6.4.2. Реакция вс на отклонение руля направления

Передаточные функции, описывающие переходные процессы по и , с использованием полной системы (4.9) имеют вид:

; (6.30)

где: ; ;

, (6.31)

где ; и обычно обозначают , который вычисляется по формуле (6.29) при замене в ней на в выражениях производных. Характер переходного процесса по в зависимости от аналогичен тому, что показано на рис. 36. Переходный процесс по аналогичен графику переходной функции колебательного звена. Основные показатели переходных процессов рассчитываются так же, как показано в разделе (5.3.2.) при подставке вместо и соответственно величин .

7. Особенности динамики пространственного движения

При движении в самом общем случае (нестационарные нелинейные режимы, сваливание, штопор и др.) учитываются четыре вида взаимодействия:

• кинематическое, обусловленное наличием , т.к. при вращении ВС относительно ОХ производит циклическое изменение и . Такое взаимодействие особенно ярко выраженное для спортивных и других маневренных самолетов .Для ВС – в меньшей степени.

• аэродинамическое, определяемое влиянием на аэродинамические характеристики бокового движения.

• гироскопическое, обусловленное появлением дополнительных гироскопических моментов, если ось вращения ротора ТРД или ТВД не совпадает с осью вращения ВС;

• инерционное, из-за появления дополнительных инерционных моментов, когда ось вращения ВС не совпадает ни с одной из главных осей инерции.

Поскольку ВС не является высоко маневренным самолетом, то наибольшее влияние из вышеперечисленных факторов в области нормальной эксплуатации ВС на динамику движения оказывают первые два. Вне области нормальной эксплуатации ВС (ошибки пилотирования, отказы в системе управления, особо интенсивные внешние возмущения и др.) весьма опасны так называемые критические режимы. Для современных самолетов наиболее характерны следующие критические формы движения: сваливание, штопор, аэроинерционное самовращение, срыв, самопроизвольное кренение. Два первых свойственны как дозвуковым, так и сверхзвуковым ВС И возникают из-за потери устойчивости и авторотации на больших околокритических и закритических углах атаки. Аэроинерционное самовращение (инерционное вращение) характерно для скоростных маневренных самолетов и возникает при превышении критической угловой скорости крена. Срыв самолета связан с потерей боковой (флюгерной) устойчивости и возникает, как правило, при превышении эксплуатационных чисел М полета. Самопроизвольное кренение возникает при превышении эксплуатационных значений индикаторной скорости V_i (скоростного напора) и связано с развитием упругих деформаций и часто с реверсом элеронов.

Рассмотрим несколько подробнее особенности сваливания и штопора.

7.1. Сваливание.

Сваливанием ВС называют непроизвольное быстро развивающееся движение со значи-тельной угловой скоростью и амплитудой, не парируемое летчиком, обусловленное потерей устойчивости на больших околокритических и критических углах атаки. Причины несим -метричных срывов на поверхности крыла: наличие , конструктивной нежесткости. На рис.37 показано влияние на величину угла атаки сваливания .

При полной симметрии срывов потока на верхней поверхности крыла, возможно, очень редко, симметричное сваливание на нос.

Виды сваливания:

1) сваливание на нос;

2) сваливание на крыло с пространственным апериодическим движением;

3) сваливание с резким разворотом по курсу с пространственным апериодическим движением;

4) сваливание с интенсивным кабрированием и пространственным апериодическим движением;

5) сваливание колебательное;

6) глубокое сваливание.

Лекция 11. 7.2. Авторотация

В начальный момент сваливания ВС приближается по углу атаки, близком к критическому, и при при наличии вместо демпфирующих (тормозящих вращение) моментов крена и рыскания возникают авторотирующие (раскручивающие) моменты.

Рассмотрим движение при и с угловой скоростью (правое полукрыло опускается). На опускающемся полу крыле всегда угол атаки увеличивается на величину , при этом коэффициент нормальной силы до увеличивается, а при сначала уменьшается, а затем может снова увеличиваться в зависимости от величины . На рис.38 при , и , т.е. , следова-тельно, момент – демпфирующий. При и малых , , , т.е. и момент – авторотирующий; при этом же исходном и больших может оказаться, что момент станет снова демпфирующим. . В результате в зависимости от исходного и значений можно построить «диаграмму авторотации» (см. рис. 39).

Установившееся вращение будет в точках , , ; при этом, при ₁ - будет неустойчивое вращение, а при и - устойчивые режимы вращения, что не трудно проверить по методу малых возмущений. Эту диаграмму можно перестроить в координатах . В результате получаем зависимость , в которой в диапазоне углов атаки от до будут два режима установившейся авторотации; на меньших - неустойчивое вращения; при - больших – устойчивое вращение. Этот особый случай называется латентной (скрытой) авторотацией.

При изменении скольжения происходит расширение/ сужение области неустановившейся авторотации.