Аэродинамически осесимметричные схемы летательных аппаратов.

а) с + - образным расположением крыльев;

б) с X - образным расположением крыльев;

в) с тремя парами крыльев;

г) с кольцевым крылом.

Возможность создавать большие нормальные силы в любом направлении без накренения летательного аппарата позволяет существенно упростить систему управления летательным аппаратом, особенно в случае аэродинамически осесимметричной схемы. По этой причине аэродинамически осесимметричные схемы расположения крыльев у беспилотных летательных аппаратов являются наиболее распространёнными.

Нормальная сила, создаваемая двигателем.

Реактивный двигатель, создающий и поддерживающий скорость летательного аппарата, установлен обычно так, что сила тяги P направлена вдоль оси летательного аппарата или же составляет с ней пренебрежимо малый угол. Для создания нормальной силы корпус летательного аппарата вместе с двигателем должен быть повёрнут относительно вектора скорости полёта на некоторый угол α (фиг.7).

Фиг.7

Схема возникновения нормальной составляющей тяги реактивного двигателя.

Величина нормальной силы будет при этом равна .

Фиг.8

Пример установки стартового двигателя под углом к оси летательного аппарата.

В некоторых случаях ось стартового двигателя, а иногда и маршевого двигателя, составляет определённый угол φ_дв с продольной осью летательного аппарата (фиг.8). Тогда нормальная сила будет равна φ_дв).

Возможно также создание нормальной силы с помощью специальных двигателей, оси которых перпендикулярны к продольной оси летательного аппарата и проходят через его центр тяжести.

Как следует из предыдущего, для изменения величины и направления нормальной силы, необходимо в общем случае изменять углы атаки, скольжения и крена. Это достигается путём отклонения соответствующих органов управления, в результате чего возникают моменты, вращающие летательный аппарат нужным образом.

Суммарный момент всех сил, действующих на летательный аппарат, обычно раскладывают на составляющие по трём взаимно перпендикулярным осям: Ox₁, Oy₁, Oz₁, связанными с летательным аппаратом. Эти составляющие называются соответственно:

M_x – момент крена;

M_y – момент рыскания;

M_z – момент тангажа;

В большинстве случаев для изменения нормальной силы можно ограничиться вращением летательного аппарата вокруг осей Oy₁ и Oz₁ с помощью органов управления рысканием и тангажом или (в случае летательного аппарата с горизонтальными крыльями) вращением вокруг продольной оси Ox₁ и поперечной оси Oz₁ посредством органов управления креном и тангажом.

Использование вращения около третьей оси для изменения нормальной силы лишь усложняет систему управления. Поэтому обычно ограничиваются вращением только вокруг двух осей. Однако, при этом требуется наложить определённую связь (ограничение) на вращение около третьей оси, для чего необходим ещё один орган управления (орган управления креном – при вращении летательного аппарата вокруг осей Oy₁, Oz₁; орган управления рысканием – при вращении вокруг осей Ox₁, Oz₁). Так, например, часто требуется, чтобы полёт летательного аппарата происходил без крена, то есть требуется стабилизация по крену.

И, наконец, ещё один орган управления необходим для регулирования силы тяги, то есть для управления величиной скорости полёта.

Таким образом, управляя непосредственно четырьмя движениями летательного аппарата (тремя вращениями и скоростью полёта) с помощью четырёх органов управления, мы можем доставить летательный аппарат в заданную точку пространства в нужное время.