книги из ГПНТБ / Цейтлин Г.М. Аэродинамика и динамика полета самолета с ТРД учебник

Кроме того, характерными для боевого разворота ошибками, при­ водящими к уменьшению набора высоты, являются большой началь­ ный крен и интенсивное увеличение крена в первой половине ма­ невра. В этом случае самолет энергично разворачивается по курсу и, не успев набрать высоту и погасить скорость, выходит на задан­ ное направление. Вообще же необходимо помнить, что, как уже отмечалось, чем больше скорость, тем больший прирост высоты соответствует одному и тому же ее изменению. Поэтому высоту целесообразно набирать в основном в первой половине разво­ рота. Увеличение крена в этой части маневра ведет к уменьшению составляющей подъемной силы У cos у. Следовательно, при той же нормальной перегрузке, а значит, и при той же продольной пере­ грузке угол подъема увеличивается медленнее, среднее значение вертикальной скорости уменьшается и набор высоты сокращается.

К потере скорости в конце боевого разворота могут привести позднее или вялое уменьшение угла подъема и перегрузки. Эти ошибки иногда приводят к тряске и даже к сваливанию самолета. Отдельно следует остановиться еще на одной ошибке. Не ведя достаточно точной ориентировки, летчик поздно замечает выход на намеченный ориентир (курс) вывода. В это время нормальная перегрузка и угол крена могут быть еще велики. Чтобы закон­ чить маневр в заданном направлении, летчик энергично выводит

но искривляется кверху. Происходит энергичное взмывание само­ лета, ведущее к потере скорости.

Отклонения, связанные с выходом самолета на малые скоро­ сти, исправляются одним из двух методов. Если, до того как ско­ рость стала менее эволютивной, летчик понял, что завершение ма­ невра на допустимой скорости обычным путем уже невозможно,

тальный полет. Далее, если скорость достаточно велика, выпол­ нить полубочку. Если скорость в перевернутом положении менее эволютивной, не допуская зависания (как на петле), перевести самолет на снижение и выполнить полубочку после того, как ско­ рость увеличится.

Если отклонение обнаружено, когда скорость уже стала менее эволютивной, а самолет еще имеет значительные углы крена и подъема, нужно довести крен до 90°, уменьшить перегрузку и от­ клонением педалей в сторону крена опустить нос самолета на горизонт, после чего устранить крен. Уменьшение перегрузки в данном случае обеспечивает перевод самолета на малые углы ата­ ки, чем предотвращается возможность сваливания.

Отклонения по направлению бывают обусловлены либо непра-

400

вильным распределением внимания, в связи с чем летчик несвое­ временно заканчивает маневр; либо предыдущим отклонением — потерей скорости, которое вынуждает его преждевременно выве­ сти самолет в горизонтальный полет; либо ошибками в процессе самого вывода. Обычно эти ошибки связаны с несоответствием между темпом уменьшения углов в и у. Так, например, при вя­ лом уменьшении угла подъема в начале вывода летчик вынужден форсировать свои действия во второй его половине. Энергично отдавая ручку, он переводит самолет на отрицательные углы атаки (отрицательные перегрузки). При этом горизонтальная со­

тики движения. В результате самолет выходит в верхнюю точку

нормальный горизонтальный полет. В процессе маневра скольже­ ние устраняется соразмерными отклонениями педалей. Если по

ка осуществляется за счет небольших изменений крена и пере­ грузки в конце маневра.

Заметим, что рассмотренный здесь маневр выполняется по типу косой полупетли, но не является косой полупетлей. Его траек­ тория, оставаясь спиральной, лишь примерно расположена в од­ ной наклонной плоскости.

§ 13.3. Маневры в наклонной плоскости. Косая петля

Преимущество маневров, выполняемых в одной наклонной пло­ скости, состоит в том, что при равных перегрузках они всегда выполняются быстрее, чем однотипные маневры в вертикальной плоскости, и, как правило, быстрее, чем однотипные маневры по траекториям, имеющим двойную кривизну. При равном времени маневр в наклонной плоскости выполняется с меньшей перегруз­ кой. В большинстве случаев маневры в наклонной плоскости дают и заметный выигрыш в кинетической энергии: при равных ско-

401

ростях ввода можно получить большую скорость на выводе и при равных скоростях вывода ввод можно производить на несколько меньшей скорости.

Чтобы уяснить сущность маневров в наклонной плоскости, рас­ смотрим наиболее характерный из таких маневров — косую петлю.

лах атаки резко повышает опасность сваливания самолета, пред­ почтение следует отдать первому варианту.

