Всего на сайте:
236 тыс. 713 статей

Главная | Авиация, Авиастроение

Механизация крыла.  Просмотрен 557

 

Выпуск механизации крыла может влиять на устойчивость самолёта. При выпуске закрылков увеличивается скос потока и уменьшается скоростной напор в районе стабилизатора, что оказывает дестабилизирующее влияние. Вместе с тем, выпуск механизации может предотвратить появление дестабилизирущего вклада крыла на больших Су.

В целом влияние механизации дестабилизирующее. Исходя из этого, самолёт может иметь наиболее переднее значение нейтральной центровки (аэродинамического фокуса самолёта) при заходе на посадку с использованием большой тяги двигателей или уходе на второй круг. В этих условиях продольная устойчивость самолёта обычно минимальна и требуется повышенное внимание пилотов к точному управлению самолётом.

 

При определении предельно-допустимой задней центровки самолёта используется положение нейтральной центровки (аэродинамического фокуса самолёта) при максимальной тяге двигателей.

 

Усилия на штурвале (ручке управления).

 

Статическая устойчивость самолёта определяется, как тенденция самолёта к возвращению в равновесное (стриммированное) состояние. Другими словами, устойчивый самолёт сопротивляется отклонению от равновесия. Усилия на штурвале (ручке управления) должны отражать устойчивость самолёта и обеспечивать обратную связь для точного управления самолётом.

 

 

На рисунке показано влияние отклонения руля высоты на момент тангажа. Если руль высоты удерживается в положении 0°, то соответствующая линия графика mz = f(Cy) показывает устойчивость самолёта и балансировочное значение Cy. Если руль высоты удерживается в положении 10° вверх (самолёт стриммирован на меньшую скорость), то устойчивость самолёта (угол наклона графика) не меняется, но увеличивается балансировочный Cy. При различных положениях руля высоты равновесие (стриммированное состояние) наступает на разных значениях Cy.

 

 

На рисунке показана зависимость балансировочного Cy от угла отклонения руля высоты (балансировочная диаграмма) для различных положений центра тяжести самолёта. При заданной центровке каждому положению руля соответствует определённый Cy. При смещении центровки назад угол наклона графика уменьшается, что свидетельствует об уменьшении устойчивости, поскольку при одинаковом отклонении руля увеличивается разница в балансировочных Cy.

Уменьшение устойчивости увеличивает управляемость, и наоборот, увеличение устойчивости уменьшает управляемость.

Если при смещении центровки назад угол наклона графика стал равен нулю - достигнута точка нейтральной центровки.

Отклонения руля высоты не влияют на устойчивость самолёта (на вклад стабилизатора в устойчивость).

Поскольку каждому значению Cy соответствует определённое значение скоростного напора, требуемого для поддержания самолёта в горизонтальном полёте, то можно рассмотреть зависимость балансировочной приборной скорости от отклонения руля высоты.

 

 

Если центр тяжести будет впереди нейтральной центровки (фокуса самолёта) и отклонение штурвала (ручки) будет соответствовать отклонению руля, то самолёт будет демонстрировать устойчивость по положению штурвала (ручки управления). Другими словами, самолёт будет требовать отклонения штурвала на себя, чтобы увеличить угол атаки и стриммировать самолёт на меньшей скорости, и движения штурвала от себя, чтобы уменьшить угол атаки и стриммировать самолёт на большей скорости. В русскоязычной литературе этот вид устойчивости называется устойчивостью по скорости.

Очень желательно, чтобы самолёт демонстрировал такой вид устойчивости. Если самолёт будет неустойчив по скорости, то самолёт будет требовать отклонения штурвала на себя для балансировки на большей скорости и движения от себя для балансировки на меньшей скорости.

На самолётах с прямым (безбустерным) управлением усилия с ручки управления снимаются с помощью триммера руля высоты. Зависимость усилий на ручке управления от приборной скорости при различных отклонениях триммера показана на следующем рисунке.

