2.3. Продольная статическая устойчивость по углу атаки.

Продольную статическую устойчивость принято подразделять на устойчивость по углу атаки (при постоянной скорости) и устойчивость по скорости (при постоянном угле атаки).

Для суждения о характеристиках продольной устойчивости необхо­димо определить, как изменяется продольный аэродинамический момент вертолета после возмущения по тому или иному параметру. Результи­рующий продольный момент вертолета создают аэродинамические

32

силы несущего винта, фюзеляжа, стабилизатора. При этом основное влияние на устойчивость оказывают характеристики несущего винта.

Несущий винт способствует статической неустойчивости по углу атаки на всем диапазоне скоростей. На рис.21 показано, что при случайном увеличении угла атаки НВ ∆ _н возникает завал конуса враще­ния НВ (сплошные линии) и отклонение силы R_н назад по отношению к балансировочному положению (штриховые линии). Завал конуса вращения вызывает появление продольного момента НВ на кабрирование ∆Мzн, причем за счет разноса ГШ действует дополнительный момент на кабрирование ∆Мzг . Суммарный продольный момент ∆Мzн + ∆Мzг, действующий в новом статическом положении вертолета, направлен в сторону дальнейшего увеличения угла атаки. При уменьшении угла атаки _н от исходного положения действие НВ будет противоположным, т.е. появляется

Рис. 21. Возникновение продольных моментов вертолета

При случайном изменении угла атаки

момент на пикирование, направленный на дальнейшее уменьшение угла атаки.

Фюзеляж вертолета без стабилизатора также способствует статической неустойчивости вертолета по углу атаки, так как его центр давления находится обычно впереди центра масс вертолета. Поэтому в случае изменения угла атаки появляется дестабилизирующий момент, направлен­ный на дальнейшее отклонение фюзеляжа по углу атаки. Графическая зависимость коэффициента продольного момента фюзеляжа m_Z oт угла атаки для вертолета МИ-8 показана на рис.22.

Стабилизатор оказывает положительное влияние на статическую устойчивость вертолета

33

Рис. 22. Зависимость коэффициента продольного момента фюзеляжа от угла атаки

по углу атаки. При увеличении угла атаки вертолета увеличивается и угол атаки на стабилизаторе (см. рис.18). Появляется прирост подъемной силы ∆ У_ст , действующий на большом плече относительно центра масс вертолета. Дополнительный момент стабилизатора ∆М_ст направлен на восстановление исходного угла атаки.

Фюзеляж с установленным на нем стабилизатором становится устойчивым по углу атаки (рис. 22). Эффективность стабилизатора возрас­тает по мере увеличения поступательной скорости. Однако из-за небла­гоприятного влияния НВ вертолет становится устойчивым по углу атаки лишь на больших скоростях полета, когда сила У_ст достаточно велика. На малых и средних скоростях полета вертолет Ми-8 неустойчив.

2.4. Продольная статическая устойчивость по скорости

Если при случайном увеличении скорости продольный момент вертолета направлен на пикирование, то суммарное действие сил вдоль продольной оси Ох будет направлено на увеличение скорости. В этом случае вертолет является статически неустойчивым по скорости. Если в результате увеличения скорости сумма сил вдоль оси Ох уменьшается, вертолет имеет тенденцию к сохранению скорости прежнего режиме, т.e. является статически устойчивым по скорости.

Несущий винт способствует устойчивости по скорости вертолета Ми-8 во всем диапазоне скоростей полета. Это значит, что при увеличении скорости полета или встречном порыве ветра возникает завал конуса вращения НВ назад, и его полная аэродинамическая сила R_н отклоняются назад (рис.23). При этом моменты от силы R_н и за счет разноса ГШ Mzг действуют на кабрирование. Лобовое сопротивление вертолета возрастает, а продольная сила НВ Хн уменьшается. Следовательно, дополни­тельные сила и момент способствуют уменьшению скорости, т.е. направлены на сохранение ее прежнего значения.

Фюзеляж вертолета Ми-8 без стабилизатора является статически неустойчивым. Это

34

установлено путем расчетов и продувок в аэродина­мической трубе.

Рис. 23.Возхникновение продольных моментов НВ и стабилизатора

при случайном изменении скорости

Стабилизатор придает вертолету устойчивость по скорости, так как в случае увеличения скорости возрастает отрицательная подъемная сила -Уст. Под действием дополнительного кабрирующего момента стабилизато­ра ∆Мст вертолет стремится восстановить скорость.

В диапазоне скоро­стей 30...80 км/ч эффективность стабилизатора значительно снижается. Вертолет становится статически нейтральным или даже неустойчивым. На остальных скоростях полета вертолет Ми-8 устойчив по скорости. Степень устойчивости вертолета можно оценить по углу наклона балансировочных кривых (см.рис 4). Увеличение угла наклона свидетельствует о повышении запаса устойчивости. "Ложка" кривых соответствует скоростям 30... 80 км/ч, на которых вертолет Ми-8 статически нейтрален или неустойчив по ско­рости.