Глава 11 Управление самолётом.
Важные обозначения.
Угол тангажа – угол между продольной осью самолёта и горизонтом.
Угол крена – угол между поперечной осью самолёта и горизонтом.
Угол скольжения - угол между продольной осью и проекцией вектора набегающего потока на плоскость крыльев.
Управляющие поверхности – аэродинамические рули (руль высоты, руль направления, элероны), цельноповоротные поверхности (управляемый стабилизатор, интерцепторы).
Рычаги управления – рычаги, на которые воздействует лётчик, управляя самолётом (ручка управления, штурвал, педали).
Введение.
Все самолёты оснащаются системой управления, позволяющей пилоту маневрировать и снимать усилия с рычагов управления по каждой из трех осей. Аэродинамические моменты, требуемые для вращения самолёта, обычно реализуются путём отклонения управляющих поверхностей, меняющих кривизну профиля. Управляющие поверхности располагаются как можно дальше от центра тяжести, чтобы создавать максимальный управляющий момент.
Обычно существует три независимые системы управления и три управляющие поверхности:
руль направления, управляющий движением вокруг нормальной оси;
руль высоты, управляющий движением вокруг поперечной оси;
элероны, управляющие движением вокруг продольной оси (также используется дифференциальное отклонение интерцепторов).
Одна поверхность может участвовать в управлении по двум осям:
элевоны – комбинация руля высоты и элеронов;
руль V-образного оперения, совмещающий функции руля высоты и руля направления;
дифференциальный стабилизатор. Когда обе половины работают синхронно – управление по тангажу, когда раздельно – по крену.
Управляющий момент создаётся путём создания аэродинамической силы на соответствующей поверхности. Величина этой силы определяется скоростным напором (Vпр2) и углом отклонения поверхности. Управляющую аэродинамическую силу можно создать:
отклоняя заднюю кромку, что приведёт к изменению кривизны профиля;
поворачивая всю поверхность целиком;
уменьшить подъёмную силу и увеличить сопротивление, сорвав поток интерцептором.
При изменении кривизны профиля (крыла, стабилизатора или киля), на нём меняется аэродинамическая сила. На рисунке показано влияние отклонения элерона на коэффициент подъёмной силы секции крыла.
Управляющая аэродинамическая сила может быть создана поворотом всей поверхности целиком. Эта схема часто используется для управления по тангажу с помощью цельноповоротного стабилизатора. Руль высоты в данном случае отсутствует.
Интерцепторы – это устройства для уменьшения подъёмной силы профиля крыла, путём нарушения обтекания над его верхней поверхностью. Они используются для управления по крену, поднимаясь на том полукрыле, где элероны отклоняются вверх, и как воздушные тормоза, поднимаясь на обоих полукрыльях синхронно.
Шарнирные моменты.
Аэродинамическая сила, действующая на управляющую поверхность, стремится повернуть эту поверхность относительно оси вращения в направлении действия силы. Момент этой силы будет равен произведению силы на плечо от центра давления до оси вращения. Этот момент называется шарнирным моментом. Величина силы определяется площадью поверхности, скоростным напором и углом отклонения поверхности.
Чтобы отклонить управляющую поверхность на требуемый угол, пилоту необходимо преодолеть шарнирный момент, прилагая усилие к рычагу управления в кабине. Таким образом, величина усилия на рычаге управления определяется шарнирным моментом от руля (для безбустерного управления).