Аннотация. 4 страница

(2) при снижении с убранным газом на скорости не выше с выпущенным шасси и закрылками в убранном (i) и в выпущенном (ii) положениях, при наиболее неблагоприятной центровке, утвержденной для посадки независимо от веса ВС.

(3) во время горизонтального полета при любой скорости в диапазоне от до с убранными шасси и закрылками в диапазоне от до при выпущенном шасси. - максимальная эксплуатационная и максимальная скорость полета с выпущенным шасси.

25.173. Продольная статическая устойчивость.

(а) Для достижения и выдерживания скоростей, ниже заданной балансировочной скорости, требуются тянущие усилия (), а для достижения и выдерживания скоростей выше заданной балансировочной – толкающие усилия ().

(в) скорость полета должна восстанавливаться в пределах 10% исходной балансировочной в условиях набора высоты, захода на посадку и посадки и в пределах 73,5% исходной балансировочной скорости в условиях крейсерского полета.

(с) среднее значение должно быть не менее 0,5кгс/10 .

(А) Допускается нулевой градиент в диапазоне скоростей сигн. до .

Лекция 5. 3. Боковое движение. Боковое движение исследуется обычно в зависимости от параметров опорного продольного движения: углов атаки и тангажа, угловой скорости , скорости и высоты полета. Часто рассматривается сначала какой-либо опорный невозмущенный полет с заданным креном, углом скольжения или прямолинейный полет без крена и скольжения, а затем изучается характер изменения параметров бокового движения и т.п. в зависимости от разных факторов. Рассмотрим применяемые математические модели для аэродинамических сил и моментов в боковом движении.

3.1. Аэродинамические моменты крены и рыскания

При ассиметричном обтекании ВС воздушным потоком относительно плоскости XOY из-за скольжения возникает аэродинамическая поперечная сила, складывается из сил, действующих на фюзеляж , вертикальное оперение и гондолы двигателей

(3.1)

где:

соответствующие коэффициенты сил, площади и коэффициенты торможения потока около указанных элементов ВС. Коэффициент аэродинамической поперечной силы ВС при нейтральном положении руля направления ()

, (3.2)

принимается и при (скольжение на правое полукрыло) , т.е. поперечная сила направлена в сторону левого полукрыла. Так как мы будем рассматривать углы скольжения в пределах ±20°, то часто принимается . При этом между поперечной силой и боковой существует связь:

С учетом малости получаем

,

или, когда значения Х невелики, то

.

Так же как и для продольного движения можно суммировать все моменты, возникающие от отдельных частей ВС, предполагая неизменной его конфигурацию. В качестве опорного движения примем прямолинейное движение с неизменной скоростью, а боковое – в малой окрестности его с отклоненными рулем направления и элеронами, со скольжением и по линейной траектории ().

В этом случае коэффициенты моментов крена и рыскания записываются в следующем виде

(3.3)

, (3.4)

где

В основном работа двигателей приводит к поперечной силе и моментов от нее за счет косой обдувки воздухозаборников при скольжении. определяется так же как (см. разд. 2.2). Производные моментов можно оценить так же как и в продольном движении по приближенным формулам. Чаще всего эти значения определяются и даются в зависимости от скорости полета (или М), угла атаки.

Рассмотрим здесь принятые обозначения, физическую сущность моментов, их определение. Величина принимается при в прямолинейном горизонтальном полете и зависит от скорости и балансировочного угла атаки.

Момент называют момент поперечной статической устойчивости, а - характеризует степень поперечной статической устойчивости. Все производные коэффициентов моментов являются функциями и V(M) и в частности - (при отрицательной ) будет играть роль «восстанавливающего» момента. Так, например при крене на правое полукрыло будет возникать скольжение в сторону опускающегося правого полукрыла, т.к. результирующая сила играет роль центростремительной (см.рис. 20) неуравновешенной силы, искривляющей траекторию в сторону опущенного полукрыла и после суммирования скорости невозмущенного потока и скорости потока, набегающего на правое полукрыло, видно, что угол скольжения будет положительным.

