2.Силы и моменты, действующие на ЛА в полете. Наименования и обозначения, природа и принципы расчета (2. Силы и моменты, действующие на ЛА в полете. Наименования и обозначения, природа и принципы расчета), страница 4

Однако гипотеза стационарности позволяет с удобством использовать подобныевыражения на практике. При этом составляющие момента, зависящие от угловой скорости,называются нестационарными.При изменении угла атаки, т.е. при &  0 возникает еще одна нестационарнаясоставляющая момента тангажа, называемая моментом от запаздывания скоса потока уоперения от крыла. Эта составляющая возникает из-за того, что при изменении угла атакименяется и пропорциональный ему скос потока, но до оперения это изменение доходит сx запаздыванием на величину  , где хГО – расстояние от точки схода вихрей с крыла доV KТфокуса оперения.

Поэтому в выражение момента от ГО надо подставлять го, соответствующийне текущему (t), а (t - ). В первом приближении (t - ) = (t) - . С учетом того, что скос11потока от крыла    DC Ya  DC Ya , то в выражение для коэффициента момента от ГО надоподставитьx  &&DC      DC Ya   DC Ya Ya . Итак, запаздывание скоса потокаV KТсоздает на хвостовом ГО дополнительный момент, коэффициент которого &m z ( & )   DC Yax V KТC Ya  DC Ya  C YaS  L  x   DC Ya  C YaS  L  x Sb a VSb a2S  L Sb aKT & K T &  m z&b&K T & a  m z &Vbгде &  & a -приведенная производная угла атаки.

Эта составляющая момента также имеетVдемпфирующий характер.Часто принимают хго = Lго, при этом коэффициент момента от скоса потока становитсяпропорциональным коэффициенту демпфирующего момента.Следует обратить внимание, что при наличии управляемого переднего ГО и для схемы«утка» скос потока может возникать на крыле, а при отклонении расположенных впереди крылаотклоняемых поверхностей, т.е.

при & в  0 момент от запаздывания скоса потока можетвозникнуть на крыле, причем зависеть он будет от & .вИтак, в общем случае m z  m z (  ,  в ,  z , & , & в , Re, M ) , при этом часто выражениекоэффициента тангажного момента может быть представлено в линейной формеm z  m z0 m zm zm zm zm z &â z & â  âz & & â& m z 0  m z   m z   â  m zz z  m z& &  m z  & â .12Балансировка, статическая устойчивость, управляемость и маневренность ЛА.Продольная балансировка и продольная статическая устойчивостьУстановившимся режимом полета ЛА или балансировочным режимом называют такойполет ЛА, при котором результирующий момент равен нулю.

Обеспечение этого равенстваназывается балансировкой ЛА, а значения параметров полета, при котором оно выполняется балансировочными значениями.Традиционно принято рассматривать балансировку по каждой проекции результирующегомомента, т.е. отдельно рассматривать условия MRz=0, MRу=0 и MRх=0, называя обеспечение этихравенств продольной, боковой и поперечной балансировками ЛА соответственно.При рассмотрении балансировочных режимов считается, что скорость и высота постоянны.В некоторых случаях это следует из самого балансировочного режима (например, режимпрямолинейного горизонтального полета с постоянной скоростью), в других - изменение этихпараметров является медленным по сравнению с возможными изменениями параметровуглового движения. Величина тяги тоже принимается постоянной.

Поэтому в качествебалансировочных значений обычно рассматриваются значения соответствующего угловогопараметра и угла отклонения элемента управления в рассматриваемом виде движения(«канале»),которыеобеспечиваютравенствонулюсоответствующейпроекциирезультирующего момента при постоянных значениях скорости, высоты и тяги.Для продольного движения - это углы атаки и отклонения руля высоты, для бокового углы скольжения и отклонения руля направления, для поперечного (по крену) - углы крена иотклонения элеронов.

