|
Выясним теперь, какие отличия внесёт скольжение в схему сил, действующих на самолёт на вираже, и в выполнение самого виража.
При внешнем скольжении хвостовая часть самолёта отклонена наружу («занос хвоста») от траектории сравнительно с её положением при правильном вираже, а при внутреннем скольжении — внутрь (рис. 216). В обоих случаях возникает боковая сила, направленная, как мы знаем, по перпендикуляру к траектории. Её наклон к горизонту равен углу крена; при внутреннем скольжении она направлена наружу траектории, а при внешнем — внутрь (рис. 217). Найдём равнодействующую ПОДЪЁМНОЙ силы и боковой силы. Для современных самолётов, с их обтекаемыми фюзеляжами, боковая сила невелика сравнительно с подъёмной силой. Поэтому равнодействующая сил У и Z по величине мало отличается от величины подъёмной силы, и влияние боковой силы практически сказывается только на направлении равнодействующей. Для виража со скольжением равнодействующая F сил У Z играет ту же роль, что
Рис. 217. Схемы сил при вираже со скольжениемсила У при правильном вираже. Но хотя по величине эти силы почти равны, угол наклона силы F к вертикали заметно отличается от угла наклона силы У при правильном вираже. В этом отношении появление скольжения равносильно изменению крена: при внутреннем скольжении схема сил приблизительно такова, какой она была бы при правильном вираже с меньшим креном, а при внешнем скольжении — как при большем крене. При внутреннем скольжении достаточно поэтому меньшей подъёмной силы, чем при правильном вираже с тем же углом крена: боковая сила «поддерживает самолёт». Наоборот, при внешнем скольжении требуется большая подъёмная сила. Если вираж с данным креном производится при определённом угле атаки, то при внутреннем скольжении потребуется меньшая, а при внешнем — большая скорость, чем при правильном вираже.
Улучшить манёвренность самолёта, пользуясь скольжением, обычно нельзя. Хотя схема сил при внешнем скольжении и соответствует увеличенному крену, но рост лобового сопротивления, обусловленный скольжением, уменьшает избыток мощности, и фактически при внешнем скольжении приходится уменьшать угол крена. Только при очень большой боковой силе и малом росте сопротивления возможно уменьшить предельный радиус виража, применяя внешнее скольжение.
Зато увеличение предельного крена при внутреннем скольжении возможно; при достаточной величине Боковой силы можно сделать разворот с углом крена, доходящим до 90° (рис. 218). При этом продольная ось фюзеляжа уже не будет горизонтальна: нос самолёта будет приподнят, и «подъёмная сила фюзеляжа» будет уравновешивать вес самолёта.
Перегрузка при вираже со скольжением уже не соответствует крену. В самом деле, сравним схему сил на вираже с данным креном при внутреннем и внешнем скольжении и при правильном вираже (рис. 217). Перегрузочный вес равен равнодействующей подъёмной и боковой сил и направлен противоположно равнодействующей. Так как вертикальная составляющая подъёмной силы (или равнодействующей сил У и Z) должна быть равна весу С, то, очевидно, при внутреннем скольжении перегрузка уменьшена, а при
Рис. 210. Положение шарика указателя скольжения при: а) правильною вираже; 6) вираже с внешним скольжением; в) вираже с внутренним скольжением.
внешнем — увеличена сравнительно с перегрузкой при правильном вираже с тем же креном. Изменено и направление перегрузочного веса: при внутреннем скольжении он отклонён от плоскости симметрии внутрь виража, а при внешнем скольжении — наружу. При внутреннем скольжении лётчика «прижимает» к внутренней стенке кабины, а при внешнем — к наружной. Также не остаётся в центре и шарик указателя скольжения. На рис. 2(9 показано положение шарика при вираже со скольжением. Шарик своим положением указывает напра'вление перегрузочного веса, следовательно, отклонён от средней точки в сторону скольжения.
§ 108. Равновесие моментов и работа рулей на вираже.
При вираже центр тяжести самолёта движется криволинейно, причём самолёт вращается вокруг вертикальной оси, совершая один оборот за время полного виража. Сумма всех сил, действующих на самолёт, не равна нулю: для криволинейного движения необходима центростремительная сила. Вращение же происходит равномерно, поэтому сумма всех моментов, действующих на самолёт ири вираже, должна быть равна нулю.
Рассмотрим в отдельности моменты, действующие вокруг каждой из главных осей. Предварительно разберём подробнее движение самолёта, считая приближённо, что продольная ось его горизонтальна. Вращение самолёта вокруг вертикальной оси, проходящей через центр тяжести, можно представить себе как комбинацию вращений вокруг поперечной и нормальной осей. При развороте без крена вращение происходит только вокруг нормальной оси; при вираже с креном 90J — только вокруг поперечной оси. При обычном вираже имеются оба вращения. Угловую скорость каждого из вращений можно найти, разлагая (по правилу параллелограмма) угловую скорость суммарного вращения вокруг вертикальной оси по направлениям нормальной и поперечной осей. Чем больше крен, тем больше угловая скорость вращения вокруг поперечной оси сравнительно с угловою скоростью вокруг нормальной оси.
