4.2.2. Петля Нестерова
Петля Нестерова - фігура пілотажу, при якій літак виконує політ по криволінійній траєкторії у вертикальній площині зі збереженням напряму польоту після виведення.
Петля була обгрунтована Н. Е. Жуковським і уперше виконана 9 вересня 1913 року російським льотчиком П. Н. Нестеровим, який є основоположником фігур вищого пілотажу.
Петля застосовується не лише як фігура пілотажу, а також має широке застосування для навчання управлінню літаком в умовах інтенсивної зміни кута тангажа, перевантаження, швидкості і висоти польоту. Крім того, елементи петлі складають основу інших прийомів у польоті, а також фігур пілотажу : переворот, вертикальні вісімки та ін.
Петля
вважається правильною, якщо усі точки
її траєкторії лежать в одній вертикальній
площині, а нормальне перевантаження
упродовж усього маневру залишається
позитивною.
Петля – це рух літака, що не встановився, по криволінійній траєкторії у вертикальній площині під дією постійно існуючої доцентрової сили. Перша половина петлі здійснюється за рахунок запасу швидкості і тяги силової установки. Друга - за рахунок ваги літака і тяги силової установки.[23]
Схема сил, що діють на літак в найбільш характерних точках петлі, показана на рис 4.1.
Припустимо,
літак летить горизонтально зі швидкістю,
необхідною для введення в петлю. Для
введення в петлю необхідно відхилити
ручку управління на себе, збільшуючи
тим самим кут атаки. Підйомна сила
збільшується і стає більше ваги літака(при
малому вугіллі викривлення траєкторії)
або складової сили ваги літака Gcos
(при великих кутах траєкторії). Під дією
виникаючої доцентрової сили, на початку
вона рівна Fay
-
G >0
(при малих кутах
)
і Fay
- Gcos
(при великих кутах )літак искривл яет
траєкторію польоту вгору.
Рівняння руху при введенні мають вигляд(положення 1) :
умова зменшення швидкості
,
(4.8)
умова викривлення траєкторії у вертикальній площині
, (4.9)
Інша складова сили ваги літака Gsin спільно з лобовим опором гальмує рух, оскільки стає більше сили тяги Fd силової установки. В результаті швидкість зменшується.
У міру викривлення траєкторії літак збільшує кут нахилу траєкторії, що при цьому становить сили ваги літака Gcos зменшується і доцентрова сила, рівна Fay - G cos, повинна увеличива ться, але вона зменшується, оскільки швидкість падає більшою мірою. Складова ваги Gsin . збільшується, що призводить до інтенсивного зменшення швидкості.
У положенні 2 доцентровою силою є підйомна сила.
Рівняння руху в положенні 2 мають вигляд:
умова зменшення швидкості
, (4.10)
умова викривлення траєкторії у вертикальній площині
, (4.11)
Рис. 4.1 Схема сил, що діють на літак при виконанні петлі
Після переходу вертикального положення літак переходить в перевернутий політ. При цьому що становить сили ваги Gcos спільно з підйомною силою Fay створюють доцентрову силу, що викривляє траєкторію польоту : Fay+Gcos >0. Складова ваги літака Gsin зменшується. У самій верхній точці петлі швидкість буде найменшою, тому найменшою буде підйомна сила. Вона буде спрямована вниз і спільно з силою ваги літака створить доцентрову силу, що має також позитивну величину(Fay+G>0). Оскільки вага літака і поFayдъемная сила спрямовані вниз, то літак легко переходить в пікірування(положення 3).
При переході в пікірування обороти двигуна зменшуються до мінімуму. Далі при збільшенні кута зворотного пікірування доцентрова сила, що викривляє траєкторію, складається з підйомної сили Fay і складовій ваги Gcos (Fay+Gcos ). Складова ваги літака Gsin спільно з тягою силової установки збільшують швидкість (Fd+Gsin - Fax>0).
У вертикальному положенні вниз викривляючою силою є підйомна сила Fay, а вага літака і тяга двигуна Fd спрямовані в один бік і більше сили лобового опору, що сприяє подальшому розгону швидкості(G+Fd - Fax>0).
Рівняння руху в положенні 3 мають вигляд:
умова викривлення траєкторії
, (4.12)
умова збільшення швидкості
, (4.13)
Рівняння руху в положенні 4 мають вигляд:
умова викривлення траєкторії
, (4.14)
, (4.15)
Траєкторія польоту у вертикальній площині викривляється доцентровою силою Fay - Gcos .
Складова ваги Gsin спільно з тягою силової установки більше лобового опору, що сприяє подальшому збільшенню швидкості Fd+Gcos - Fax>0.Для швидко го увеличения скорости обороты силовой установки необходимо увеличить до максимальных.
Рівняння руху на виведенні(положення 5) мають вигляд:
умова збільшення швидкості
, (4.16)
умова викривлення траєкторії
, (4.17)
Форма петлі виходить не круглою, а дещо витягнутою вгору. Пояснюється це тим, що швидкість при підйомі і при зниженні безперервно змінюється, що призводить до зміни підйомної сили, також змінюється величина складової сили ваги Gcos . На висхідній ділянці швидкість падає, тому радіус кривизни траєкторії зменшується. На низхідній ділянці петлі швидкість наростає і радіус кривизни збільшується. У верхній точці кривизна траєкторії найбільша.