Почему A320 использует руль направления для поперечного управления в механическом законе?

Когда система управления полетом Airbus A320 работает по механическому закону (самому простому и низкотехнологичному из законов управления полетом A320 , где отклонения джойстиков пилотов передаются непосредственно на поверхности управления через старые гидравлические системы, абсолютно без защиты оболочки вообще; механический закон - единственный закон управления полетом A320, полностью не управляемый по проводам, и обычно используется только в случае полного и полного отказа компьютеров управления полетом самолета), элероны и спойлероны самолета не работают. , а боковое управление осуществляется исключительно с помощью руля направления.

Однако руль направления представляет собой ужасный боковой руль; его предполагаемая цель - управление направлением , управление рысканием, а не креном. Хотя руль направления самолета можно в крайнем случае использовать для качения самолета в любом направлении, в котором руль направления отклоняется, он делает это косвенно, вызывая боковое скольжение. Руль направления, расположенный довольно близко к осевой линии самолета, создает лишь небольшой прямой момент качки, что, что еще хуже, для самолетов с рулем направления, установленным над центром масс самолета (например, практически все коммерческие авиалайнеры, включая A320). , находится в неправильном направлении . Таким образом, если кто-то захочет повернуть направо и применит для этого правый руль направления, самолет сначала слегка накренится навлево , затем остановитесь, а затем, когда нос отклонится вправо и угол бокового скольжения увеличится, наконец, резко и резко покатитесь вправо. Как только вы действительно входите в поворот, ситуация совсем не улучшается, так как теперь вы должны свято избегать дальнейшего применения руля в направлении поворота, чтобы не начать занос (поворот с избыточным рысканием, что приводит к нос самолета направлен внутрь поворота), что является отличным, проверенным временем способом войти в неустранимый штопор и заставить страховую компанию выплатить вашей семье много денег.

Если бы нужно было выбрать только один набор поверхностей управления для использования при повороте, можно было бы подумать, что оптимальным выбором были бы боковые органы управления (элероны и спойлероны), а не органы управления направлением (руль направления); таким образом, требуемая техника поворота практически не изменилась бы по сравнению с обычным полетом, поскольку современные самолеты вообще не используют руль направления в нормальных условиях (улучшения в конструкции элеронов ¹ освободили более новые конструкции от серьезного неблагоприятного рыскания, которое мучило Райтов и было первоначальный смысл существования руля ). ²Действительно, американский аналог А320, Боинг 737, делает именно это; при работе в ручном реверсе (самый близкий 737-й эквивалент механическому закону A320, учитывая, что A320 по необъяснимым причинам не имеет возможности ручного реверса, несмотря на то, что он достаточно мал, чтобы его включить было легко), руль направления 737 (номинально) не работает , ³ и самолет поворачивается только с помощью элеронов и спойлеронов.

Учитывая огромное превосходство элеронов и спойлеронов над рулем направления в боковом управлении, почему конструкторы А320 выбрали последний?

¹ : Состоит из различных способов искусственного увеличения сопротивления, испытываемого опускающимся крылом, чтобы уравновесить увеличение индуктивного сопротивления поднимающегося крыла в результате его опущенного элерона. Основной способ сделать это — просто добавить в систему спойлеры, что дает двойную выгоду: устраняет неблагоприятное рыскание (или даже превращает его в нежелательное) .рыскание, т. е. рыскание в направлении поворота, а не от него) и значительное увеличение авторитета по крену (особенно на малых скоростях и, следовательно, при больших углах атаки, когда максимальное отклонение элеронов вниз строго ограничено, чтобы избежать торможение поднимающегося крыла, что создавало бы момент качки в неправильном направлении, несколько затрудняя попытки развернуть самолет в нужном направлении); другие методы включают отклонение перевернутого элерона на опускающемся крыле намного дальше от его обтекаемого положения, чем перевернутого вниз элерона на поднимающемся крыле (таким образом уравновешивая увеличение индуцированного сопротивления на повернутом вниз элероне с равным или большим увеличением сопротивления давления - и, на околозвуковых крейсерских скоростях современных реактивных лайнеров,под крылом (где он создает дополнительное сопротивление теперь падающему крылу, чтобы сбалансировать дополнительное сопротивление теперь поднимающемуся крылу).

² : В современных самолетах руль направления используется только тогда, когда по какой-то причине необходимо создать большой угол бокового скольжения, причем эти случаи можно разделить на три основные категории:

• Конструктивный случай руля (сценарий, предъявляющий наибольшие требования к рулю и, таким образом, определяющий минимальные полномочия на управление, а тем самым, косвенно и размер, требуемый от руля) – отказ двигателя на малых оборотах, при абсолютным худшим случаем является внезапный полный отказ самого дальнего за бортом двигателя во время взлета, сразу после V ¹ . На этих малых скоростях руль направления должен быть большим, особенно на самолетах с крылом, чтобы противостоять большому моменту рыскания от отказавшего двигателя, поэтому руль направления имеет достаточную управляемость, чтобы подавлять боковые органы управления на малой скорости, что почему все самолеты имеют перекрестную скорость полета .

• Самый распространенныйиспользование руля направления, напротив, происходит при посадке с боковым ветром, когда самолет, чтобы удерживать нос против относительного ветра во время снижения и выравнивания, должен приближаться к взлетно-посадочной полосе с большим углом наклона (т. продольной оси, образующей большой угол с направлением ВПП, а не параллельным или, в идеале, совпадающим), а затем, после касания основного колеса, должен немедленно (в течение секунды или двух) отклониться от курса ВПП (что требует очень высокая скорость рыскания, особенно с высокой составляющей бокового ветра и, как следствие, очень большим углом наклона, и, таким образом, поскольку румпель не может использоваться для управления до тех пор, пока носовое колесо не коснется земли, и, во всяком случае, будет в значительной степени неэффективным, кроме как при разрушении шин носового колеса, на высоких скоростях приземляющегося реактивного лайнера - внезапный,большой вход руля направления) во избежание съезда за пределы взлетно-посадочной полосы.

• Третий основной сценарий использования руля направления — это когда самолет должен резко развернуться при движении на высокой скорости по земле (например, чтобы избежать столкновения с тележкой для багажа/оленем/другим самолетом/очень потерявшимся водителем/невнимательным наземным экипажем/тигровым грифоном/перекати- полем , каким-то образом попал на взлетно-посадочную полосу, которую вы используете для взлета и/или посадки). В этом случае самолет не может катиться, потому что на пути находится земля, поэтому для поворота самолета используется руль направления (наряду с дифференциальным торможением и, на более низких скоростях, некоторым вводом румпеля).

³ : На самом деле небольшое отклонение руля направления доступно в полете с ручным реверсом, если к педалям руля направления приложено достаточное усилие из-за специфики конструкции системы управления рулем направления 737.