Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Лётные качества - один из трех основных режимов в науке о летных испытаниях , который также включает характеристики и системы. [1] Летные качества включают изучение и оценку характеристик устойчивости и управляемости самолета. Они имеют решающее значение для безопасности полета и легкости управления самолетом в устойчивом полете и маневрах.

Отношение к стабильности [ править ]

Чтобы понять дисциплину летных качеств, следует понимать понятие устойчивости. Устойчивость можно определить только тогда, когда автомобиль находится в балансировке; то есть на транспортное средство не действуют неуравновешенные силы или моменты, которые заставляют его отклоняться от устойчивого полета. Если это условие существует, и если транспортное средство нарушено, устойчивость относится к тенденции транспортного средства вернуться в сбалансированное состояние. Если транспортное средство изначально стремится вернуться в сбалансированное состояние, оно считается статически устойчивым. Если он продолжает приближаться к усеченному состоянию без выхода за пределы, движение называется проседанием. Если движение заставляет автомобиль перескакивать с триммером, он может колебаться вперед и назад. Если это колебание затухает, движение называется затухающим колебанием, а транспортное средство считается динамически устойчивым.С другой стороны, если движение увеличивается по амплитуде, транспортное средство считается динамически нестабильным.

Теория устойчивости самолетов была разработана Г. Х. Брайаном в Англии.в 1904 году. Эта теория по существу эквивалентна теории, которую преподают сегодня студентам-воздухоплавателям, и была выдающимся интеллектуальным достижением, учитывая, что в то время, когда Брайан разрабатывал теорию, он даже не слышал о первом полете братьев Райт. Из-за сложности теории и утомительных вычислений, необходимых для ее использования, конструкторы самолетов редко применяли ее. Очевидно, что для успешных полетов беспилотные самолеты должны быть динамически устойчивыми. Самолет, которым управляли братья Райт, и большинство самолетов, которыми управляли впоследствии, не были стабильными, но методом проб и ошибок конструкторы разработали несколько самолетов, которые обладали удовлетворительными летными качествами. Однако многие другие самолеты обладали плохими летными качествами, что иногда приводило к авариям.

Управляемость - это те характеристики летательного аппарата, которые определяют легкость и точность, с которой пилот может выполнять летную задачу. [2] Сюда входит человеко-машинный интерфейс. То, как конкретные факторы транспортного средства влияют на летные качества, изучается на самолетах в течение десятилетий [3], и эталонные стандарты летных качеств как самолетов [4], так и винтокрылых самолетов [5] были разработаны и сейчас сейчас в общем пользовании. Эти стандарты определяют подмножество пространства проектирования динамики и управления, которое обеспечивает хорошие характеристики управляемости для данного типа транспортного средства и летной задачи.

Историческое развитие [ править ]

Брайан показал, что характеристики устойчивости самолетов можно разделить на продольные и поперечные группы с соответствующими движениями, названными режимами движения. Эти режимы движения были либо апериодическими, что означает, что самолет устойчиво приближается к условию дифферента или отклоняется от него, либо колебательным, что означает, что самолет колеблется около условия дифферента. Было показано, что продольные моды статически устойчивого самолета после возмущения состоят из долгопериодических колебаний, называемых фугоидом.колебания, обычно с периодом в секундах, составляющим около четверти воздушной скорости в милях в час, и короткопериодические колебания с периодом всего в несколько секунд. Боковое движение имело три режима движения: апериодический режим, называемый спиральным режимом, который мог быть дивергенцией или проседанием, сильно затухающий апериодический режим, называемый оседанием крена, и короткопериодические колебания, обычно плохо затухающие, называемые режимом голландского крена .

Некоторые первые конструкторы самолетов пытались создать самолеты, которые были бы динамически устойчивыми, но было обнаружено, что требования к устойчивости противоречат требованиям к удовлетворительным летным качествам. Между тем, не было доступной информации, которая могла бы помочь конструктору в том, какие характеристики следует учитывать для обеспечения удовлетворительных летных качеств.

