Расчет варианта загрузки и центровки

Рис. 7.9. Допустимый диапазон центровок самолета DA 40NG

8. Боковое равновесие, устойчивость и управляемость самолета da 40ng

Боковое равновесие состоит из путевого (относительно нормальной оси ОУ) и поперечного равновесия (относительно продольной оси ОХ). Между путевым и поперечным равновесием существует тесная связь. Нарушение поперечного равновесия приводит к нарушению путевого, и наоборот.

8.1. Путевое равновесие самолета

Путевым равновесием называется состояние самолета, при котором его центр масс движется прямолинейно и равномерно и самолет не вращается вокруг нормальной оси ОУ. Для обеспечения путевого равновесия необходимо, чтобы M_у пр = М_у л (рис. 8.1). При этом необходимо учитывать влияние режимов работы двигателя, которое определяет создание косой обдувки вертикального оперения и фюзеляжа со стороны воздушного винта (ВВ).

Рис. 8.1. Путевое равновесие и влияние косой обдувки ВВ

Факторы, нарушающие путевое равновесие самолета:

– нарушение геометрической симметрии;

– возникновение скольжения;

– изменение режима работы двигателя;

– порыв ветра.

Восстановление путевого равновесия осуществляется путем отклонения руля направления (педалей) в необходимую сторону.

8.2. Поперечное равновесие самолета

Поперечным равновесием называется состояние самолета, при котором его центр масс движется прямолинейно и равномерно, и самолет не вращается вокруг продольной оси ОХ. Для обеспечения поперечного равновесия необходимо, чтобы момент, кренящий самолет вправо, равнялся моменту, кренящему его влево, то есть М_x л = М_x пр (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Поперечное равновесие самолета

Поперечное равновесие может нарушиться в следующих случаях:

– нарушение геометрической симметрии самолета;

– появление скольжения самолета;

– неравномерная выработка топлива;

– изменение режима работы двигателя;,

– несимметричное отклонение закрылков при выпуске или уборке.

Во всех случаях нарушенное поперечное равновесие может быть восстановлено при помощи элеронов.

8.3. Путевая устойчивость самолета

Путевой (или флюгерной) устойчивостью самолета называется способность его самостоятельно, без вмешательства пилота, восстанавливать первоначальное состояние путевого равновесия.

Для обеспечения путевой устойчивости необходимо создание восстанавливающего или стабилизирующего момента (M_{y β}) при появлении угла скольжения  (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Реализация путевой устойчивости самолета

Предположим, что под действием порыва ветра самолет развернулся на угол . При полете со скольжением нарушается симметрия обтекания самолета, в результате чего возникают сила Z_а и момент M_y . Сила Z_а расположена в боковом фокусе самолета и создает восстанавливающий момент M_y , который будет уменьшать угол скольжения, возвращая самолет в первоначальное состояние путевого равновесия.

На путевую устойчивость влияют площадь вертикального оперения, центровка самолета, угол атаки, положение закрылков и скорость полета.

8.4. Поперечная устойчивость самолета

Поперечной устойчивостью самолета называется способность самолета самостоятельно, без вмешательства пилота, восстанавливать нарушенное поперечное равновесие относительно продольной оси ОХ.

Допустим, самолет под действием порыва ветра накренился на левое полукрыло (рис. 8.4). Когда накренение самолета прекратилось, то появляется составляющая сила тяжести Gsinγ, под действием этой силы самолет начинает искривлять свою траекторию и скользить в сторону крена. Скольжением называется такое положение самолета, когда его продольная ось не совпадает с направлением движения. В процессе скольжения опущенное крыло находится в более выгодных аэродинамических условиях, так как вектор скорости направлен к самолету со стороны этого полукрыла. Поэтому подъемная сила Y_а опущенного крыла увеличивается, и самолет сам, без вмешательства пилота выходит из крена, восстанавливая нарушенное поперечное равновесие.

Рис. 8.4. Реализация поперечной устойчивости самолета

Таким образом, поперечная устойчивость обеспечивается прежде всего скольжением самолета в сторону крена, благодаря которому создается восстанавливающий момент в сторону, обратную первоначальному крену.

Факторы, влияющие на поперечную устойчивость самолета:

– затенение крыла фюзеляжем при скольжении,

– положительное поперечное V крыла,

– угол атаки или скорость (на больших углах атаки устойчивость плохая),

– высота полета (на больших высотах устойчивость плохая),

– выпуск закрылков ухудшает устойчивость,

– самолет с нижним расположением крыла имеет худшую устойчивость, чем самолет с верхним расположением,

– законцовки крыла ( winglets ) увеличивают поперечную устойчивость.

Совокупность поперечной и путевой устойчивости называют боковой устойчивостью самолета.

Параметром, характеризующим боковую устойчивость самолета, является коэффициент :

При больших значениях коэффициента  самолет обладает завышенной поперечной устойчивостью, что приводит к боковой раскачке самолета (типа «голландский шаг»). При малых значениях коэффициента  самолет имеет завышенную путевую устойчивость, что приводит к спиральной неустойчивости самолета.