Практическая аэродинамика. Учебник для летного состава (Аронин Г.С., 1962 - Практическая аэродинамика. Учебник для летного состава), страница 62

11.09), который необходимо уравновесить соответствующим рулевым моментом. Кроме того, при полете по криволинейной траектории возникает д ем и фи рую ш и й момент. Дело в том, что движение самолета скла. дывается пз движения его центра тяжести и врашения вокруг последнего, а это вращение создает демпфирование. Например, при выполнении петли Нестерова врашение происходит в сторону кабрирования (рнс. 1!.)2), что создает пнкируюший лемпфирую- ший момент.

Для его преодоления требуется дополнительное отклонение руля высоты (стабилизатора). Чем больше перегрузка в криволинейном полете, тем больше сила ЛУ и создаваемый ею стабилизирующий момент, а также больше угловая скорость вращения и пропорциональный ей демп. фирующий момент. Следовательно, по сравнению с горизонтальным полетом в криволинейном полете требуется дополнительное отклонение руля (стабилизатора) ЛВ, и дополнительное усилие летчика ЛРсз при пя>! — на себя, при пг<! — от себя, Чем больше прирост перегрузки, тем больше и приросты отклонения ручки и усилий летчика, необходимые для балансировки.

Показателями продольной управляемости в криволинейном полете являются: !) расход руля на единицу перегрузки 5",х — отношение дополнительного отклонения Лйв пуля (стабилизатора) к приросту перегрузки Лп„: Вьк двв . в Дп 2) расход усилий на единицу перегрузки Рт— отношение дополнительного усилия на ручке ЛР, к приросту перегрузки Лп„: г»г ДР, г' = Дп э Пусть, например, в горизонтальном полете стабилизатор отклонен вниз на 1; при этом на ручке имеется давяшее усилие 2 кг; при развороте с а„з стабилизатор отклонен вниз на 4', а усилие на ручке тянушее, В кг. Из УсловиЯ виДно, что Дпг — — 2, ДВ„ 3', ДР, = 1О кг; слеДовательно, Рас- '3 ход руля на единицу перегрузки в,х = — 1;5, а расход усилий на единицу г 2 ч !О перегрузки дР х = — =5 кг.

2 Мы брали здесь абсолютные значения ДР, и ДВ,. Обычно отклонения стабилизатора при взятии ручки на себя и тянушие усилия считают отрицательными, тогда перед полученными расходами будут знаки «минус». Нередко вместо «расхода руля» определяют «расход ручки», Этот показатель более нагляден для летчика. Чрезмерно большой расход усилий означает утяжеление управления. Плохо также, если расход усилий очень мал: летчик при этом хуже «чувствует самолет», при неосторожном пилотировании могут появиться чересчур большие перегрузки, не допустимые для данного типа самолета и для экипажа.

У истребителей, рассчитанных на энергичное маневрирование и имеющих большой запас прочности, расход усилий должен быть сравнительно небольшим. Наоборот, для тя1келых самолетов ЗЗО характерны весьма высокие — в несколько десятков килограммов— расходы усилий на единицу перегрузки: это предохраняет самолеты от опасного повышения перегрузки, если летчик потянет штурвал с большой силой.

я 3. Влияние центровки на продольную управляемость в криволинейном полете Момент от прироста подъемной силы (рис. 11.09) пропорционален расстоянию между Е[Т и фокусом самолета, т. е. запасу центровки. Поэтому, при более передней центровке нужен больший рулевой момент для балансировки самолета в криволинейном полете.

Следовательно, ч е м более и е резне й является центровка, тем выше расходы руля и усилий на единицу перегрузки. Р "лг ш гу Кеимрааип, агах Рис. 13.ВК Зависимость расхода усилия на единицу перегрузки от центровки самолета (пример) На рис. 13.01 показана примерная зависимость расхода усилий на единицу перегрузки от центровки, подтверждающая это положение. При центровке 15%САХ расход усилий равен 39 кг, это означает, что при развороте с перегрузкой ан=2 придется тянуть ручку с силой, на 39 кг большей, чем в горизонтальном полете. Если же центровка 28,5%, то расход усилий равен нулю, т. е. при любой перегрузке усилие на ручке такое же, как в горизонтальном полете.

Нетрудно убедиться в том, что при этой центровке самолет неустойчив по перегрузке. Действительно, если бы он был даже нейтрален, т. е. ЦТ и фокус совпадали, требовалось бы некоторое усилие для преодоления демпфирующего момента. А раз усилия не требуется, значит демпфирующий момент уравновешивается дестабилизирующим моментом, т. е. фокус находится впереди ЦТ. 331 Если создать еще более заднюю центровку, то при разворотах придется не тянуть ручку, а давить на нее: дестабилизирующий момент будет больше демпфируЮщего.

