Силы и моменты, действующие на самолет.

В полете на самолет действуют результирующая аэродинамическая сила R, тяга винта P и сила тяжести G.

Сила R приложена в центре давления (ЦД). Положение ЦД, величина и направление силы R зависит от угла атаки, конфигурации самолета и других факторов. Сила R обычно задается в проекциях на оси скоростной системы координат OX_aY_aZ_a. Проекция силы R на оси этой системе координат, как была показана в п. 3.3, обозначатся X_aY_aZ_a.и называются соответственно силой лобового сопротивления, аэродинамической подъемной силой, аэродинамической боковой силой. Сила R может быть разложена и по осям связанной системы координат OXYZ. Проекция силы R на оси этой системы координат обозначаются X, Y, Z и называются соответственно продольной, нормальной, поперечной силами (см. п. 3.3 Григорьева). При расчете траекторий результирующую аэродинамическую силу R проектируют на оси траекторной системы координат OX_к Y_к Z_к. Тяга винта Р не совпадает с направлением оси винта. Ее величина зависит от режима работы двигателя, режима полета и других факторов. Тяга винта также может быть разложена по осям соответствующих координат. Так как результирующая аэродинамическая сила R и тяга винта Р в общем случае не приложены в ЦМ самолета, то они относительно него создают соответствующие моменты. Моменты, действующие вокруг осей связанной системы координат: А) Моменты тангажа M_z. – Моменты сил, стремящиеся вращать самолет вокруг поперечной оси OZ; При этом моменты, стремящиеся увеличить угол тангажа и угол атаки, называются кабрурующими; моменты, стремящиеся уменьшить угол тангажа и угол атаки, - пикирующими. Б) Моменты крена М_х – Моменты сил, стремящиеся вращать самолет вокруг продольной оси OX;

С) Моментами рыскания М_у – Моменты сил, стремящиеся вращать самолет вокруг нормальной оси OY; Для уравновешивания этих моментов пилот отклоняет рулевые поверхности самолета. Принятое правила знаков моментов и отклонения органов управления показано на рис. 5.5 Григорьева. Сила тяжести самолета G направлена вдоль вектора ускорения свободного падения g вниз в отрицательную сторону OY_к (т.е. вниз по местной вертикали). Сила тяжести тела есть не что иное как одно из проявлений силы всемирного тяготения – силы притяжения его к Земле. Величина силы тяжести самолета как физического тела может быть определена по формуле: G = mg, где G – сила тяжести, H; m – масса самолета, кг; g – ускорение свободного падения, м/с². Точка приложения силы тяжести называется центром тяжести (ЦТ).

Положение ЦТ проектируемого самолета определяется расчетным путем. Для определения положения ЦТ готового самолета пользуются методом многократного взвешивания. Из механики известно, что ЦТ и ЦМ тела (системы тел) обычно совпадают.

САХ крыла.

4) Средняя аэродинамическая хорда (САХ) крыла – это хорда условного прямоугольного крыла, равный хорде данному, например стреловидному крылу, имеющее такую же площадь и такие же величины полной аэродинамической силы «R», и положения «ЦД» при равных углах атаки «», который определяется графически (рис. 154-Вотяков. Заменит рис. на Вотякова!!!).

. , где :

а) в _САХ – длина САХ, м . б) Х цт. – расстояние от носка (передней кромки) крыла вдоль САХ крыла до Ц Т (ЦТ). Для трапециевидного незакрученного крыла САХ определяется путем геометрического построения следующим образом: 1) Вычерчивается в плане крыло самолета и на продолжении корневой хорды откладывается отрезок, равный по величине концевой хорде (рис. 155- Вотяков). 2) На продолжении концевой хорды в направлении полета откладывается отрезок, равный корневой хорде, концы которых соединяют прямой диагональной линией. 3) Соединяя прямой прерывистой линией середины хорд корневой и концевой находим среднюю линию крыла, через точку пересечении диагональной линии с прерывистой средней линией крыла пройдет САХ крыла. Зная величину и положение САХ крыла на самолете определяют относительно ее положение ЦТ самолета, ЦД крыла и т.д. Аэродинамическая сила самолета создается крылом и приложена в ЦД крыла. ЦД ЦТ крыла, как правило, не совпадают и поэтому образуется момент сил, а величина этого момента зависит от величины силы и расстояния между ЦТ и ЦД, положение которых определяется как расстояние от начала САХ, выраженное в линейных величинах или в процентах длины САХ.