Предотвращает ли увеличение тяги самолет от сваливания?

Каждый самолет можно заставить сваливаться за счет комбинации низкой скорости, расположения задней ЦТ и высокой перегрузки.

Тяга действует в продольном направлении самолета. Подъемная сила действует в основном в перпендикулярном направлении, поэтому сваливание самолета не зависит от его тяги, когда потребность в подъемной силе превышает доступную грузоподъемность.

Как вы заметили, при подъеме такого не будет. Мы знаем, что потребность в подъемной силе на самом деле ниже при наборе высоты, чем при установившемся полете. Так что нам нужно искать где-то еще.

Очевидный случай — виражный полет, когда самолету приходится противодействовать не только гравитации, но и центробежной силе. Теперь потребность в подъемной силе может вырасти в несколько раз больше, чем в установившемся полете, и любой самолет легко заглохнет, если масса, умноженная на нормальное ускорение, превысит грузоподъемность его крыльев. Больше установленной тяги только уменьшит скорость потери энергии в узком кругу.

Только при недостаточном авторитете по тангажу можно избежать сваливания, но тогда система управления не позволит триммировать весь диапазон угла атаки. Это могло бы произойти при очень смещенном вперед центре тяжести, но эта конфигурация должна выходить за сертифицируемые пределы.

В качестве примечания: сваливание зависит не только от угла атаки .

Возможно, вопрос может заключаться не столько в присущих данному самолету характеристиках, сколько в том, как он управляется .

Некоторые важные моменты--

• При достаточной мощности управления крыло можно вывести на угол атаки сваливания на любой скорости полета. Даже если тяга больше веса. Конечно, в таком случае, когда самолет приблизился, а затем превысил угол атаки сваливания, результирующая траектория полета не будет похожа на прямую.

• Некоторые самолеты спроектированы так, чтобы маневрировать за пределами угла атаки сваливания - например, маневр «Кобра» .

• Учитывая ограничение линейной траектории полета, чем круче угол набора высоты, тем ниже подъемная сила. (Подробнее см. в разделе Поднимает ли равный вес при наборе высоты? ) Это означает, что чем круче угол набора высоты, тем меньше нагрузка на крыло, если мы определяем нагрузку на крыло как подъемную силу на единицу площади крыла. Это означает, что чем круче угол набора высоты, тем ниже скорость сваливания без ускорения. ¹ На очень крутых углах набора высоты скорость сваливания без ускорения падает настолько низко, что понятие сваливания теряет смысл. ²Если тяга больше веса, возможен устойчивый вертикальный набор высоты. Даже если тяга меньше веса, временный вертикальный набор высоты может быть достигнут за счет обмена кинетической энергии на высоту. Если пилот применяет управляющие сигналы по мере необходимости для поддержания чисто вертикальной траектории полета, то мы знаем, что независимо от того, насколько низко падает воздушная скорость, крыло все еще должно удерживаться на нулевом угле атаки, поэтому крыло не может достичь угол атаки сваливания. Конечно, если воздушная скорость падает до нуля, а затем самолет начинает скользить назад, угол атаки в этой точке, возможно, намного превышает угол атаки сваливания.

• Такая же «разгрузка» крыла и, как следствие, снижение скорости сваливания без ускорения происходит и в пикирующем полете. Например, если пилот выполняет управляющие воздействия, необходимые для поддержания линейной траектории полета, самолет, очевидно, никогда не сможет свалиться в вертикальном пикировании, даже если пилот развернет гигантский тормозной парашют, который сбросит воздушную скорость ниже нормальной прямолинейной. ровная скорость сваливания. Но это не означает, что пилот не может затормозить крыло, потянув ручку назад, чтобы «потянуть G», чтобы выйти из пикирования. Скорость сваливания при большой перегрузке будет намного выше, чем нормальная скорость сваливания на ровной прямой.