При момент будет стремиться уменьшить величину первоначального крена , т.е. является «восстанавливающим». Моменты называются управляющими в «канале крена» и при положительных обычно являются отрицательными, т.е. <0 и <0.
Моменты называют управляющими в «канале рыскания». При отклонении элеронов, например, на правом полукрыле вниз а на левом вверх происходит перераспределение давление воздушного потока ближе к концам крыльев и в результате на правом увеличится нормальная сила (также и подъемная), а на левом - уменьшится (см. рис. 21).

Прирост и уменьшение пропорциональны коэффициенту эффективности элеронов - и величине их отклонения . При отклонении руля направления вправо (правая педаль - вперед). На вертикальном оперении (ВО) также происходит перераспределение давлений воздушного потока и возникает дополнительная поперечная сила , которая создает на плече момент относительно ОХ и одновременно та же сила создает момент относительно OY на плече (который обычно в 5÷10раз больше )

Частная производная - называется коэффициентом эффективности руля направления. Обычно момент относительно OY в 5÷10 раз больше чем момент относительно ОХ. При отклонении РН (т.к. >> ) повернуть ВС относительно OY легче чем относительно OX (инерционные свойства ВС: сопротивление к повороту крыльев и ГО больше чем ВО) При совместном управлении элеронами и рулем направления ВС, слегка качнувшись влево, начинает разворачиваться левым полукрылом вперед, т.е. создается . на левом полукрыле возникает большая подъемная сила, чем на правом и ВС развивает положительную и положительный крен, который по отношению к моменту от элеронов будет «тормозящим» вращение.

Момент рыскания: существенно зависит от угла атаки (см. рис. 22.)

и при на малых углах , чаще всего и , т.е. развивается и положительное скольжение , которое в итоге приведет к созданию «подкручивающего момента». Аналогично можно показать, что при - моменты развиваются

«тормозящие» (по отношению к исходным от отклонения элеронов). В зависимости от соотношения исходных моментов и «тормозящих» возможны случаи «обращения» управления.

Моменты являются демпфирующими, в линейном диапазоне изменения .Рассмотрим физическую природу этих моментов с помощью рис.23.

Пусть и на опускающееся правое полукрыло набегает дополнительный воздушный поток, зависящий от величины и расстояния z от OX. На опускающемся полукрыле всегда угол атаки и при , что в результате приводит к дополнительному моменту (обусловленному ), направленному в противоположную сторону вращения, тормозящему вращение, поэтому называется демпфирующим. При некоторых обычно их закритических углах атаки (режимах полета) может оказаться, что и появляется момент , подкручивающий вращение (направлен в ту же сторону). Этот момент называют авторотирующим. При одном и том же исходном угле атаки, является функцией Z и , т.е. , если принять по размаху полукрыла, то . Чем больше тем больше и возможно изменение авторотирующих моментов на демпфирующие. Все зависит от соотношения и

При варьировании изменяются соотношения и .Нормальная сила (направленная по ОХ, т.к <0, на рис.23) будет больше по модулю чем . (рис.24а)).

Разность этих сил создает момент относительно OY: , который называется спиральным или перекрестным моментом рыскания.

При вращении ВС относительно OY с угловой скоростью , правое полукрыло имеет большую скорость, а левое – меньшую скорость по отношению к скорости полета и и, например, для малых изображены на рис.24б). Разность этих сил создает момент ,препятствующий (тормозящий) вращение относительно OY и поэтому называется демпфирующим. Пара разностей сил по отношению к создают спиральный момент крена .

3.2 Статическая устойчивость в боковом движении

Различают путевую и поперечную статическую устойчивость с фиксированными и освобожденными органами и рычагами управления.

Путевая (флюгерная) статическая устойчивость – это способность ВС, самостоятельно, без вмешательства пилота в управление, противодействовать (уничтожать, ликвидировать) изменению угла скольжения.

О путевой (флюгерной) устойчивости и неустойчивости судят по знаку частной производной коэффициента момента рыскания по углу скольжения , взятой в точке, соответствующей .

При изменении угла скольжения (рис.25) появляется <0, стремящийся развернуть ВС вправо, т.е. уменьшить скольжение. На рис. показаны зависимости для устойчивого и неустойчивого ВС в путевом отношении.

