Почему пилот делает крен до 5 градусов на работающий двигатель после отказа другого двигателя?

Если у многодвигательного самолета отказал двигатель, когда скорость управления была близка к минимальной (V mc ), одним из решений является крен до 5 градусов на работающий двигатель, чтобы повысить эффективность руля направления для сохранения управляемости. Почему до 5 градусов? Что произойдет, если пилот накренится на работающий двигатель более чем на 5 градусов?

Близкородственный , может дурак?
@Pondlife Я не думаю, что это обман. Текущий вопрос конкретно касается причины 5 °, упомянутой в этом ответе.

Ответы (5)

Крен в 5 градусов предназначен для создания компонента бокового скольжения, который компенсирует перекос линии тяги, создаваемой асимметричной тягой, и действия руля направления, направленные на противодействие асимметричной тяге.

У вас есть работающий двигатель на одном крыле, который хочет заставить самолет поворачиваться. Вы применяете противоположный руль, чтобы остановить поворот. Когда руль направления давит в сторону, вы получаете результирующую линию тяги, которая смещена, и самолет продолжает двигаться вперед с боковым перекосом в сторону неработающего двигателя, даже если вы думаете, что летите прямо. При крене на работающем двигателе угол крена заставляет самолет желать бокового скольжения к нижнему крылу, что происходит в направлении, противоположном упомянутому выше эффекту перекоса. 5 градусов крена - это примерно то, что дает необходимую склонность к боковому скольжению. Другими словами, достаточно близко.

В результате вы будете лететь с 5-градусным креном, но на самом деле будете двигаться прямо по воздуху. Скользящий шар будет смещен к берегу, потому что вы все еще находитесь в скоординированном полете, а смещенное положение шара является истинным «центральным» положением.перекос

