2. Схема моментов действующих на летательный аппарат в связанной системе координат.

2.1. Моменты, действующие на самолет

Моменты, действующие на самолет. По происхожде­нию и характеру воздействия на самолет моменты под­разделяются па рулевые, статические и вращательные. Рулевые моменты возникают при отклонении управляю­щих поверхностен самолета руля высоты (стабилизато­ра), элеронов, руля направления. К рулевым моментам относятся также моменты, возникающие при выпуске закрылков, тормозных щитков, шасси, тормозных пара­шютов и т. д. Статические моменты обусловлены изме­нением угла атаки или скольжения . Статический момент является стабилизирующим, если он стремится устранить вызвавшее его изменение угла или . Если момент стремится увеличить угол или , то такой мо­мент называется дестабилизирующим. Вращательные моменты направлены против вращения и являются демп­фирующими моментами. При вращении самолета во­круг одной оси могут возникать моменты относительно других осей. Например, при вращении самолета (во­круг оси ) возникает момент относительно оси . Такие моменты называются перекрестными.

Все силы, приложенные к самолету, можно перенести в центр тяжести О (рис. 8). Если точка О является на­чалом прямоугольной системы координат , то оси координатной системы могут быть направлены по про­дольной оси самолета — ось , по вертикальной оси — ось , по поперечной оси — ось . Моменты, действую­щие на самолет, можно представить тремя составляю­щими — , которые направлены по соответст­вующим координатным осям.

Рис. 8. Силы и моменты, действующие на самолет в полете

Под действием сил самолет совершает поступатель­ные движения по направлениям осей системы координат с линейными ускорениями . Воздействие моментов создает вращательные движения относительно осей системы координат с угловыми скоростями Таким образом, самолет обладает шестью степенями свободы: тремя степенями поступательного движения и тремя — вращательного.

Для изменения сил и моментов летчик отклоняет руль высоты на угол , элероны на угол , руль на­правления — на угол и рычаг управления двигате­лем — на угол _. Под действием сил и моментов изме­няется положение в пространстве центра тяжести самолета и угловое положение самолета относительно центра тяжести.

2.2. Устойчивость и управляемость самолета

Любой самолет, поднявшийся в воздух, кроме высоких летно-тактических данных должен быть хорошо уравновешен, быть устойчивым и одновременно хорошо управляемым. Выполнение этих требований - сложная конструктивная задача.

Полет самолета определяется его взаимодействием с другими телами и главным образом с воздухом, обтекающим крыло, фюзеляж, горизонтальное оперение и т. д. При взаимодействии с воздухом возникают внешние аэродинамические силы, которые нагружают самолет и создают моменты сил. Для осуществления различных режимов полета требуется полное или частичное равновесие внешних сил и моментов, действующих на самолет.

Условия равновесия записываются следующим образом:

Σ X = 0	Σ Мх = 0
Σ У = 0	Σ Му = 0	(1)
Σ Z = 0	Σ Мz = 0.

Из уравнений следует, что в установившемся пролете проекции внешних сил на оси X, У, Z, а также моменты относительно этих осей должны быть равны нулю.

Устойчивость характеризует способность самолета без вмешательства летчика сохранять заданный режим полета.

Управляемость - это способность самолета должным образом реагировать на отклонение летчиком рулей управления (рулей высоты, поворота и элеронов). Между равновесием, устойчивостью и управляемостью существует определенная взаимосвязь. В общем случае движение самолета оказывается весьма сложным, поэтому для удобства анализа его разлагают на простейшие виды: продольное и боковое.

Соответственно с продольным и боковым движением самолета рассматривают:

- продольное и боковое равновесие;

- продольную и боковую устойчивость;

- продольную и боковую управляемость.

Любое вращение самолета вокруг его центра тяжести можно разложить на вращение вокруг трех взаимно перпендикулярных осей X, У, Z, проходящих через центр тяжести. При изучении устойчивости и управляемости обычно используют связанную систему координат (рис. 2). В связанной системе координат ось Х₁ связана с самолетом, параллельна оси самолета или хорде крыла и находится в плоскости симметрии. Ось У₁ находится также в плоскости симметрии, перпендикулярна оси Х₁ и направлена вверх. Ось Z перпендикулярна осям Х и У и направлена вдоль правой плоскости.

Соответственно трем осям на самолет действуют следующие моменты.

1. Продольный момент или момент тангажа M_z стремящийся повернуть самолет вокруг оси Z₁.

Продольный момент может быть кабрирующим, стремящимся увеличить угол тангажа, или пикирующим, стремящимся уменьшить угол тангажа.

2. Поперечный момент или момент крена М_х, стремящийся повернуть самолет вокруг оси Х₁

3. Путевой момент или момент рысканья M_y, стремящийся повернуть самолет вокруг оси У₁ т. е. изменить курс самолета.

Рис. 9. Оси вращения самолета