Поперечная остойчивость

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

В.о. смещает боковой фокус за ц.м. самолета. Этим обеспечивается создание стабилизирующего путевого момента ∆MYB =ZbB .

Степень путевой статической устойчивости опреде-

ляется величиной производной коэффициента момента рысканья по углу скольжения mYβ .

Физически mYβ определяет величину прироста коэффициента момента рысканья, если угол скольжения

βизменяется на 1o.

Усамолета, обладающего путевой устойчивостью он отрицателен. Таким образом, при скольжении на правое крыло (положительноеβ ), появляется путевой

момент, вращающий самолет вправо, т.е. коэффициент mYβ отрицательный.

Изменение угла атаки, выпуск механизации незначительно влияют на путевую устойчивость. В диапазоне чисел М от 0,2 до 0,9 степень путевой устойчивости практически не меняется.

13.4. Поперечная устойчивость самолета

Поперечной устойчивостью называется способ-

ность самолёта без вмешательства лётчика сохранять заданный угол крена γ или устранять случайно воз-

никший крен.

Обеспечивается поперечная устойчивость крылом и вертикальным оперением.

При создании крена нарушается равновесие сил Y и G и появляется неуравновешенная составляющая ве-

221

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

са G1 , искривляющая траекторию полета и вызывающая скольжение самолета на опущенное полукрыло.

Обтекание самолета становится несимметричным

(рис. 13.4.1).

Для того, чтобы самолет самостоятельно устранял возникающий угол крена, необходимо, чтобы появлялся поперечный момент МBх,B вызывающий вращение самолета в сторону отстающего крыла. Для этого необходимо, чтобы боковой фокус находился выше центра масс самолета и создавал

восстанавливающий момент Мх = Zy.

Рис.13.4.1. Поперечная устойчивость самолета

Кроме того, поднятое полукрыло затенено фюзеляжем, подъемная сила на нем будет меньше, чем на опущенном полукрыле, что приведет к появлению дополнительного восстанавливающего момента.

Степень поперечной устойчивости самолета оцени-

вается величиной производной момента крена по углу скольжения m βX .

222

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

Физически m βX определяет величину прироста коэффициента момента крена при изменении угла скольжения β на 1o.

У устойчивого в поперечном отношении самолета

Уменьшают поперечную устойчивость стреловидного крыла, придавая крылу отрицательное поперечное V. При этом уменьшается значение восстанавливающего момента.

Прямое поперечное «V» крыла увеличивает поперечную устойчивость, обратное «V» — уменьшает

(рис. 13.4.3).

223

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

Рис. 13.4.3. Влияние обратного поперечного V на поперечную устойчивость

Т.о. степень поперечной статической устойчивости самолета зависит от режима полета и от геометрических параметров, из которых наибольшее влияние оказывают углы стреловидности и поперечного V крыла, удлинение крыла и высота вертикального оперения.

13.5. Боковая устойчивость самолета

Путевая и поперечная устойчивость взаимосвязаны. Рассмотрим, к примеру, обтекание стреловидного

крыла при развороте самолета (рис. 13.5.1). Нормальная составляющая скорости VBnB на опере-

жающем полукрыле больше, чем на отстающем. Следовательно, и подъемная сила опережающего полукрыла YопB .кр.B будет больше подъемной силы отстающего полукрыла YBотст.B

224

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

Рис. 13.5.1. Обтекание стреловидного крыла

В результате самолет начнет крениться в сторону разворота.

При нарушении поперечного равновесия самолет начинает скользить на опущенное полукрыло. Лобовое сопротивление поднятого полукрыла окажется меньше лобового сопротивления опущенного полукрыла, т.к. поднятое полукрыло затенено фюзеляжем. В результате самолет начнет разворачивать в сторону крена.

Таким образом, при нарушении путевой устойчивости самолета нарушается его поперечная устойчивость и наоборот.

Совокупность путевой и поперечной устойчивости называют боковой устойчивостью самолета.

Боковая статическая устойчивость самолета характеризует равновесие моментов рысканья и крена.

Для обеспечения хорошей боковой устойчивости варьируют такими параметрами, как стреловидность крыла, угол поперечного V, площадь в.о.

225

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

Нормальная боковая устойчивость обеспечивается определённым соотношением между поперечной и путевой устойчивостью.

При большой поперечной устойчивости и малой путевой самолёт имеет стремление к раскачиванию

скрыла на крыло.

Вобратном случае самолёт движется по спирали.

Вопросы для повторения

1.Оси какой системы координат считаются осями вращения самолета?

2.Когда моменты, действующие на самолет, считаются положительными?

3.Какими углами характеризуется положение самолета в пространстве?

4.Что называется устойчивостью самолета? Какие моменты называются стабилизирующими?