К 1930-м годам существовало общее мнение, что самолеты должны быть динамически устойчивыми, но некоторые авиационные инженеры начали осознавать конфликт между требованиями к устойчивости и летными качествами. Чтобы решить этот вопрос, Эдвард Уорнер, который работал консультантом Douglas Aircraft Company над проектом DC-4, большого транспортного самолета с четырьмя двигателями, предпринял первые в США попытки написать набор требований. за удовлетворительные летные качества. Доктор Уорнер, член главного комитета NACA , также попросил провести летное исследование для определения летных качеств самолета в соответствии с предлагаемыми требованиями. Это исследование было проведено Хартли А. Суле из Лэнгли. УполномоченныйПредварительное исследование летных качеств самолетов , отчет Суле показал несколько областей, в которых предложенные требования нуждались в пересмотре, и показал необходимость дополнительных исследований по другим типам самолетов. [6] В результате программа была запущена Робертом Р. Гилрутом с Мелвином Н. Гофом в качестве главного летчика-испытателя.

Оценка летных качеств [ править ]

Методика изучения требований к летным качествам, использованная Гилрутом, была первой, в которой были установлены инструменты для регистрации соответствующих величин, таких как положения и силы управления, угловые скорости самолета, линейные ускорения, воздушная скорость и высота. Затем опытный летчик-испытатель выполнил программу заданных условий полета и маневров. После полета данные были расшифрованы из записей, и результаты сопоставлены с мнением пилота. Сегодня такой подход можно было бы считать обычным, но это был заметный оригинальный вклад Гилрута, который использовал преимущества приборов записи полета, уже имеющихся в Лэнгли, и множества самолетов, доступных для испытаний в сопоставимых условиях.

Важной величиной при измерении летных качеств в поворотах или подтягиваниях является изменение управляющей силы на ручке управления или рулевом колесе в зависимости от значения ускорения, перпендикулярного направлению полета, выраженного в единицах g. Эту величину обычно называют силой на грамм.

Отношение к космическим кораблям [ править ]

Новое поколение космических аппаратов, которые сейчас разрабатываются НАСА для замены космического шаттла и возвращения астронавтов на Луну, будет иметь возможность ручного управления для нескольких задач миссии, а легкость и точность, с которой пилоты могут выполнять эти задачи, будут иметь важное влияние на производительность, риск миссии и затраты на обучение. В настоящее время не существует эталонных стандартов летных качеств пилотируемых космических аппаратов.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хамель, Питер (2017). Симуляторы в полете и электрические демонстраторы / световые демонстраторы: исторический отчет о международных авиационных исследованиях . https://www.springer.com/gp/book/9783319539966 : Springer. п. 2. ISBN 978-3-319-53996-6.CS1 maint: location ( ссылка )
  2. ↑ Купер, Г.Е. и Харпер, Р.П., «Использование рейтинга пилота в оценке качества управления воздушным судном», NASA TN D-5153, апрель 1969 г.
  3. ^ Гилрут, Р. Р., «Требования к удовлетворительным летным качествам самолетов», NACA TR 755, 1943 г.
  4. ^ «Военный стандарт, летные качества пилотируемых самолетов», MIL-STD-1797, март 1987 г.
  5. ^ Стандарт авиационного дизайна, Технические условия: требования к качеству обслуживания для военных вертолетов », ADS-33, май 1996 г.
  6. ^ Малкольм Дж. Абзуг, Э. Юджин Ларраби (2002). Устойчивость и управляемость самолета: история технологий, сделавших возможной авиацию . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-80992-4.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • Уильям Хьюитт Филлипс. «Летающие качества» . Путешествие в аэронавтические исследования: карьера в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли . Проверено 31 июля 2010 .
  • Устойчивость и управление самолетом Малкольм Л. Абзуг
  • Стенгель РФ: Динамика полета . Princeton University Press 2004, ISBN 0-691-11407-2 .