Частная производная называется степенью путевой статической устойчивости ВС.

При - устойчивое ВС, >0- неустойчивое, - нейтральное в путевом отношении.

Поперечная статическая устойчивость – это способность ВС, самостоятельно без вмешательства пилота в управление (противодействовать, уничтожать, ликвидировать) уменьшать возникший крен. При возникновении, например, правого крена появляется правое скольжение . Принимая во внимание зависимость (см. рис. 26), при

возникает момент , который создает и направлен на уменьшение крена. Это соответствует случаю, когда при возникновении скольжения ВС кренится в сторону отстающего полукрыла. Производная характеризует степень поперечной

статической устойчивости ВС.

3.3 Балансировка ВС в установившемся боковом движении.

Характеристики поперечной и путевой статической управляемости

Рассмотрим сначала установившийся ( прямолинейный полет с креном и скольжением (движение при скосе ветром, отказе двигателей, несимметричной компоновке ВС и т.д.). Определим проекцию всех сил, действующих на ВС на OY и OZ связной системы координат (см. рис. 27)

Из условия равновесия сил по оси OY имеем: откуда и, тогда .

Из условия равновесия по OZ (с учетом предыдущего соотношения)

Принимается, что , тогда ; , - поперечная составляющая тяги двигателей; i-число двигателей.

Перейдем от сил и моментов к их коэффициентам, для чего разделим силы на qS, а моменты на qSl. Значения коэффициентов моментов приведены в (3.3), (3.4). Условия равновесия боковых моментов и сил примут вид

1.

2. (3.5)

3. ;

Здесь:

Балансировочные значения углов определяются из системы (3.5) в зависимости от угла скольжения. Пренебрегая получим

(3.6)

(3.7)

(3.8)

Потребные для балансировки отклонения педалей и боковые отклонения штурвала (ручки) равны

(3.9)

где - коэффициенты передачи соответственно для путевого и поперечного управления ВС;

, (3.10)

где вычисляется по формулам (3.7) для случая фиксированных рычагов управления (педалей, штурвала).

Из выражений (3.6)…(3.9) видно, что с увеличением степени поперечной и путевой статической устойчивости расходы руля направления, элеронов и рычагов управления растут.

Балансировочные значения можно выразить и в зависимости от угла крена . В этом случае (обозначив

(3.11)

где

(3.12)

Так как , то производные и будут иметь такой же знак как и . Значения производных , и определяются по формулам (3.7), (3.8) и (3.10).

Лекция 6. 3.31. Усилия на рычагах управления элеронами и рулем направления в прямолинейном установившемся полете со скольжением

Усилия на штурвале (ручке) и педалях, потребные для балансировки ВС с обратимой и необратимой системами управления, можно представить в виде

(3.13)

(3.14)

Отличие для ОБУ и НБУ состоит лишь в том, что в (3.13) и (3.14) производные вычисляются по разному. Так как при НБУ усилия, которые должен прикладывать пилот к рычагам, зависят от характеристики загрузочных механизмов, то эти производные будут иметь вид

(3.15)

(3.16)

где - градиенты усилий берутся из характеристик загрузочных механизмов; производные определяются по формулам (3.7), (3.12) и (3.8) в которых и надо брать для случая с фиксированным рычагом управления.

На рис 28 представлены типовые балансировочные зависимости, статически устойчивого и статически неустойчивого в поперечном и путевом отношении ВС при неизменных конфигурации ВС и режима работы двигателей.

Для нормального управления ВС требуется, чтобы все производные были отрицательными.

Показатели поперечной статической управляемости:

- называются соответственно коэффициентами расхода усилий и штурвала (ручки) управления на крен.

Показатели путевой (флюгерной) статической управляемости: - называются коэффициентами расхода усилий и педалей на крен.

Для того чтобы ВС не было слишком «тяжелым» или «строгим» в поперечном и путевом управлении, производные , , и не должны выходить за допустимые пределы.

Гармоничность управления достигается за счет пропорциональности перемещений штурвала и педалей , т.е. за счет выбора производной

Дата добавления: 2015-08-27