5.Какие виды устойчивости Вы знаете? Признак статической устойчивости самолета?

6.Как создаются демпфирующие моменты? Какие самолета обеспечивают демпфирование?

7.Что называется продольной устойчивостью самолета?

8.Как обеспечивается продольная устойчивость самолета? Что является органом продольной устойчивости?

9.Как влияет на продольную устойчивость центровка самолета?

10.Можно ли летать на неустойчивом самолете?

226

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

11.Какую зависимость показывают балансировочные кривые?

12.Какой угол атаки самолета называется балансировочным?

13.Каково условие продольной устойчивости самолета? Что такое фокус самолета?

14.Дайте определение путевой устойчивости самолета. Каково условие путевой устойчивости? Орган путевой устойчивости.

15.Как обеспечивается поперечная устойчивость самолета?

16.Что понимается под боковой устойчивостью самолета? Чем она обеспечивается?

17.Изобразите балансировочные кривые для устойчивого и неустойчивого самолета.

18.Необходимо уменьшить поперечную устойчивость самолета. Как для этого следует изменить площадь крыла, площадь вертикального оперения, угол стреловидности и угол поперечного V крыла?

19.Как следует изменить площадь крыла, площадь вертикального оперения, длину передней и хвостовой частей фюзеляжа, чтобы увеличить путевую устойчивости самолета?

20.Как изменится величина продольного стабилизирующего момента, если уменьшится площадь крыла? Почему?

21.Какое влияние на продольную устойчивость окажет уменьшение центровки самолета?

22.Какие изображения определяют пределы допустимых центровок?

227

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

23.Влияет ли отклонение закрылков на продольную устойчивость самолета? Почему?

24.Назовите причину колебательной неустойчивости самолета.

25.Какое действие имеют дестабилизирующие моменты? При каких условиях они возникают.

26.Назовите причину спиральной неустойчивости самолета.

Глава 14. Управляемость самолёта

14.1. Основные понятия

Управляемостью называется способность самолета реагировать на отклонение органов управления и по воле пилота выполнять маневр в пределах ограничений, устанавливаемых инструкцией по летной эксплуатации самолета.

Статическая управляемость – способность само-

лета под действием рулей уравновешиваться для восстановления исходного режима полета.

Динамическая управляемость – способность само-

лета под действием рулей нарушать равновесие для изменения режима полета или выполнения маневра.

В ответ на отклонение органа управления самолет под действием управляющего момента поворачивается относительно центра масс. В результате изменяются углы атаки, скольжения или крена, нарушается

228

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

равновесие сил и моментов, самолет выполняет маневр.

Управляющие моменты, преодолевая сопротивление инерционных, демпфирующих и стабилизирующих моментов, вращают самолет вокруг осей OZ, OY или OX. В соответствии с этим осуществляется продольная, путевая или поперечная управляемость. Количественно управляемость можно характеризовать степенью управляемости, т.е. углом, на который повернется самолет при отклонении руля на 10P ,P или угловой скоростью вращения. Большая степень управляемости делает самолет в управлении очень “строгим”.

Отклонения органов управления, рычагов управления и усилия на рычагах управления зависят от режима полета.

Впродольном движении в качестве характерных режимов рассматривается виды установившегося полета самолета.

Вбоковом движении в качестве характерных режимов принято рассматривать установившееся изолированное движение крена, вызванное отклонением элеронов и руля направления, а также установившееся изолированное движение рысканья, вызванное отклонением руля направления.

14.2. Продольная управляемость

Продольная управляемость – это способность са-

молета изменять угол атаки по воле пилота. Органом

229

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основы аэродинамики и гидромеханики

продольной управляемости самолета является руль высоты.

Для увеличения угла атаки руль высоты отклоняется вверх, а для его уменьшения – вниз. Отклонение руля высоты изменяет спектр обтекания горизонтального оперения и вызывает появление управляющего момента

∆Mz упр = Rго Lго .

Момент ∆MZB упр,B преодолевая инерцию и демпфирование самолета, вращает его вокруг оси OZ, изменяя угол атаки. Изменение угла атаки создает приложен-

ное в фокусе приращение подъемной силы самолета

∆Y

и стабилизирующий момент ∆MZB стаб=B ∆Ya и продолжается до тех пор, пока сумма продольных моментов, действующих на самолет, не станет равной нулю:

ΣMz = ∆Mz упр − ∆Mzстаб = 0

14.3. Боковая управляемость

Создание крена вызывает скольжение самолета на опущенное крыло. Из-за этого, при наличии устойчивости, появится боковая сила Z, которая создает относительно центра масс самолета путевой момент∆My . Последний будет изменять угол скольжения самолета, разворачивая его в сторону крена. Так одновременно с поперечной осуществляется путевая управляемость самолета.

230