Разложение вращения на два вращения вокруг двух осей можно представить себе ещё и таким образом. Представим себе, что, описывая окружность виража, самолёт вращается только вокруг нормальной оси. Тогда, по мере движения самолёта, его продольная ось наклонялась бы вниз, уменьшая угол атаки крыла. Для восстановления прежнего положения самолёта относительно траектории необходимо вращение самолёта вокруг полеречной оси в сторону увеличения угла атаки. Если же представить себе, что вращение происходит только вокруг поперечной оси, то по мере движения ось самолёта будет откло няться от направления полёта; чтобы не возникло скольжение, необходимо вращение самолёта вокруг нормальной оси в сторону выполнения виража.
Вращение самолёта вокруг продольной оси отсутствует во время выполнения виража. Это вращение необходимо только в первый момент ееода в вираж для создания крена (и при выводе из виража — для убирания крена). Как только самолёт накренён на требуемый угол, необходимо, остановив вращение, поставить элероны нейтрально. Более того, при выполнении "виража приходится давать ручку в сторону, обратную виражу. Причина этого в том, что наружное крыло, описывая окружность большего радиуса, чем внутреннее, движется с большей скоростью. Поэтому подъёмная сила наружного крыла больше, чем подъёмная сила внутреннего, и кренящий момент, возникающий вследствие различия подъёмных сил крыльев, приходится уравновешивать отклонением элеронов. Точнее говоря, отклонение элеронов уменьшает подъёмную силу наружного крыла и увеличивает подъёмную силу внутреннего так, чтобы подъёмные силы оказались равны друг другу и их моменты вокруг продольной оси уравновешивались.
Рассмотрим теперь моменты вокруг поперечной оси Вращение вокруг поперечной оси создаёт дополнительные скорости точек, удалённых от этой оси. Поэтому оперение будет иметь увеличенный угол атаки. Это вызовет увеличение пикирующего момента оперения, который нужно уравновесить отклонением руля глубины вверх (отклонением ручки «на себя»). То же дсйстпие оказывает и обтекание хвостовой части фюзеляжа Таким образом
при вираже руль высоты должен давать больший кабрирующий момент, чем при прямолинейном полёте при том же угле атаки, а значит, и должен быть отклонён вверх на больший угол. Чем больше крен, тем больше составляющая вращения вокруг поперечной оси, и тем сильнее должна быть взята ручка на себя, даже если угол атаки и не увеличен. Только тогда сумма всех моментов вокруг поперечной оси будет равна нулю, и вращение вокруг этой оси будет равномерным. Начальная же скорость вращения вокруг поперечной оси также создаётся рулем высоты, когда лётчик, вводя самолёт в вираж, берёт ручку на себя.
Вращение вокруг нормальной оси вызывает (и при правильном вираже) боковое обтекание хвостовой части и вертикального оперения. Возникает боковая сила, дающая вокруг нормальной оси момент, тормозящий вращение. Чтобы уравновесить этот момент, необходимо отклонить руль поворота в сторону виража Чем больше крен, тем меньше составляющая вращения вокруг нормальной оси и тем меньшее отклонение руля требуется во время виража. На глубоких виражах можно почти не отклонять руль поворота. При вводе же в вираж отклонение руля поворота должно производиться одновременно с накрененнем самолёта для придания начальной скорости вращения. Если при вводе в вираж руль поворота был отклонён недостаточно, и вращение, возникшее вокруг нормальной оси, мало, то при движении по искривлённой траектории самолёт будет изменять своё положение относительно неё: поворот самолёта будет меньше, чем угол, описанный самолётом по траектории, возникнет внутреннее скольжение. Если, наоборот, отклонение руля поворота при вводе слишком велико, то угол поворота самолёта превзойдёт угол, описанный самолётом в своём движении по траектории, и возникнет внешнее скольжение. Для получения правильного виража отклонение рулей должно быть произведено, как говорят, координированно. Нарушение координированности в управлении приводит к возникновению скольжения.
Если выполняется вираж со скольжением, то момент боковой силы требует изменения отклонения руля поворота. При внешнем скольжении требуется большее отклонение руля в сторону виража, чем при правильном вираже. Напротив, при внутреннем скольжении момент боковой силы ускоряет вращение вокруг нормальной оси, и чтобы уравновесить этот момент, руль поворотов должен быть отклонён в сторону, обратную виражу. Дополнительное (в сравнении с правильным виражом) отклонение руля поворота должно быть произведено в сторону, обратную желаемому скольжению.
Но, как сказано в § 76, скольжение вызывает и кренящий момент. Поэтому при внутреннем скольжении необходимо дополнительное отклонение ручки в сторону виража, а при внешнем скольжении — в противоположи ную сторону. Иначе говоря, дополнительное отклонение ручки (сравнительно с её положением при правильном вираже) производится в сторону скольжения.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
