 | Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . ( Декабрь 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( декабрь 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Под динамической устойчивостью летательного аппарата понимается поведение летательного аппарата после того, как он был нарушен после устойчивого полета без колебаний. [1]
Продольные моды [ править ]
Колебательные движения можно описать двумя параметрами: периодом времени, необходимым для одного полного колебания, и временем, необходимым для затухания до половинной амплитуды, или временем, чтобы удвоить амплитуду для динамически нестабильного движения. Продольное движение состоит из двух различных колебаний: длиннопериодического колебания, называемого фугоидным режимом, и короткопериодического колебания, называемого короткопериодическим режимом.
Фугоидные (более длительные) колебания [ править ]
Режим с более длинным периодом, называемый "режимом фугоида", - это режим, в котором есть большие амплитудные изменения воздушной скорости, угла тангажа и высоты, но почти нет изменения угла атаки. Колебания фугоида - это медленный обмен кинетической энергией (скоростью) и потенциальной энергией (высотой) вокруг некоторого уровня равновесной энергии, когда самолет пытается восстановить равновесное состояние горизонтального полета, из которого он был нарушен. Движение настолько медленное, что эффекты инерциисилы и демпфирующие силы очень низкие. Хотя демпфирование очень слабое, период настолько велик, что пилот обычно корректирует это движение, даже не подозревая о существовании колебаний. Обычно период составляет 20–60 секунд. Этим колебанием обычно может управлять пилот.
Короткопериодические колебания [ править ]
Без специального названия режим с более коротким периодом называется просто «режим с коротким периодом». Короткопериодическая мода - это обычно сильно затухающие колебания с периодом всего в несколько секунд. Движение представляет собой резкую качку самолета относительно центра тяжести, по существу, изменение угла атаки. Время, необходимое для снижения амплитуды до половины ее значения, обычно составляет порядка 1 секунды. Способность быстро самозатухать при кратковременном перемещении ручки - один из многих критериев для общей сертификации самолета .
Боковые режимы [ править ]
«Боковые» режимы включают в себя движения качения и рыскания. Движения в одной из этих осей почти всегда переходят в другую, поэтому эти режимы обычно называют «модами бокового направления». [2]
Существует три типа возможного поперечно-направленного динамического движения: режим оседания крена, режим спирали и режим голландского крена.
Режим оседания рулона [ править ]
Режим оседания валка - это просто гашение качения. Не создается прямой аэродинамический момент, стремящийся непосредственно восстановить горизонтальность крыльев, то есть отсутствует возвращающая «сила / момент пружины», пропорциональная углу крена. Однако существует демпфирующий момент (пропорциональный скорости крена ), создаваемый поворотом длинных крыльев. Это предотвращает накопление больших скоростей крена при подаче сигналов управления креном или снижает скорость крена (не угол) до нуля, когда нет вводов контроля крена.
Режим крена можно улучшить за счет двугранных эффектов, обусловленных конструктивными особенностями, такими как высокие крылья, двугранные углы или углы стреловидности.
Режим голландского ролика [ править ]
Второе боковое движение - это комбинированное колебательное движение крена и рыскания, называемое голландским креном, возможно, из-за его сходства с одноименным движением на коньках, которое делают голландские фигуристы; происхождение названия неясно. Голландский крен можно описать как рыскание и крен вправо, за которым следует восстановление до состояния равновесия, затем выход за пределы этого состояния, рыскание и крен влево, затем назад после положения равновесия и так далее. Период обычно составляет порядка 3–15 секунд, но может варьироваться от нескольких секунд для легких самолетов до минуты и более для авиалайнеров. Демпфирование увеличивается за счет большой курсовой устойчивости и малого двугранного угла и уменьшается за счет небольшой курсовой устойчивости и большой двугранности. Хотя обычно стабильно в обычном самолете,движение может быть настолько слегка затухающим, что эффект будет очень неприятным и нежелательным. В самолетах со стреловидным крылом голландский крен решается установкойдемпфер рыскания , по сути, специальный автопилот, который гасит любые колебания рыскания, применяя коррекцию руля направления. Некоторые самолеты со стреловидным крылом имеют нестабильный голландский крен. Если голландский крен очень слабо демпфирован или нестабилен, демпфер рыскания становится требованием безопасности, а не удобствами для пилота и пассажира. Требуются двойные демпферы рыскания, а отказавший демпфер рыскания является причиной ограничения полета на малых высотах и, возможно, более низких чисел Маха , где улучшается устойчивость к качению голландца.