В первом абзаце вы говорите, что крен создает компонент бокового скольжения, но в последнем абзаце вы говорите, что все еще находитесь в скоординированном полете. Разве скоординированный полет не означает отсутствие бокового скольжения? Можете пояснить, что вы там имеете в виду?
Вы находитесь в скоординированном полете; хвост выровнен за носом в воздушном потоке, потому что тенденция к боковому скольжению, создаваемая опусканием крыла, компенсируется перекошенной линией эффективной тяги. Представьте, что вы едете в машине по скользкому льду, едете прямо, но колеса криво стоят, из-за чего машина несколько изгибается вбок. Если вы наклонили ледовую поверхность вбок, так что машина хочет скользить вниз по склону, в нужной степени, тенденция бокового скольжения компенсирует тенденцию изгиба, и машина движется прямо, даже если поверхность наклонена. Типа так. Я добавил грубую схему.
На маломощном поршневом твине крен в 5 градусов, который делается для компенсации бокового скольжения, вызванного смещенной линией тяги, может означать разницу между набором высоты и отсутствием набора высоты. Если вы не опускаете крыло, самолет на самом деле скользит вбок с крыльями на одном уровне, в основном толкается в сторону рулем направления, как вы могли бы сказать, что приводит к увеличению сопротивления.
Скольжения не происходит; крен создает боковую силу, чтобы противодействовать боковой силе от отклоненного руля, тем самым устраняя любую тенденцию к повороту (изменение курса). Вообще говоря, крен не вызывает и не отменяет боковое скольжение.
Мне кажется, описание не совсем точное. Крен использует гравитацию, чтобы компенсировать боковую силу, создаваемую рулем направления, освобождая боковое скольжение, так что требуется меньше руля направления. С другой стороны, я думаю, что у ОП есть хорошее представление о маневре VMCA, но он спрашивал, почему 5 градусов в правилах (а не 6 или 7 градусов)?
Я с подозрением отношусь к объяснениям, связанным с гравитацией. Руль направления используется по мере необходимости для предотвращения бокового скольжения (измеряется струной рыскания, а не шариком скольжения), а самолет кренится по мере необходимости, чтобы исключить любую тенденцию к повороту (изменение курса) из-за отклоненного руля направления. Вот и все.
@quietflyer Это физика :). Гравитация — это вектор, противодействующий аэродинамической боковой силе (от бокового скольжения, руля направления, элеронов, MFS и т. д.). Поворота нет, так как скорость тела равна нулю в стационарном состоянии.
@quietflyer Смещенный вектор линии тяги, создаваемый асимметричной тягой плюс руль направления, не создает тенденции к повороту. Он просто летит в направлении, смещенном на несколько градусов от его направления, не поворачиваясь. Крен создает противодействующую ТЕНДЕНЦИЮ бокового скольжения, равную наклонному вектору тяги, которая выравнивает направление полета с продольной осью. Вы накренились, но вы идете прямо. Если вы не наклоняетесь к заглохшему двигателю, а просто держите руль направления достаточно, чтобы остановить тенденцию к повороту из-за асимметрии тяги, вы все равно будете поворачиваться вбок, а набор высоты будет серьезно снижен.
Банковское дело @quietflyer вызывает боковое скольжение. Сколько зависит от склонности ласта к флюгеру. Dihedral использует склонность к боковому скольжению для обеспечения боковой устойчивости. Двугранный угол не работает без бокового скольжения, вызванного креном.
@JohnK, не заставляй меня заниматься математикой :)
Итак, покажет ли математика, что двугранный эффект НЕ требует бокового скольжения из-за крена?
@JohnK Я не уверен, что ты имеешь в виду. Какое это имеет отношение к прямолинейному полету OEI? Это немного более измененная версия SHSS.
Что ж, я определенно вижу некоторое боковое скольжение, когда делаю крутой винговер с ногами, снятыми с педалей руля направления, и, возможно, каким-то образом задействована гравитация, но я все еще не уверен, что то же самое верно и в устойчивой ситуации с постоянным креном.
Когда вы наклоняетесь, вектор подъемной силы наклоняется, и самолет движется вбок. Поскольку он движется вперед, он движется по дуге, делает поворот. Киль обтекает фюзеляж, чтобы длинная ось оставалась на одной линии с дугой поворота после небольшого проскальзывания. Если бы не плавник, все бы скользило. В любом случае, когда у вас один двигатель, перекошенная линия эффективной тяги стремится сместить самолет вбок к неработающему двигателю, а поперечная сила крена компенсирует это. Вы будете лететь прямо с наклоненными крыльями, без бокового ускорения, поэтому мяч будет направлен прямо вниз, на 5 градусов от центра.
@JohnK На берегу вектор подъемной силы не наклонен относительно оси корпуса самолета. Гравитация, которая всегда инерционно направлена ​​вниз, есть.
@ Джимми, я думаю, в конце концов, мы говорим об одних и тех же эффектах. Возможно, я просто использую неправильную терминологию.
@JohnK-- re «В любом случае, когда у вас один двигатель, перекошенная линия эффективной тяги хочет переместить самолет вбок в неработающий двигатель» - я думаю, что на самом деле это боковая сила от отклоненного руля направления, который хочет сдвинуть самолет боком в мертвый двигатель. Мы банк, чтобы отменить это. Без крена нам пришлось бы использовать больше руля направления, чтобы тянуть фюзеляж вбок по воздуху, чтобы создать компонент боковой силы, направленный на исправный двигатель. Кроме того, устойчивая неуравновешенная боковая сила приводит к повороту, а не к проскальзыванию. Так что я не считаю, что банковское дело фактически создает компонент скольжения.
Но крен позволяет нам свести результирующую горизонтальную силу к нулю, несмотря на то, что руль направления создает компонент боковой силы, не волоча фюзеляж вбок по воздуху, чтобы создать противодействующую компоненту боковой силы. Таким образом, мы можем удерживать курс, не волоча фюзеляж вбок по воздуху.
Это на самом деле имеет отголоски вопроса, начинает ли самолет автоматически скользить в воздухе вбок просто из-за того, что он накренился, или нам нужно смотреть на другие более глубокие нюансы, чтобы понять причину боковой кромки? Относится к тому, как работает двугранный угол, и т. Д. Встречал ошибочные представления об этом в нескольких источниках, таких как известная «Модельная аэродинамика самолета» Мартина Саймонса.
Как будто вы двигаетесь по обледенелой дороге, которая внезапно наклоняется в сторону. Вы начинаете скользить вниз по склону, то есть вбок, когда движетесь вперед. Дидедраль хочет вернуть крылья в горизонтальное положение, а руль направления хочет направить самолет в смещенный воздушный поток и спираль. Размеры поперечного угла и руля/плавника должны уравновешивать эти две характеристики.