402

Программа движения для косой петли, являющейся простран­ ственным маневром, должна быть задана в виде трех условий. Одно из них определяется необходимостью равновесия' между силами Y2 и G2. Оно приводится к виду

требуют наличия хорошо заметных с воздуха наземных ориенти­

могательные ориентиры (например, С и D).

В прямолинейном полете строго вдоль намеченного ориентира нужно установить заданную скорость ввода в маневр и при зажа­ том, нейтральном положении педалей одновременно начать уве­ личение перегрузки (примерно в таком же темпе, как и на петле Нестерова) и накренение самолета в сторону наклона плоскости маневра. Темп накренения самолета должен быть сравнительно небольшим, таким, чтобы при выходе самолета на полную началь-

403

должен быть накренен относительно плоскости маневра на 6° во внешнюю сторону. В дальнейшем крен регулировать так, чтобы при нейтральном положении педалей не возникало скольжение. Самолет должен выйти в верхнюю точку петли над линией вспо­ могательных ориентиров CD.

Нисходящая половина петли выполняется значительно проще, так как в поле зрения летчика находятся земля и основной линей­ ный ориентир АВ. Регулируя крен так, чтобы не было скольже­ ния, нужно вывести самолет в горизонтальный полет строго по этому ориентиру.

Если имеется запас скорости (против ее минимально допусти­ мого значения Vo~2VS B на вводе), технику выполнения первой половины восходящей части маневра можно упростить. Для этого

веса Gsinc? уравновешивается боковой силой Z, для чего нос са­ молета несколько отворачивается во внешнюю сторону и внутрен­ нее скольжение поддерживается отклонением педалей. При этом аэродинамическое качество самолета несколько снижается и ско­ рость падает быстрее, но зато подъемная сила находится в плоско­ сти траектории и ее искривление в этой плоскости при том же за­ коне «у (0i) происходит быстрее. Кроме того, отсутствие крена относительно плоскости маневра упрощает ориентировку.

По мере уменьшения скорости потребный угол скольжения бу­ дет увеличиваться. Поэтому, начиная с некоторого момента, тем

первом варианте, поскольку скольжение при малых скоростях на­

лет поворачивается относительно продольной оси на 360° с сохра­ нением общего направления полета.

Бочки классифицируются: по среднему углу наклона траекто­ рии (горизонтальные, восходящие и нисходящие); по угловой ско­ рости (быстрые при продолжительности витка до 6 с и замедлен­ ные); по числу оборотов (полубочки, одинарные, полуторные, двой­ ные и многократные); по характеру причины, обусловливающей по­ перечное вращение самолета (штопорные и управляемые).

С учебной целью в училищах, как правило, выполняются го­ ризонтальные быстрые одинарные бочки и полубочки. Штопорные

404

изменять направление полета и в вертикальной, и в горизонталь­ ной плоскостях.

Схематично бочку можно представить либо как «чистое вра­ щение» самолета вокруг вектора скорости, либо как спиральное движение. В первом случае предполагается, что центр тяжести самолета движется прямолинейно вдоль оси фигуры. Для реализа­ ции такого движения необходимо, чтобы равнодействующая R

мальная перегрузка отрицательна, а скольжение всегда на опу­

направлением оси фигуры. Движение может осуществляться без скольжения, а роль центростремительной силы выполняет равно­

тоже постоянна. Ее значение (по сравнению с весом) выбирается произвольно. Как правило, 2G R <^ 3(3. При R<2G перегрузка в верхней точке траектории становится менее единицы и, как

405

По формулам (13.19) и (13.20) легко рассчитать и построить графики искомых зависимостей (см. пример на рис. 13.10).

Рис. 13.10. Перегрузка и угол рассогласо­ вания на равномерной спиральной бочке (пример)

Перед вводом самолета в равномерную бочку необходимо в прямолинейном горизонтальном полете установить заданную ско­ рость и наметить впереди по курсу ориентир. Чтобы компенсиро­ вать увеличение индуктивного сопротивления (средняя перегрузка на маневре значительно больше единицы), непосредственно перед вводом нужно увеличить тягу. Одновременно необходимо отвер­ нуть самолет по курсу на несколько градусов во внешнюю (отно­ сительно направления бочки) сторону, чтобы ось фигуры осталась параллельна исходному направлению полета (из рис. 13.9 видно, что в начале правой бочки самолет должен уходить из-под оси влево).