Отложив всю теорию в сторону, чтобы понять, как высокая тяговооруженность может сделать возможными некоторые экстраординарные маневры, некоторые из которых включают углы атаки, намного превышающие угол атаки сваливания, поищите в Интернете видеоролики. моделей самолетов, участвующих в «трехмерных» полетах, таких как этот . Конечно, некоторые из маневров, которые предполагают практически нулевую воздушную скорость, с использованием пропеллера для поддержания эффективности поверхностей управления, были бы невозможны в (большинстве, если не во всех) реактивных истребителях. Тем не менее, даже без воздушного винта, вектор тяги может обеспечить некоторое маневрирование при нулевой воздушной скорости, как показано на радиоуправляемой модели самолета в этом видео .

Сноски--

1 -- Для целей этого ответа, когда самолет летит по линейной (не обязательно горизонтальной) траектории, мы определим скорость сваливания без ускорения как скорость, при которой крыло достигнет угла атаки сваливания, если пилот вносит управляющие воздействия по мере необходимости, чтобы поддерживать эту линейную траекторию , в то время как воздушная скорость медленно уменьшается. Возможно, это нетрадиционное использование термина. Это, конечно, не то же самое, что скорость сваливания 1G, если только траектория полета не горизонтальна.

2 -- "Другая сторона медали" здесь заключается в том, что если воздушная скорость падает до очень низкого значения во время крутого набора высоты, то небольшое усилие на ручке управления может привести к тому, что угол атаки крыла свалится, создавая лишь незначительное увеличение G-нагрузки. Другими словами, если воздушная скорость падает очень низко во время крутого набора высоты, пилоту может быть легко случайно вызвать ускоренное сваливание на какой-то воздушной скорости, которая все еще значительно ниже нормальной скорости сваливания при горизонтальном полете, но выше скорости сваливания без ускорения . скорость сваливания, соответствующая линейной траектории набора высоты.

А320, F-16 и бумажный самолетик глохнут точно так же. Они идут слишком медленно, чтобы подняться достаточно, чтобы удержаться. Они пытаются увеличить подъемную силу, увеличивая угол атаки крыла, но когда угол атаки слишком велик, воздушный поток отделяется от верхней части крыла, создавая меньшую подъемную силу и намного большее сопротивление.

Сопротивление усугубляет ситуацию, еще больше замедляя самолет. Потеря подъемной силы заставляет самолет падать, что еще больше увеличивает угол атаки воздуха на крыло.

Решение для всех 3 состоит в том, чтобы наклонить нос, чтобы восстановить скорость и восстановить надлежащий воздушный поток над крылом.

Проблема в высоте, необходимой для восстановления. Бумажный самолетик: около 4 дюймов. А320? Может быть, 20 000 футов. Гораздо большая масса A320 значительно затрудняет восстановление. Вот почему авиалайнеры так стараются не свалиться.

F-16 намного легче авиалайнера, но ему все равно потребуется гораздо большая высота для восстановления, чем бумажному самолетику или Piper Cub.

Правки для редактора:

у большинства истребителей тяговооруженность > 1, поэтому они больше похожи на ракеты.

Любой самолет может свалиться, если угол атаки крыла превышает предел сваливания. «Полет как ракета» очень быстро сжигает топливо и очень непрактичен. Простое добавление мощности не обязательно сломает стойло. Угол атаки крыла должен быть уменьшен. К несчастью для гигантского авиалайнера, это может привести к необратимому погружению.

Истребители не следуют аэродинамике

Все, что движется в земной атмосфере, подчиняется законам аэродинамики. Как только он движется, необходимо учитывать эффекты сопротивления, чтобы полностью понять все задействованные силы.

частые случаи остановки истребителей и авиалайнеров.

Эти события очень редки и потенциально опасны. Вот почему нам нужны надежные датчики угла атаки и адекватные системы безопасности, чтобы предотвратить это. Чтобы смоделировать нагрузку на крыло в масштабе бумажного самолетика, бумажный самолетик должен быть сделан из свинца.