Файл: Цейтлин Г.М. Аэродинамика и динамика полета самолета с ТРД учебник.pdf

При еще большем избытке путевой устойчивости самолет в бо­ ковом движении становится спирально неустойчивым, т. е. с тече­ нием времени углы Д(3 и Ду будут неограниченно возрастать.

Различные области боковой устойчивости и неустойчивости самолета схематично показаны на рис. 9.13. Границы этих обла­ стей в каждом конкретном случае зависят от соотношения момен­ тов инерции самолета, коэффициентов демпфирования и спираль­ ных моментов. Однако, как нетрудно проследить, общие границы области боковой устойчивости от соотношения моментов инерции практически не зависят: граница колебательной нейтральности

Рис. 9.13. Области боковой устойчивости и не­ устойчивости самолета

С практической точки зрения лучше всего, когда самолет нахо­ дится примерно на границе спиральной и колебательной устой­ чивости и обладает хорошим демпфированием относительно обеих осей. В этом случае начальные углы крена и скольжения восста­ навливаются достаточно быстро либо в апериодическом (спираль­

ном) движении при сравнительно небольшом уклонении по курсу (Дфост), либо в процессе быстро затухающих колебаний с доста­

точно большим периодом (3—5 с). В любом из этих вариантов летчик в любой момент может вмешаться в управление и стаби­ лизировать самолет в нужном режиме.

Явно выраженный спиральный характер бокового движения, в том числе спиральная нейтральность, и даже небольшая спираль­ ная устойчивость мало усложняют пилотирование и непосредст­ венно не создают угрожающих ситуаций, поскольку возмущенное движение развивается медленно и монотонно. Однако значитель­ ный избыток путевой устойчивости нежелателен, так как он при-

309

ЬОДЙТ к увеличению угла Аф0 С т и, следовательно, отвлекает внпма» ние летчика на постоянный контроль за курсом полета и его вос­ становление.

Слабо затухающие боковые колебания самолета при периоде менее 1—2 с, а тем более колебательная неустойчивость катего­ рически недопустимы, так как при периоде Г < 1 с летчик практи­ чески уже не может целенаправленно вмешаться в управление. Полупериод, на протяжении которого самолет кренится в одну

устойчивости первая уменьшается за счет отрицательного угла по­ перечного V крыла, а вторая повышается путем увеличения пло­ щади вертикального оперения. Поскольку площадь вертикального оперения влияет и на путевую, и на поперечную устойчивость, то, чтобы добиться значительного увеличения первой при минималь­ ном увеличении второй, вертикальное оперение обычно выпол­ няется с большим сужением, а часть его площади выносится под фюзеляж (рис. 9.14). Это позволяет приблизить центр давления оперения D B . 0 к оси Ох. Кроме того, для увеличения путевой устой­ чивости за счет стабилизирующего момента хвостовой части фю­ зеляжа на ней часто выполняется гаргрот, а сечение в районе вертикального оперения делается овальным.

При условии выполнения перечисленных мероприятий можно добиться согласования поперечной и путевой устойчивости и обеспечить хорошие динамические свойства самолета в боковом движении в каком-либо интервале режимов полета. Однако с из­ менением режима полета эти свойства меняются. Так, на дозву­ ковых скоростях с увеличением угла атаки поперечная устойчивость самолета сильно возрастает, а путевая несколько уменьшается. Это может привести к заметному сокращению периода малого бо­

310

перегрузками указанные явления усугубляются и развиваются при меньших числах М. Внешние подвески, особенно центральные (под фюзеляжем), повышают статическую поперечную устойчивость (высокопланный эффект), за счет чего также увеличивается избы­ ток поперечной устойчивости и уменьшается число М, при котором его проявление становится неблагоприятным.

Для улучшения динамических свойств современных самолетов в боковом движении широко используются различные автомати­ ческие средства: демпферы рыскания, креновые автопилоты, рабо­

Изменения углов крена и скольжения, равно как и изменение нормальной перегрузки в продольном движении, являются не ко­ нечной целью действий летчика, а лишь средством, обеспечиваю­ щим движение самолета по заданной (желаемой) траектории. Искривление траектории, в какой бы плоскости оно ни происхо­ дило, осуществляется главным образом за счет приращения подъ­ емной силы. Создание приращений подъемной силы (изменение нормальной перегрузки) — задача продольной управляемости. Но чтобы траектория не просто искривлялась, а в каждое мгновение искривлялась в нужную сторону, плоскость симметрии самолета, в которой лежит подъемная сила, необходимо соответствующим образом накренять относительно земной вертикали. Отсюда выте­ кает первая задача боковой управляемости — управление углом крена.

В ряде случаев на движение самолета накладываются дополни­ тельные условия: выполнение криволинейного маневра в одной на­ клонной плоскости, выдерживание прямолинейного полета при заданном крене и т. п. В таких случаях для балансировки само­ лета на заданной траектории бывает удобно, а иногда и необхо­ димо использовать боковую силу Z. При выполнении некоторых эволюции (ввод самолета в разворот, вывод из разворота и т. п.) ненужная и даже вредная боковая сила возникает сама собой и ее необходимо устранить. Во всех таких случаях необходимо управ­ лять углом скольжения. Это вторая задача боковой управляе­ мости.

Обе указанные задачи тесно переплетаются между собой и ре­ шаются одновременно. Взаимосвязь между ними осуществляется

вании отклонения элеронов и руля направления должны быть со­ гласованы между собой. Такое согласование называют к о о р д и -

-312