Ввод в бочку осуществляется плавным, но достаточно энергич­ ным увеличением перегрузки до расчетного начального значения,

которое на единицу больше выбранного отношения-^-, с одновре­ менным накренением самолета в желаемую сторону. При этом у самолета наблюдается явно выраженная тенденция к переходу во внутреннее скольжение, что объясняется главным образом дей­ ствием инерционного путевого момента. Указанную тенденцию не­ обходимо своевременно парировать нажимом на педали в сторону вращения. В дальнейшем для движения самолета по спиральной

407

траектории летчик должен: выдержать заданный закон изменения перегрузки, т. е. плавно уменьшить ее на две единицы к моменту

ство скорости и при необходимости корректировать режим работы двигателя. Для вывода из бочки при подходе к положению ф = у = = 360° нужно уменьшить перегрузку до единицы и отклонением элеронов против вращения погасить вращение. После этого рули ставятся в положения, соответствующие прямолинейному полету, и двигатель дросселируется до исходного режима. В процессе вы­ вода, как и на протяжении всего маневра, соразмерными отклоне­ ниями педалей устраняется возникающее скольжение.

Выполнение бочек, в том числе и многократных, в рассмотрен­ ном варианте позволяет летчику приобрести навыки в простран­ ственной ориентировке, в реализации сложных законов координа­ ции управления на энергичных пространственных маневрах. Одна­ ко постоянство радиуса, прямолинейность оси и полное отсутствие скольжения не следует включать в число обязательных требова­ ний, предъявляемых к этой фигуре. Основными требованиями к

более простой программе движения, например при постоянной по­ вышенной перегрузке (обычно « „ = 1 , 5 - 4 - 2 , 5 ) .

Техника выполнения спиральной бочки с пу — const з общих чер­

тах остается такой же, как и при - ^ - = const, но координировать

управление здесь значительно проще. Во-первых, само постоян­ ство перегрузки выдержать легче, чем ее изменение по заданному закону; во-вторых, постоянной перегрузке при заданной скорости соответствуют стабильные характеристики боковой устойчивости и управляемости самолета, в связи с чем легче выдержать желае­ мый темп фигуры так, чтобы не было скольжения. Заметим, что преднамеренно использовать скольжение для корректировки вы­ соты, направления полета и угловой скорости при повышенных пе­ регрузках нельзя: углы атаки могут быть достаточно большими и наличие скольжения намного повышает опасность сваливания са­ молета при допущении ошибок, связанных с дополнительным уве­ личением углов а и J3.

половина фигуры симметрична первой). Если летчик поддержи­ вает постоянную угловую скорость от, то, как следует из формулы (13.17-2), радиус кривизны траектории пропорционален указан­ ному отношению. Как и центростремительная сила, он увеличи­ вается к середине маневра и снова сокращается к его концу. В ре-

408

f

зультате фигура растягивается по горизонтали в проекции на пло­ скость, перпендикулярную направлению полета, остается незам­ кнутой и заканчивается со смещением в сторону вращения. При необходимости это смещение можно устранить дополнительным отворотом по курсу на вводе и соответствующим доворотом на выводе.

Часто, особенно на первой стадии освоения фигурного пило­ тажа, бочка выполняется с перегрузкой, близкой к единице. Такая бочка содержит элементы обеих идеализированных схем, указан­ ных в начале параграфа: начальный и конечный ее участки близки к «чистому вращению», а на среднем участке самолет движется по спиральной траектории. Если на всем протяжении фигуры точно выдерживать пу=\ и совершенно не использовать бокозую силу2, то среднее значение неуравновешенной силы, действующей на са­ молет вниз, будет равно полетному весу. Траектория будет ис­ кривляться книзу, снижение самолета относительно исходного на­ правления полета за бочку составит

Если частично уравновесить вес боковой силой за счет вну­

сти маневра, оставляя ее, однако, положительной, то снижение сократится, но исключить его полностью нельзя. Чтобы в этих условиях закончить бочку без потери высоты, траекторию полета непосредственно перед вводом несколько отклоняют кверху. Как принято говорить, самолету «придают угол кабрирования» 10—30°. При заданных высоте и скорости этот угол должен быть тем боль­ ше, чем больше продолжительность маневра 7". При заданном темпе бочки потребный угол кабрирования уменьшается с увели­

ловине маневра. В ряде случаев темп бочки лимитируется эффек­ тивностью элеронов. Это особенно характерно для самолетов со стреловидным крылом, у которых при выполнении бочки на повы­ шенных приборных скоростях из-за снижения эффективности эле­ ронов располагаемая величина Г2 возрастает в большей степени,

стет скольжение на опускающееся полукрыло; чтобы это не при­ вело к замедлению вращения, нужно уменьшить угол скольжения плавным нажатием на педали в сторону выполнения бочки. По до­ стижении крена 45—50° небольшим, мягким движением ручки управления от себя нужно уменьшить подъемную силу для пред­ отвращения разворота в сторону крена и опускания носа самолета

409