 

 

Для того, чтобы сбалансировать самолёт в точке (1), требуется существенно отклонить руль высоты вверх. Чтобы при этом снять усилия с ручки управления необходимо отклонить триммер руля высоты вниз. Для триммирования самолёта на больших скоростях, соответствующих точкам (2) и (3), требуется всё меньшее и меньшее отклонение триммера.

Обратите внимание, что когда самолет стриммирован, давящие усилия на ручке требуются для балансировки на большей скорости и тянущие – для балансировки на меньшей скорости. То есть, можно сказать, что самолёт обладает устойчивостью по усилиям на ручке управления. Самолёт даёт летчику ощущение изменения скорости самолёта по возникающим усилиям на ручке управления. При падении скорости возникают тянущие усилия, при росте – давящие.

 

Рассмотрим влияние центровки самолёта на устойчивость «по усилиям». Допустим, что самолёт стриммирован на определённой скорости (см. рисунок ниже).

На рисунке показано, как будут меняться усилия на ручке управления при отклонении скорости от балансировочной при различных положениях центра тяжести.

 

 

Смещение центровки назад уменьшает градиент роста усилий на единицу скорости, то есть усилия на ручке всё слабее меняются с изменением скорости. Наконец, когда центр тяжести достигнет нейтральной центровки (фокуса самолёта), то при изменении скорости усилия на ручке меняться не будут. При дальнейшем движении центра тяжести назад возникнет неустойчивость «по усилиям», когда для балансировки на большей скорости потребуются тянущие усилия, а на меньшей – давящие.

Обратите внимание, что градиенты изменения усилий по скорости низкие на малых скоростях. Поэтому при полёте на малых скоростях, высоких режимах двигателей и задних центровках ощущение скорости по усилиям на ручке будет слабым.

 

 

Силы трения в проводке системы управления могут создать очень нежелательный эффект маскирования усилий на ручке управления. На рисунке показано, как линия зависимости усилий от скорости превращается в широкую полосу. Ширина этой полосы равна силе трения в проводке. Силы трения гасят возникающие изменения аэродинамических сил на руле высоты и лётчик не ощущает перебалансировки самолёта в некотором диапазоне скоростей. Этот эффект особенно заметен при малой устойчивости по усилиям на ручке (по скорости). Современные системы управления требуют тщательного технического обслуживания, чтобы минимизировать трение и сохранять высокую чувствительность штурвала (ручки).

 

Влияние динамики самолёта на продольную устойчивость.

При увеличении тангажа самолёт вращается относительно центра тяжести. При этом стабилизатор опускается вниз с некоторой вертикальной скоростью. На рисунке показано, что вектор этой вертикальной скорости, складываясь с вектором истинной скорости полёта, даёт прирост местного угла атаки на стабилизаторе. Это вызывает прирост подъёмной силы стабилизатора, противодействующий увеличению тангажа. Данный эффект увеличивает устойчивость самолёта.

Поскольку данный стабилизирующий момент появляется только при наличии вращения самолёта, он называется демпфирующим.

Из рисунка видно, что чем больше будет истинная скорость полёта, тем меньше будет прирост угла атаки при одинаковой вертикальной скорости движения стабилизатора вниз.

 

 

Увеличение устойчивости за счёт аэродинамического демпфирования приводит к смещению точки нейтральной центровки назад. В англоязычной литературе это новое положение называется «manoeuvre point», в отличие от «neutral point» - нейтральной центровки без учёта демпфирования.

Аэродинамическое демпфирование всегда увеличивает устойчивость: если самолет устойчив без учёта динамики движения, то он будет обязательно устойчив при учёте демпфирования.

 

Предыдущая статья:Влияние тяги двигателей. Следующая статья:Градиент усилий на штурвале на единицу перегрузки.
page speed (0.1971 sec, direct)