Эти цифры являются нормативной базой для определения размеров элеронов, вертикального стабилизатора и руля направления для самолета. Ограничение крена 5 ° сделано для минимизации коэффициента нагрузки на самолет, обеспечивая при этом силу, противодействующую входу руля направления, необходимую для поддержания скоординированной траектории полета.

В случае отказа двигателя в двух- или многодвигательном самолете с неосевой тягой работающий двигатель будет создавать сильный рыскающий момент относительно вертикальной оси самолета в направлении неработающего двигателя. Без исправления это приводит к скольжению вперед в сторону исправного двигателя, и в сочетании с гашением фюзеляжем воздушного потока над крылом со стороны неработающего двигателя также возникает момент качения вокруг продольной оси в направлении неработающего двигателя. На низких скоростях в сочетании с высоким сопротивлением, создаваемым условием проскальзывания, плюс потеря 50% общей доступной тяги из-за отказа двигателя, это может быстро перерасти в выход из управляемого полета и аварию. Типичное действие состоит в том, чтобы применить руль направления в направлении исправного двигателя, чтобы противодействовать этому проскальзыванию вперед. Однако, в то время как нос будет выровнен с желаемой траекторией полета при этом, фактическая траектория полета представляет собой боковое скольжение в сторону неработающего двигателя, что создает избыточное сопротивление. Единственный доступный способ противодействия этому — наклон самолета в направлении исправного двигателя, чтобы противодействовать силе руля направления, используя горизонтальную составляющую подъемной силы. Это приводит к скоординированной траектории полета, параллельной горизонтальной оси самолета с минимальным сопротивлением.

Если для этого используется чрезмерный угол крена, вертикальная составляющая подъемной силы уменьшается, что требует увеличения угла атаки крыльев, чтобы оставаться в воздухе. Это, в свою очередь, создает большее индуктивное сопротивление. Таким образом, правила проектирования самолетов с легкими близнецами предписывают, что в наихудшем случае Vmca управление по курсу должно поддерживаться при угле крена НЕ БОЛЬШЕ 5°.

Гарри Хорлингс, бывший военный летчик-испытатель и авиационный консультант, опубликовал отличное видео о природе Vmc и о том, что это значит для проектирования и эксплуатации самолетов.