Спиральное расхождение [ править ]
Спираль присуща. Большинство самолетов, настроенных для прямолинейного горизонтального полета, если летать с фиксированной рукоятью, в конечном итоге развивают затягивающее пикирование по спирали. [3] Если совершить спиральное погружение непреднамеренно, результат может быть фатальным.
Спиральное погружение - это не вращение; он запускается не с сваливания или крутящего момента, а со случайного увеличения крена и скорости полета. Без оперативного вмешательства пилота это может привести к разрушению конструкции планера либо в результате чрезмерной аэродинамической нагрузки , либо в результате полета на местности. Изначально самолет почти не указывает на то, что что-то изменилось. Пилот продолжает ощущать "вниз" по отношению к нижней части самолета, хотя на самом деле он все больше отклоняется от истинной вертикали. По ПВПусловиях, пилот корректирует это отклонение от эшелона автоматически, используя истинный горизонт, пока он очень мал; но в условиях IMC или темноты это может остаться незамеченным: крен будет увеличиваться, а подъемная сила, больше не вертикальная, недостаточна для поддержки самолета. Капли в нос и скорость увеличивается; спиральное погружение началось.
Вовлеченные силы [ править ]
Скажем, рулон справа. Возникает боковое скольжение, в результате чего возникает проскальзывание справа налево. Теперь исследуйте результирующие силы по очереди, называя любое влияние вправо рысканием внутрь, рысканием влево или откатом вперед или назад, в зависимости от того, что применимо. Скользящий поток будет:
- толкнуть киль, руль направления и другие боковые части за cg влево, вызывая рыскание вправо,
- толкать боковые части перед ЦГ влево, вызывая рыскание влево,
- подтолкнуть правую законцовку крыла вверх, левую вниз, левый выкат из-за двугранного угла,
- заставить левое крыло двигаться быстрее, правое крыло медленнее, кувырок,
- толкать боковые части самолета над ЦГ влево, выкат,
- толкать боковые части самолета ниже ЦГ влево, вкат,
Кроме того, аэродинамическая сила возникает из-за относительного вертикального положения фюзеляжа и крыльев, создавая рычаг вкатывания, если фюзеляж находится над крыльями, как в конфигурации с низким крылом; или выкатывайтесь, если ниже, как в конфигурации с высокорасположенным крылом.
Пропеллер, вращающийся под действием мощности, будет влиять на проходящий через него воздушный поток. Его действие зависит от настройки дроссельной заслонки (высокая на высоких оборотах, низкая на низких) и положения самолета.
Таким образом, спиральное пикирование является результатом действия многих сил, зависящих отчасти от конструкции самолета, отчасти от его положения, а отчасти от его положения дроссельной заслонки (чувствительная конструкция будет пикировать по спирали под действием мощности, но может не при полете). .
Восстановление [ править ]
У водолазного самолета больше кинетической энергии (которая изменяется пропорционально квадрату скорости), чем в прямолинейном горизонтальном положении. Чтобы вернуться к нормальному состоянию, при восстановлении необходимо безопасно избавиться от этой избыточной энергии. Последовательность следующая: все выключить; выровняйте крылья к горизонту или, если горизонт потерян, к приборам; уменьшите скорость, осторожно нажав на органы управления, до тех пор, пока не будет достигнута желаемая скорость; выровняйте и восстановите мощность. Пилоту следует обращать внимание на тенденцию к увеличению тангажа, когда самолет перекатывается до уровня крыльев.
См. Также [ править ]
- Механика полета самолетов
- Визуальный полет
- Аэронавтика
- Динамика полета
Ссылки [ править ]
- ^ Эткин, Бернард; Динамика полета; 1982; ISBN 0-471-08936-2
- ^ "Боковое" используется, хотя качательные движения происходят вокруг продольной оси.
- ^ Перкинс, Кортленд; Хейдж, Роберт (1949). Стабильность летно-технических характеристик самолета и управляемость . Джон Уайли и сыновья. п. 431. ISBN 0-471-68046-X