Как же следует оценить продольную управляемость в криволинейном полете самолета, не обладающего продольной устойчивовостью по перегрузке или имеющего малую продольную устойчивость? Рассмотрим процесс ввода нашего самолета при центровке 28,5'/«в криволинейный маневр, считая, что перед вводом самолет сбалансирован триммером. Для увеличения перегрузки летчик прикладывает тянущее усилие к ручке, так как необходимо, вопервых, создать угловое ускорение, а во-вторых, преодолеть демпфируюший момент, связанный с вращением самолета на увеличение угла атаки.

Что касается демпфирующего момента, обусловленного начинающимся искривлением траектории, то он преодолевается в нашем случае дестабилизирующим моментом, и когда требуемый угол атаки будет достигнут, никакого усилия на ручке уже быть не должно. Значит, сильнее всего придется тянуть ручку в начале ввода в маневр, а затем нужно постепенно «отдавать» ее с таким расчетом, чтобы к концу ввода, когда перегрузка достигнет максимума, усилие стало нулевым. Таким образом, получается несовпадение по времени процесса отклонения ручки н процесса создания, перегрузки, т.

е, нарушается требование «хождения самолета за ручкой». То же, хотя и в меньшей степени, получится в том случае, когда устойчивость есть, но небольшая. Лишь при высокой продольной устойчивости, когда момент, создаваемый отклоненным рулем, в основном преодолевает стабилизирующий момент, достигающий максимума в конце ввода в маневр, обратного движения ручки в конце ввода почти не потребуется. В ы с окая ус тойчивость обеспечивает «хождение самолета за р у ч к ой».

Значительные нагрузки на ручку при большой устойчивости можно снизить более эффективной компенсацией руля или мощным гидроусилителем. Выходит, что малая устойчивость не улучшает, а ухудшает управляемость, и с ней приходится мириться лишь при неудачной конструкции механизма управления рулем (недостаточном облегчении управления). Еще хуже продольная управляемость самолета, обладающего продольной неустойчивостью. Если эта неустойчивость достаточно сильна (в нашем примере при центровках больше 28,5»ь), то в криволинейном полете приходится не тянуть ручку, а, наоборот, сдерживать самолет от самопроизвольного увеличения перегрузки — давить на ручку.

Самолет с подобными свойствами неудовлетворителвн в отношении безопасности полета. Итак, при малой устойчивости по перегрузке ухудшается «чувство управления» и «хождение самолета за ручкой», Крайне ухудшается продольная управляемость н при недоста- 332 точном продольном демпфировании: в этом случае возможны значительные «забросы» перегрузки л„"при вводе в маневр даже в том случае, если руль отклонен лишь на угол, необходимый для балансировки в криволинейном полете. Этот дефект управляемости устраняется применением автоматического демпфера тангажа. й 4.

Влияние скорости и высоты полета на продольную управляемость в криволинейном полете Обратимся снова к рис. !1Л)9. Сравним при различных режимах полета стабилизирующие моменты, которые получатся при Увеличении пя на единицУ, т. е. пРи ДУ=С. Очевидно, пРи одной и той же силе момент зависит только от плеча, равного расстоянию между ЦТ и фокусом самолета, а при данной центровке— только от положения фокуса самолета.

Гели прн изменении скорости и высоты полета фокус сохраняет свое положение, то стабилизирующий момент при увеличении перегрузки на всех скоростях н высотах будет одинаков. Это приближенно имеет место при М<Мкр, если не учитывать влияния двигателя, деформаций конструкции самолета и некоторых второстепенных факторов. Чтобы уравновесить данный стабилизирующий момент, необходим такой же величины рулевой момент, но для его создания нужно отклонять руль тем сильнее, чем меньше скоростной напор.

Следовательно, прн докритнческих скоростях полета р а с х о д руля на единицу перегрузки должен увеличиваться с уменьшением приборной скорости (с уменьшением истинной скорости илн увеличением высоты полета). Однако шарнирный момент при этом увеличении отклонения руля не будет расти, так как одновременно уменьшается скоростной напор, а следовательно, б у д е т о с т а в а т ь с я п р и м е р н о постоянным расход усилий на единицу перегрузки. В этом рассуждении мы не учитывали изменения демпфируюшего момента, на который также расходуется часть отклонения руля и усилий летчика.

С уве. личением высоты демпфируюший момент уменьшается и должно наблюдаться некоторое уменьшение расхода усилий иа перегрузку. Однако это уменьшение довольно малое. Уменьшение демпфирования на больших высотах более ошутнмо в другом отношении: появляется возможность чзабросов» перегрузки и длительных колебаний при вводе самолета в маневр. Скорость полета )опять-таки при М(М«а) на демпфируюший момент не влияет: если при дааной перегрузке увеличить скорость вдвое, то угловая скорость уменьшится вдвое, а прирост угла атаки стабилизатора Ьа (рис. 11.12) станет меньше вчетверо. Но вчетверо возрастет скоростной напор, так что прирост подъемной силы стабилизатора останется таким же, как и при меньшей скорости.