Это утверждение, кажется, противоречит самому себе: «Однако, хотя при этом нос будет выровнен с желаемой траекторией полета, фактическая траектория полета представляет собой боковое скольжение в сторону выключенного двигателя». Крен не вызывает и не предотвращает боковое скольжение.
Это предотвращает это, если у вас неработающий двигатель и вам нужно применить силу руля направления, чтобы противостоять рысканию из-за асимметричной тяги. Если вы сделаете диаграмму сил, вы заметите, что воздушный поток, отклоняющийся от руля направления, вызывает боковую силу, приложенную к хвостовому килю. Эта боковая сила заставит самолет скользить на относительном ветру. Небольшой крен в сторону исправного двигателя направит горизонтальную составляющую подъемной силы, достаточную для противодействия этой силе руля направления и предотвращения бокового скольжения.
@CarloFelicione Ваш комментарий выше хорош. Я бы предложил отказаться от слова «скольжение», так как оно вызывает боковое скольжение, чего здесь нет. Также не подъемная сила сама по себе создает боковую силу, но достаточно близко. Я с подозрением отношусь к подъему и крену как к причине ограничения до 5 градусов. Даже при крене в 10 градусов дополнительная перегрузка составляет всего 1,5% от подъемной силы в горизонтальном полете.
@CarloFelicione - относительно вашего комментария выше - в вашем примере я бы сказал, что более подробное описание «применения руля направления для противодействия неблагоприятному рысканью» будет заключаться в том, что в идеале пилот применяет ровно столько руля направления, чтобы самолет летал. с нулевым боковым скольжением, измеренным струной рыскания на носу, несмотря на неработающий двигатель. Как вы заметили, руль все еще будет вызывать боковую силу, которая сместит шар скольжения и скольжения от центра. Цель крена состоит в том, чтобы не допустить, чтобы эта боковая сила вызвала изменение курса, а не изменить положение троса рыскания или шара скольжения.
(Продолжение) -- Да, из-за задействованных взаимосвязей, если мы просто используем руль направления как "рулевое" средство управления для поддержания постоянного курса, то это правда, что слишком большой крен будет коррелировать с проскальзыванием в сторону ХОРОШЕГО двигателя, и слишком маленький крен будет коррелировать с проскальзыванием в сторону неисправного двигателя, но руль на самом деле не является средством удержания курса, и, глядя на него таким образом, он «ставит телегу впереди лошади» и затемняет то, что происходит на самом деле. Для получения дополнительной информации см. мой связанный ответ на связанный вопрос Aviation.stackexchange.com/a/65877/34686 - особенно абзац, начинающийся «Теперь предоставлено»
(Продолжение) Ключевым моментом во всем этом является то, что, по сути, скольжение (или «боковое скольжение») не вызвано боковой силой. Неуравновешенная составляющая силы вызывает поворот (искривление пути движения), а не скольжение. Проскальзывание может быть линейным условием — оно не обязательно связано с поворотом и, таким образом, не обязательно связано с каким-либо неуравновешенным компонентом силы. Скольжение вызвано тем, что вы не указываете в том же направлении, в котором вы фактически движетесь по воздуху. Снова для получения дополнительной информации см. связанный ответ на связанный вопрос Aviation.stackexchange.com/a/65877/34686 .
Отказ двигателя в близнеце не создает негативных последствий. Неблагоприятное рыскание связано с побочным продуктом дифференциальной подъемной силы при использовании элеронов. Это не имеет ничего общего с асимметричным отклонением тяги от отказавшего двигателя. В случае спарки с работающим двигателем автору необходимо противодействовать асимметричной тяге, рыскание приведет к траектории полета, не соответствующей продольной оси самолета. По сути, это становится боковым скольжением.

Для поддержания прямолинейного полета при неработающем одном двигателе (пусть это будет правый двигатель) требуется ввод руля направления (носом влево), чтобы убрать асимметрию двигателей по рысканью. Когда руль направления отклоняется, он создает аэродинамическую боковую силу (вправо), которая, если оставить ее как есть, подтолкнет самолет к повороту с заносом. Это не будет прямым полетом.

Чтобы обнулить боковую силу и сохранить горизонтальный полет (центрирование мяча), единственным выходом является использование бокового скольжения для создания противоположной аэродинамической боковой силы. Это означает, что в нашем сценарии остался нос бокового скольжения, что означает, что осталось еще больше носа руля направления. По мере снижения скорости потребуется все больший руль направления. На каком-то пороге руль направления будет насыщен, и горизонтальный полет будет невозможен ниже этой скорости.

Но что, если мы ослабим требование горизонтального полета? Что, если мы допустим угол крена в работающем двигателе (крен левым крылом вниз)? В этом случае мы допускаем небольшую часть силы тяжести, равную Вт ф для небольшого крена, чтобы помочь с аэродинамической боковой силой. Соответственно, потребуется меньше бокового скольжения и руля направления. На самом деле, если используется достаточный угол крена (обычно через несколько градусов), мы можем позволить самолету соскользнуть в сторону отказавшего двигателя (нос справа); боковое скольжение носа вправо создаст аэродинамическое аэродинамическое рыскание носа влево, что еще больше уменьшит требуемый руль направления.

Разрешив крен, мы можем уменьшить порог скорости, до которого поверхности управления будут насыщаться, тем самым снизив минимальную скорость управления (Vmc).

На протяжении всего этого руль направления создает аэродинамический момент качения, как и боковое скольжение, которому необходимо противодействовать управлением креном. По мере увеличения угла крена у самолета будет меньше ограничений на руль направления и больше ограничений на управление по крену. Согласно FAR 25.149 (и старому 23.149) для определения Vmc допускается максимальный угол крена 5 градусов. Разные самолеты будут по-разному ограничены 5-градусным креном; некоторые могут быть ограничены рулем направления, другие - управлением по крену, а третьи - предупреждением о сваливании.

