Устойчивость и управляемость самолета в перевернутом полете

Продольной устойчивостью называется способность самолета без вмешательства летчика сохранять заданный угол атаки при случайном его изменении под воздействием внешних сил. Это определение в полной мере относится и к перевернутому полету.

Рис. 8 График тz = f (СуП,) для перевернутого полета

На устойчивом в продольном отношении самолете в перевернутом полете должны сохраняться те же условия равновесия, что и в нормальном полете.

Положение фокуса профилей крыла современных самолетов в перевернутом полете в летном диапазоне углов атаки практически остается без изменения. Однако фокус самолета в целом у некоторых самолетов в перевернутом полете может быть смещен назад за счет угла установки стабилизатора, рассчитанного на нормальный полет. Кроме того, в перевернутом полете уменьшается величина m_Z0 (момент самолета при Су = 0) вследствие изменения скоса потока в районе горизонтального оперения, наличия угла установки стабилизатора и ряда других факторов.

Все это приводит к тому, что в перевернутом полете продольная устойчивость несколько отличается от продольной устойчивости в нормальном полете.

На Рис. 8 показан график изменения коэффициента продольного момента самолета тгс в перевернутом полете в зависимости от изменения коэффициента подъемной силы (Су^П) и от положения руля высоты.

Поперечная устойчивость - это способность самолета самостоятельно, без вмешательства летчика, устранять возникший крен. У самолетов, имеющих прямое (не стреловидное) крыло, для улучшения поперечной устойчивости в нормальном полете крылу придают положительный угол поперечного V. При полете в перевернутом положении (на спине) поперечная устойчивость у таких самолетов ухудшается. Такое ухудшение поперечной устойчивости наблюдается, например, у самолета Як-18П, имеющего положительный угол поперечного V крыла, равный +7° 30'.

Если самолет летит без скольжения, то при возникновении крена, вследствие увеличения угла атаки у опускающегося крыла и уменьшения у поднимающегося, центр давления сместится в сторону опускающегося крыла. Появляется момент относительно продольной оси, направленный на устранение возникающего крена. Возникновению крена препятствует также момент поперечного демпфирования крыла. Однако при наличии скольжения, которое при образовании крена вызывается составляющей веса Gz, возникает составляющая скорости, направленная вдоль крыла.

При наличии положительного поперечного V крыла, которое в перевернутом положении фактически становится отрицательным, угол атаки крыла, на которое происходит скольжение, уменьшается, а у противоположного - увеличивается

Рис. 9 Скольжение самолета в перевернутом полете

(Рис. 9). Это приводит к уменьшению моментов, препятствующих образованию крена и скольжения, т. е. к ухудшению поперечной устойчивости.

Очевидно, что у тех самолетов, у которых поперечное V крыла невелико или равно нулю, поперечная устойчивость в перевернутом полете или совсем не будет изменяться или будет увеличиваться, если крыло имеет отрицательный угол поперечного V.

Ухудшение поперечной устойчивости в перевернутом полете усложняет пилотирование и требует от летчика повышенного внимания.

Путевая устойчивость - способность самолета самостоятельно устранять возникшее скольжение.

Путевая устойчивость самолета зависит от площади вертикального оперения, длины фюзеляжа, центровки, формы крыла в плане (угла стреловидности). Все эти параметры, а также условия обтекания практически не изменяются при переходе от нормального к перевернутому полету. Поэтому можно считать, что путевая устойчивость в перевернутом полете практически не отличается от путевой устойчивости того же самолета в нормальном полете.

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ В ПЕРЕВЕРНУТОМ ПОЛОЖЕНИИ (ПОЛЕТ НА СПИНЕ)

В перевернутом горизонтальном полете на самолет действуют те же основные силы, что и в нормальном горизонтальном полете (Рис. 10),

- сила веса G, направленная вниз;

- сила тяги силовой установки Р, направленная вперед по продольной оси самолета. Для удобства рассмотрения полагают направление силы Р горизонтальным. Погрешность при этом невелика;

- подъемная сила Y^п, направленная вверх;

- сила лобового сопротивления Q, направленная назад.

Рис. 10 Схема сил в горизонтальном перевернутом полете

Последние две силы являются составляющими полной аэродинамической силы. Так же, как и в нормальном полете, для упрощения полагают, что силы, действующие на самолет, приложены в его центре тяжести.

Условие равномерности и прямолинейности в горизонтальном перевернутом полете:

(13.3)

Ранее было установлено, что в перевернутом полете все основные характеристики горизонтального полета ухудшаются: теоретическая минимальная скорость возрастает, а максимальная уменьшается, аэродинамическое качество так же уменьшается. Практически минимальная скорость перевернутого полета, как и нормального полета, соответствует , что превышает теоретически минимальную скорость полета на 15%. Эта скорость в перевернутом; горизонтальном полете является минимально допустимой для обеспечения удовлетворительной устойчивости и управляемости самолета.

При этом следует помнить, что абсолютная величина Су^П_МАКС для самолета с крылом несимметричного профиля бывает обычно меньше, чем в нормальном горизонтальном полете. Вследствие этого величина теоретической минимальной скорости перевернутого полета (а также и практически минимальной) будет больше, чем в нормальном горизонтальном полете. Это должно учитываться летным составом при пилотировании самолета в перевернутом положении.

Дата добавления: 2015-05-08