Следует помнить, что выделение бокового движение всегда происходитпри некотором «опорном» режиме продольного движения, поэтому боковая и поперечнаябалансировка рассматриваются при этих опорных значениях.Вблизи балансировочного режима выражение для соответствующего момента и егоаэродинамического коэффициента можно записать в линейном виде относительно отклоненийот балансировочного режима.В частности, для продольного движения, даже если выражение для тангажного момента несправедливо разложениеявляется линейным, то вблизи точки m z  m z (  бал ,  бал )  0 m zmz    m z     бал ,бал  вВ в  ...

 m z   m z  в  ... .  бал , балГлавный интерес при рассмотрении балансировочных режимов представляет вопрос об егоустойчивости, т.е. способности ЛА возвращаться к этому режиму при действии возмущений.Очевидно, что полный ответ на этот вопрос невозможно получить без рассмотрения динамикидвижения. Однако, если вопрос поставить в более узкой постановке, а именно - будет ли ЛАстремиться вернуться к балансировочному режиму при прекращении действия возмущений, тоответ может быть получен достаточно просто.Свойство ЛА стремиться вернуться к балансировочному режиму в соответствующемканале при прекращении действия возмущений при неизменном положении управляющихповерхностей называется статической устойчивостью ЛА.Условие обеспечения продольной статической устойчивости достаточно простополучить из выражения для тангажного момента ЛА около балансировочной точки бал, бал прификсированном угле отклонения руля (т.е.

при  в  0 ) m z  m z  .Видно, что при m z <0 отклонение  от балансировочного значения бал будет приводитьк возникновению момента Mz противоположного знака, т.е. момента, поворачивающего ЛА так,что  уменьшается по модулю. Такой момент, который стремиться устранить причину своегопоявления (в данном случае - отклонение  ), называется возвращающим. В этом случае ЛАвозвращается к балансировочному режиму, т.е.

ЛА в данном режиме является статическиустойчивым.13При m z >0 будет возникать момент того же знака, который будет увеличивать модульотклонения  . Такой момент называется опрокидывающим. В этом случае ЛА уходит отбалансировочного режима, т.е. ЛА в данном режиме является статически неустойчивым.Наконец, при m z =0 момент не будет возникать вообще, т.е. ЛА останется в новом режимепри  =бал+  . В этом случае все близкие значения угла атаки являются балансировочными, аЛА называется статически нейтральным.Итак, условием статической устойчивости является отрицательность производнойкоэффициента продольного момента ЛА по углу атаки m z .

Поэтому этот коэффициентназывают также коэффициентом продольной статической устойчивости.Если учесть, что для малых углов атаки, где зависимость от этого угла линейнаяm zm ( x T  x F )C z Y , а C Y  0 , то условием статической устойчивости являетсяx T  x F , т.е. фокус должен быть позади центра масс. Величину x T  x F иногда называютстепенью продольной статической устойчивости.Отсюда следует, что для изменения статической устойчивости необходимо менятьотносительное расположение фокуса и ЦМ ЛА.Изменение ЦМ ЛА относительно фокуса называется его центровкой. В зависимости отзнака x T  x F различают положительную, отрицательную и нейтральную центровки.Следует помнить, что статическая устойчивость не эквивалентна устойчивости.Статическая устойчивость гарантирует невозможность «апериодической» неустойчивости, но неисключает возможности нарастающих колебаний около балансировочного режима.Управляемостью ЛА называется его способность менять балансировочный режимотклонением соответствующего элемента управления.

Количественно управляемостьхарактеризуется величиной угла отклонения соответствующего элемента управления,необходимого для изменения балансировочного значения угла атаки, скольжения или крена наодну и то же величину. Очевидно, что само понятие управляемости подразумевает наличиеустойчивых балансировочных режимов.На примере продольного канала легко убедиться, что чем больше коэффициентстатической устойчивости, тем на большую величину нужно отклонить руль высоты, чтобыизменить балансировочный режим на одну и ту же величину бал. Действительно, для переводав новый режим руль должен отклонится на бал, чтобы создать момент тангажа,соответствующий m z  m z  бал .

Так как при отклонении руляравенства моментов следует, чтоm z  m z  бал , то из бал m z. Это отношение можно принять в качестве бал m zпоказателя управляемости.Маневренностью ЛА называется его способность менять направление движения ЦМ ЛАотклонением соответствующего элемента управления. Так как изменение траекторных угловприближенно пропорционально соответствующей перегрузке, или подъемной силе, токоличественно маневренность характеризуется величиной угла отклонения соответствующегоэлемента управления, необходимого для изменения соответствующей перегрузки, илиподъемной силы на одну и ту же величину.На примере продольного канала легко увидеть, что если подъемная сила пропорциональнауглу атаки, а изменение угла атаки определяется управляемостью, то в качестве показателяC Ya mzманевренности целесообразно принять. C Ya балmz14.