Как происходит блокировка руля?

Блокировка руля требует механической связи между педалями руля и рулем направления. При отсутствии усилия на педали руль направления будет перемещаться (плавать) в положение равновесия, которое зависит от угла бокового скольжения и коэффициентов шарнирного момента этого конкретного руля направления.

При достаточном угле бокового скольжения руль упрется в пределы отклонения и остановится, чтобы двигаться дальше. Если угол скольжения еще увеличивается, то разница между максимальным отклонением и теоретическим углом плавания (если бы не было механических упоров) будет определять аэродинамическую силу, с которой руль направления вдавливается в упоры.

В этот момент руль покажет полностью отрывной поток с подветренной стороны, но это только изменит производные шарнирного момента и результирующий угол плавания. Обычно отношение между изменением угла бокового скольжения и результирующим изменением угла плавания меньше единицы для малых углов, но увеличивается выше единицы для больших углов. Это означает, что руль направления будет испытывать резкое увеличение шарнирного момента при небольшом увеличении угла бокового скольжения, как только он достигнет своего максимального отклонения.

Насколько пилот сможет преодолеть эти силы и вернуть руль обратно в нейтральное положение, зависит от размера руля направления и динамического давления. В идеале он/она никогда не позволит рулю направления плавать, что также должно гарантировать, что углы бокового скольжения останутся низкими. Тем не менее, в некоторых маневрах, таких как боковое скольжение, вам нужны большие углы бокового скольжения, и здесь заблокированный руль направления вполне нормален.

Когда я летал на Schempp-Hirth Discus , я мог либо плавно войти в боковое скольжение с умеренными углами и без блокировки руля направления, либо резко повернуть самолет в боковое скольжение, что привело к более высокому урезанному углу бокового скольжения и блокировке руля направления. Однако усилия на руле направления в планере невелики, и выйти из этого условия было тривиально легко.

Я также был свидетелем крушения в своей карьере, когда испытательный полет с минимально устойчивым самолетом пошел не так. Самолет летел со скоростью 0,7 Маха и имел полностью механическую рулевую тягу. Пилот убрал ноги с педалей, и самолет вошел в боковое скольжение, когда он сделал дублеты элеронов. Только когда отклонение руля направления достигло 10 °, он попытался исправить это условие (в этот момент угол бокового скольжения также составлял около 10 °), но ухудшение курсовой устойчивости при более высоком боковом скольжении привело к максимальному боковому скольжению самолета. 27 °. Поскольку максимальное отклонение руля направления составляло всего 20 °, самолет восстановил некоторую устойчивость с заблокированным рулем направления при максимальном угле скольжения и оказался в рыскании между 17 ° и 27 ° бокового скольжения. Усилия на педали были слишком велики, чтобы их можно было преодолеть. К сожалению, хвост был Т-образным и создавал сильный момент тангажа с такими высокими углами бокового скольжения, а также усилия на рукояти были слишком велики, чтобы исправить это. В итоге самолет нырнул в землю.

Обычно воздушный поток над вертикальным стабилизатором идет спереди назад, что означает, что он попадает на переднюю поверхность руля направления и центрирует его. А вот вертикальный стабилизатор на самом деле как маленькое крыло. При боковом скольжении поток воздуха идет больше сбоку. Если вы скользите хвостом вправо, используя левый руль направления, поток воздуха идет справа. Когда вертикальный стабилизатор глохнет, воздушный поток больше не центрирует руль направления: он просто давит на него и отталкивает от центра.