Что происходит с курсом во время перевернутого крена?

Будет ли самолет при крене 135° использовать ручку вперед, чтобы удерживать высоту? И, таким образом, накрениться в том направлении, куда указывают колеса?

Да и да.

Допустим, вы летите на север. Вы переворачиваетесь, затем поднимаете левое крыло на 45 градусов над горизонтом (это крыло, которое указывает на восток, теперь, когда вы перевернуты).

Вы почувствуете, как обычные перегрузки давят вам в голову (это больно), и самолет начинает поворачивать на запад.

Однажды я видел прекрасную диаграмму, на которой объяснялось, какие органы управления что делают в перевернутом положении — на ней был показан контур самолета с одним мультяшным пилотом, сидящим в обычном положении, и другим пилотом-призраком, сидящим в том же кресле с ногами на педалях руля направления, держась за удлинение палки, но с головой, направленной в противоположную сторону - головой к колесам, а не от колес.

Когда самолет перевернут, «пилот-призрак» находится в вертикальном положении, и все органы управления будут вести себя нормально с его точки зрения.

Краткий способ описать ситуацию состоит в том, что во время продолжительного перевернутого полета, если самолет отклоняется от перевернутого уровня крыльев, траектория полета будет изгибаться в сторону законцовки крыла, которая находится ближе к земле. Это немного странно, потому что траектория полета в конечном итоге изгибается ОТ направления начального крена, то есть от направления, в котором пилот двигал ручку управления или поворачивал штурвал управления, чтобы начать крен от перевернутого уровня крыльев. Во время перевернутого полета, если мы накреним самолет влево, с нашей точки зрения, сидящей в самолете, носовая часть начнет двигаться вокруг горизонта вправо - к обращенной к земле законцовке крыла.

Интересным последствием этого является то, что во время продолжительного перевернутого полета, чтобы нейтрализовать неблагоприятное рыскание и удерживать нос на одной линии с траекторией полета при крене (изменении угла крена), мы должны применять руль направления ПРОТИВОПОЛОЖНО направлению, в котором мы движемся. рычаг управления или поворот штурвала управления.

Однако, чтобы не ввести читателя в заблуждение, давайте отметим, что неблагоприятная проблема рыскания на практике не настолько серьезна, чтобы не допустить отклонения курса самолета в сторону обращенной к земле законцовки крыла, возможно, после небольшого колебания. Другими словами, когда мы летим на уровне перевернутых крыльев и перемещаем ручку управления влево, мы можем видеть, как нос качается на несколько градусов влево всего на секунду или две, но затем мы видим, как он начинает двигаться по кругу. горизонта вправо, в сторону законцовки крыла, обращенной к земле, поскольку траектория полета изгибается в сторону законцовки крыла, обращенной к земле, даже если нос остается слегка отклоненным влево от фактического направления траектории полета в любой данный момент, до тех пор, пока мы не закончим качение и стабилизация при постоянном угле крена, в этот момент неблагоприятный эффект рыскания в значительной степени исчезает, и нос имеет тенденцию становиться (почти) полностью выровненным с фактическим направлением траектории полета в любой момент времени по мере продолжения разворота. Вся проблема неблагоприятного рыскания гораздо более заметна в длиннокрылом самолете, таком как пилотажный планер, чем в чем-то вроде Pitts Special. (В Pitts требуемые усилия руля направления, вероятно, будут больше связаны с крутящим моментом двигателя и P-фактором, чем с неблагоприятным аэродинамическим рысканием!)

И да, это все результат того, что мы поставили крыло на отрицательный угол атаки подъемной силы, обычно толкая ручку управления или штурвал вперед. Если мы разгрузим крыло до угла атаки с нулевой подъемной силой (в этот момент мы станем невесомыми в кабине), неблагоприятное рыскание исчезнет, ​​и нам не нужно координировать наши действия по крену с действиями руля направления. Мы также больше не видим кривую траектории полета, направленную к обращенной к земле законцовке крыла. Если крыло находится под положительным углом атаки во время перевернутого полета (например, в верхней части положительно нагруженного бочонка), чтобы удерживать нос на одной линии с траекторией полета, мы применим руль направления в том же положении. направлении, когда мы применяем элероны. Мы также увидим кривую траектории полета, направленную к обращенной в небо законцовке крыла, а не к обращенной к земле.

Самый простой способ быстро во всем этом разобраться — «пролететь» маневр на маленькой ручной модели самолета, думая о том, в какую сторону пилот двигает ручку управления, в какую сторону меняется угол крена и в какую сторону. направлен вектор подъемной силы крыла. В каком бы направлении ни указывал вектор подъемной силы крыла, это направление, в котором траектория полета будет иметь тенденцию искривляться, в результате чего нос будет стремиться огибать горизонт в этом направлении. А что касается неблагоприятного рыскания и направления требуемых усилий руля направления, имейте в виду, что по мере крена самолета крыло, которое движется (поднимается или опускается) ОТ направления, на которое указывает вектор подъемной силы, имеет тенденцию «тянуть назад». "-- на самом деле это связано с "крутой подъемной силой" (см . https://www.av8n.com/how/htm/yaw.) столько же, сколько фактическое сопротивление - требуется ввод руля направления в сторону другой законцовки крыла. Опять же, пролетите его с ручной моделью и станет понятно.

Что касается неблагоприятного рыскания и требуемых действий руля направления, этот ответ может относиться к «удержанию мяча в центре», но обратите внимание, что во время полета с отрицательной нагрузкой труба обычного мяча скольжения изгибается в неправильном направлении, поэтому во время продолжительного перевернутого полета мяч будет иметь тенденцию в конечном итоге «застревать» в одном углу большую часть времени. Некоторые пилотажные самолеты имеют на панели перевернутый шар скольжения в дополнение к обычному. Если перегрузка близка к нулю, мяч станет сверхчувствительным (независимо от того, как установлена ​​трубка) — малейшая боковая сила отправит его в дальний угол или трубку. «Струна рыскания» планера продолжает нормально работать, даже когда перегрузка равна нулю или отрицательна.

Кстати, на радиоуправляемой модели самолета при отрицательно нагруженном (длительном перевернутом) полете, когда самолет улетает от оператора, стоящего на земле, если самолет кренится от уровня крыльев в перевернутом положении, полет траектория будет изгибаться НАПРАВЛЕНИЕ, в котором оператор перемещал ручку управления, чтобы инициировать изменение угла крена. Опять же, это направлено к земле.

Этот ответ, вероятно, будет легче понять, если читатель будет помнить, что направление вектора подъемной силы крыла и направление перегрузки по существу являются одним и тем же (или мы могли бы сказать, что они являются зеркальным отображением друг друга). вектор подъемной силы крыла указывает на голову пилота, перегрузка положительна, а если вектор подъемной силы крыла указывает на ноги пилота, перегрузка отрицательна. Если крыло находится под углом атаки с нулевой подъемной силой, так что вектор подъемной силы отсутствует, то перегрузка равна нулю, по крайней мере, в направлении вверх и вниз в системе отсчета пилота.