Что означает продольная устойчивость с фиксированной рукоятью и без стержня?

Обрезать самолет. Сделайте «дуплет» (означает зависание вперед и назад в уравновешенном положении на короткое время или руль направления отклонен и снова в нейтральном положении), чтобы нарушить уравновешенное состояние.

Теперь наблюдайте за реакцией, удерживая все поверхности управления в положении дифферента, следя за тем, чтобы поверхности управления не двигались, когда коптер совершает движения . Это довольно легко сделать на самолетах общего назначения и больших самолетах с механическим управлением (если вы делаете это на Airbus, переключите его на прямой закон ).

Далее повторите маневр, но отпустите джойстик соответственно педали. Следите за тем, как меняется положение ручки или педали при изменении угла атаки и бокового скольжения: это ваша поверхность управления, свободно плавающая . Опять же, следите за реакцией. Обычно для затухания результирующего колебания требуется больше времени, а частота колебаний должна быть немного ниже.

Первая - это устойчивость самолета с фиксированной ручкой, вторая - устойчивость без ручки. Обычно устойчивость без ручки ниже и пропорциональна усилиям ручки при отлете от точки дифферента. Разница между ними определяется коэффициентами шарнирного момента руля. Для лифта плавающий угол$\eta_f$является

с$c_{r\alpha}$коэффициент шарнирного момента по углу атаки$\alpha$и$c_{r\eta}$коэффициент шарнирного момента по отклонению управления. Оба коэффициента обычно отрицательны, и абсолютное значение$c_{r\eta}$больше, чем у$c_{r\alpha}$. Когда$c_{r\alpha}$равна нулю, обе устойчивости равны, поскольку угол плавания равен нулю.

Другой способ изучения устойчивости по тангажу с фиксированной ручкой состоит в том, чтобы выполнить балансировку самолета на двух различных скоростях или коэффициентах нагрузки и измерить необходимое изменение дифферента между состоянием балансировки 1 и состоянием балансировки 2. Результатом является стабильность скорости rsp. маневренная устойчивость.

Стабильность без заедания имеет значение только в случае ручного управления. Самолеты FBW демонстрируют только устойчивость с фиксированной рукоятью, за исключением очень необычного случая, когда приводы руля подавляются аэродинамическими силами.

Рассмотрим самолет в стационарном горизонтальном триммированном полете. Продольную устойчивость можно описать как тенденцию самолета возвращаться в исходное положение после того, как внешнее событие изменило угол атаки.$α𝛂$.

• Статическая устойчивость: когда ручка тангажа удерживается в фиксированном положении, самолет является статически устойчивым, если он имеет тенденцию возвращаться в исходное положение после изменения положения в результате внешнего события. Без необходимости вводить палку. Таким образом, порыв ветра вызывает момент поднятия носа, изменяет положение самолета, а увеличенное положение вызывает противодействующий аэродинамический момент, который возвращает самолет в исходное положение после того, как порыв ветра исчезнет. Этого можно достичь только в том случае, если центр подъемной силы находится позади центра тяжести:

  $CN_2$>$CN_1$когда$α𝛂_2$>$α𝛂_1$

• Динамическая стабильность. Итак, наш статически устойчивый самолет аэродинамикой отбрасывается туда, где он был, но что происходит потом? Если он достигает нейтрального положения, затем пролетает дальше в другую сторону, затем обратно через нейтральное положение и еще раз дальше, реакция расходится, и самолет становится динамически неустойчивым. Не очень хорошая ситуация, потому что для того, чтобы вернуться к уравновешенному полету, нам нужно генерировать периодические нажатия джойстиком, которые противодействуют естественной реакции. Мы бы хотели, чтобы об этом позаботились аэродинамические силы.

• Но что произойдет, если мы будем динамически стабильны с фиксированным джойстиком, но не будем удерживать его в этом положении во время периодического движения? Вызывает ли возвратное угловое движение отклонение руля высоты, противодействующее движению, или оно усиливает его? Это зависит от поведения лифта после того, как внешнее событие вызвало увеличение$α𝛂$. Палка начинает раскачиваться , как самолет, и что это за раскачивание? Тот, который возвращается туда, где был, или расходится? Это функция знака шарнирного момента лифта. Если у нас есть лифт, который всплывает после повышенного$α𝛂$, она будет стремиться к увеличению α$𝛂$Еще больше. Таким образом, такое расположение снизит статическую устойчивость планера.

Выше приведено краткое описание аэродинамической устойчивости. Есть еще кое-что, что нужно учитывать, например, отклонение при маневре рукояти и стабильность усилия, но это может сделать этот пост слишком длинным. Однако мы видим, что для аэродинамически стабильного планера нам нужен аэродинамический момент, противодействующий нашему движению. Хорошо для Cessna, но нежелательно для самолетов с высокой маневренностью, таких как истребители. Для них мы хотим, чтобы аэродинамические силы помогали нам совершать повороты, но это оставляет пилота с неустойчивым равновесием, как если бы он пытался балансировать на большом надувном мяче. Чтобы лететь по прямой, постоянно требуются крошечные движения стиком, потому что аэродинамика постоянно хочет отклонить нас от уравновешенного положения.

И вот тут-то и приходит на помощь система управления полетом по проводам. Она использует компьютер для генерации небольших входных сигналов, необходимых для удержания самолета в нейтральном положении — постоянные небольшие отклонения, которые не заметны пилоту, он ощущает только устойчивый самолет. Нажмите на джойстик, и все аэродинамические силы объединятся, чтобы совершить быстрый маневр.

Я слышал, что гонщик Формулы-1 Михаэль Шумахер настроил свою машину именно так: неустойчивая по направлению, способная быстро поворачивать, но требующая постоянных небольших поправок на руле. Чашка чая не для всех.