Для тех, кто все еще не убежден, пожалуйста, обратитесь к следующим уравнениям, которые должны выполняться для устойчивого/прямолинейного полета:

0 "=" Н е н г я н е + д С р е ф б р е ф ( С н β β + С н дельта р дельта р + С н дельта а дельта а + С н дельта с дельта с )

0 "=" С л β β + С л дельта р дельта р + С л дельта а дельта а + С л дельта с дельта с

0 "=" Вт ф + д С р е ф б р е ф ( С у β β + С у дельта р дельта р + С у дельта а дельта а + С у дельта с дельта с )

Еще больше дополнительной информации можно найти в AC 25-7C Приложение 6.

Что произойдет, если вы полетите более чем на 5 градусов в работающий двигатель с OEI, ничего особенного, если только вы не летите на Vmc, что будет меньше, чем В 2 и В р Е Ф .

А почему 5 градусов, а не 6 или 7 градусов? Я предполагаю, что это округленное число, которое предлагает адекватное снижение Vmc для производительности, но не настолько, чтобы ввести большое поперечное ускорение и большое несоответствие между (высоким) легким рулем направления, ограниченной скоростью OEI и (низким) тяжелым рулем направления. ограниченная скорость OEI.

Руль направления используется по мере необходимости для предотвращения бокового скольжения (измеряемого по струне рыскания, а не по шарику скольжения), а самолет кренится по мере необходимости, чтобы исключить любую тенденцию к повороту (изменение курса) из-за отклоненного руля направления. Вот и все.

Правильное физическое объяснение прямого полета OEI (было бы лучше, если бы вы добавили гравитацию). Тем не менее, я все еще считаю, что ОП спрашивает, почему в правилах указано 5 градусов вместо другого числа.

Отказ двигателя в многодвигательном самолете заставляет его рыскать в сторону отказавшего двигателя. Чтобы противостоять этому, пилот должен направить руль направления в сторону работающего двигателя. Все это замечательно, так как сам руль направления может удерживать самолет в равновесии.

Несмотря на то, что самолет выглядит сбалансированным только с помощью руля направления, применение руля направления приводит к боковому скольжению самолета. При приложении руля направления сила на вертикальном стабилизаторе действует через центр тяжести самолета, чтобы удерживать тягу рабочего двигателя от рыскания самолета в неработающем двигателе. Это приводит к тому, что поток воздуха попадает на вертикальный стабилизатор сбоку, создавая боковую силу, противодействующую силе руля направления. Затем эта боковая сила приводит к боковому скольжению самолета по направлению к вышедшему из строя двигателю.

В качестве примера представьте себе самолет, у которого отказал правый двигатель. Как только двигатель выходит из строя, действующая тяга левого двигателя переводит самолет на правый двигатель. Пилот парирует это, используя левый руль направления. Руль направления создает силу на левой стороне вертикального стабилизатора, что позволяет пилоту управлять самолетом, не теряя управления. Когда применяется руль направления, нос самолета указывает влево, в результате чего относительный поток воздуха попадает в самолет с правой стороны. Результатом является левосторонняя сила, которая приводит самолет в правостороннее скольжение. Посмотрите на картинку ниже.

введите описание изображения здесь

https://www.boldmethod.com/blog/und/how-does-zero-sideslip-work-in-a-multi-engine-aircraft/

Причина, по которой мы делаем небольшой крен по направлению к работающему двигателю, состоит в том, чтобы уменьшить эффект бокового скольжения. Самолет в боковом скольжении создает сопротивление, которое отрицательно сказывается на характеристиках самолета, особенно при наборе высоты. Когда вы наклоняетесь к двигателю, составляющая подъемной силы генерирует боковую составляющую, которая позволяет вам управлять самолетом в управляемом состоянии с уменьшенным отклонением руля направления. Конечным результатом является уменьшение бокового скольжения, что повышает летно-технические характеристики самолета. Это также снижает минимальную скорость управления самолетом Vmc.

введите описание изображения здесь

Почему пилот делает крен до 5 градусов на работающий двигатель после отказа другого двигателя?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v