновешивающую силу G2, что обеспечивает постоянство скорости движения по траектории.

Поскольку планирование рассматривается как плоское поступательное установившееся движение самолета, то линии действия всех сил, действующих на самолет, пересекаются в его центре тяжести.

Так как при планировании самолет движется прямолинейно и равномерно, то все силы должны быть взаимно уравновешены, и самолет в этом случае будет двигаться по инерции.

Для того чтобы движение самолета было прямолинейным, необходимо равновесие сил, действующих перпендикулярно траектории движения.

Условием прямолинейности движения является равенство сил Y и G1

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(14)

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Рис. 9. Схема сил, действующих на самолет при планировании

Для того чтобы самолет двигался равномерно, необходимо силы, действующие вдоль траектории, взаимно уравновесить. Условием равномерности движения является равенство сил G2 и Q

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (15)

Следовательно, при отсутствии тяги уравнения движения центра тяжести самолета при планировании будут иметь вид

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.(16)

Эти два уравнения тесно связаны между собой и при нарушении одного из них нарушается и другое.

Равнодействующая сил Y и Q, т. е. полная аэродинамическая сила R, при планировании всегда направлена вверх и равна полетному весу самолета.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ. (17)

Из уравнений движения при планировании можно сделать следующие выводы:

1. Подъемная сила при планировании меньше, чем в горизонтальном полете на том же угле атаки, так как она уравновешивает только часть силы веса G1. С увеличением угла планирования составляющая силы веса G1 уменьшается, следовательно, должна уменьшаться и подъемная сила Y.

2. Составляющая силы веса G2 при планировании выполняет роль тяги. Если угол планирования увеличивается, то сила G2 тоже увеличивается, что вызывает увеличение скорости движения по траектории, а это в свою очередь вызовет увеличение силы лобового сопротивления Q, которая уравновесит G2, и движение снова станет равномерным.

Общая информация.

Что нам мешает управлять и как с этим бороться.  | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Крыло Апогей 14 «БЛИК» это результат более чем трехлетней работы по конструированию, летным испытаниям и доводке прототипов, самое новое и лучшее в линейке
крыльев Апогей выпускаемых известным и успешным производителем дельтапланов, а позже дельталетных крыльев, пилотом-спортсменом Владимиром Мысенко из Башкирии.
Владимир конструирует и производит крылья с 1986 года, более 34 лет, и является самым опытным специалистом в этом направлении в России.
Основная идея создания крыла нового типа была не только лучшие летные характеристики — высокая скорость, комфорт в турбулентности, аэродинамическое качество.
Важно было получить все это сделать крыло комфортным и безопасным не только для пилота высокого класса, эксперта но и для любителя среднего уровня. Крыло
пригодное для обучения, с широкими возможностями настроек. Была использована новая конструкция паруса, новые материалы, новое распределение профилей крыла,
жесткось основных и латных труб, новая система триммеров изменяющая геометрию крыла в полете… ЭТО СДЕЛАНО!

Апогей БЛИК может быть использован для спорта, авиатуризма, полетов в удовольствие и работы — обучения, АХР, авиапатрулирования и т.д.
Подкосное крыло может быть сложено не снимая его с трайка. Это очень удобно при перерывах в полетех в поле, при хранении крыла в ангаре или доставке
на прицепе на полеты. Каждое крыло поставляется заказчику после облета и полной проверки.

Крыло может быть заказано в различных вариантах, от бюджетного до более дорогого «Делюкс». Оно может быть классическим мачтовым или подкосным. Материал
верхнего паруса может быть дакрон или усиленные разными волокнами пленочные ламинаты Полиант. Нитки американские парусные ДаБонд или Тенара Гор с
пожизненной гарантией от ультрафиолета для верхней поверхности.

Каплевидные подкосы и стойки трапеции стандарт. Задняя кромка классическая
на шнурках или защелках Айр Креасьон. 1 или 2 электротриммера могут быть добавлены как опции. Один для перемещения узла подвески. Второй для изменения
геометрии крыла (крутка и толщина профиля) в полете.

Ниже несколько фото БЛИК на разных трайках и в разний цветовой гамме. Кликните на интересующее Вас чтобы увеличить его:

Максимальный взлетный вес для стандартного крыла 480 кг и 535 кг для усиленного каркаса. Производитель не рекомендует, но некоторые заказчики
летают со значительными (до 600 кг) превышениями взлетного веса без заметных по их словам ухудшений аэродинамики и управляемости крыла.

В то же время крыло
отлично ведет себя на легких тележках с 503 Ротаксом и РМЗ-500. Крыло было проверено положительной и отрицательной статической перегрузкой. Фото ниже. Вы можете видеть цифру 2834 килограмма, и крыло НЕ РАЗРУШИЛОСЬ. По принятой американской
методике испытаний это соответствует максимальному весу ЛА 538 кг. Это самая высокая цифра из мне известных испытанных не только в России но и в мире. Впечатляющий разультат!

И напоследок парочка видео. 1) Полеты подкосного БЛИКа на трех разных тележках — мой «Red Champion» с Suzuku G13BB на котором летает Чемпион России и
Мира последних четырех лет Макс Семенов, Урал Владимира Мысенко и мой Air Creation Tanarg. Как видите на всех трех очень разных трайках крыло ведет себя отлично. 2)

Оставьте комментарий

Adblock
detector