Виды продольного движения
Собственное продольное возмущенное движение. Рассмотрим собственное продольное движение самолета, сформировавшееся в результате кратковременного отклонения руля высоты. Это приведет к появлению прироста нормальной силы на горизонтальном оперении АУ, которая создаст на плече Lr 0 управляющий аэродинамический момент тангажа Mz5 согласно (1.34). ‘
Под действием этого момента самолет начнет поворачиваться относительно поперечной оси 02 и, следовательно, менять угол тангажа и и угол атаки а. Увеличение угла атаки вызовет приращение нормальной силы АУ, которая создаст стабилизирующий статический момент тангажа по углу атаки Мж согласно (1.28), направленный на устранение появившегося приращения угла атаки. Под действием момента Мш самолет начнет поворачиваться относительно поперечной оси О2 в обратную сторону и угол атаки будет уменьшаться.
Вращение самолета относительно оси 02 вызовет появление демпфирующего момента тангажа и момента тангажа Мй, обусловленного запаздыванием скоса потока согласно (1.28), направленных против вращения самолета. Поэтому в тот момент, когда самолет возвратится к первоначальному углу атаки, угловая скорость тангажа сог будет еще велика и самолет проскочит это положение. Тогда приращение угла атаки станет отрицательным. Направленное вниз приращение нормальной силы АУ создаст кабрирующий момент и все три момента Мж, М^, будут тормозить вращение самолета. Когда опускание носа прекратится, моменты mzov М/й станут равными нулю, но самолет под действием стабилизирующего момента Mza вновь начнет поднимать нос.
Такой процесс повторится и после нескольких колебаний благодаря действию указанных моментов самолет практически возвратится в исходное положение равновесия, т. е. к первоначальным углам атаки и тангажа. Этот процесс происходит довольно быстро, поэтому продольное движение самолета по угловой скорости тангажа coz, углу атаки а и углу тангажа и называют быстрым продольным. Если это движение к тому же еще и быстро затухает, то его называют короткопериодическим.
Короткопериодическое движение происходит относительно центра масс самолета без заметного изменения скорости и обычно заканчивается в течение нескольких секунд.
Вынужденное продольное возмущенное движение. Рассмотрим вынужденное продольное движение самолета, сформировавшееся в результате длительного отклонения руля высоты. Это приведет к появлению прироста нормальной силы на горизонтальном оперении АУ и управляющего аэродинамического момента Mzg. Самолет будет реагировать на управляющее воздействие появлением стабилизирующего момента тангажа по углу атаки Mz0, демпфирующего момента тангажа и момента тангажа, обусловленного запаздыванием скоса потока Mzd. ‘Вначале процесс будет развиваться аналогично рассмотренному процессу собственного продольного возмущенного движения. Однако закончится он лишь тогда, когда после нескольких колебаний стабилизирующий момент Мш уравновесит управляющий момент Mz5, что может произойти при новом значении угла атаки, отличающемся от первоначального на угол Да и пропорциональном отклонению руля высоты летчиком Л5В. При этом самолет вновь будет сбалансирован и точкой приложения подъемной силы вновь станет центр масс самолета. Рассмотренный процесс будет происходить довольно быстро, поэтому вынужденное продольное возмущенное движение самолета на начальном этапе называют быстрым, а при наличии затухания-короткопериодическим.
Изменение угла атаки на величину Да вызывает изменение силы лобового сопротивления на величину Хаа согласно (1.10). Это, в свою очередь, приводит к тому, что начинает меняться скорость самолета. Уменьшение скорости на величину AV вызывает уменьшение подъемной силы на величину ДУа. Самолет начнет снижаться, увеличивая скорость. Колебательное движение самолета в вертикальной плоскости при практически неизменном угле атаки, связанное с изменением скорости V, является медленным продольным движением. Если это движение затухает, то его называют длиннопериодическим.
Длиннопериодическое движение является движением центра масс самолета и обычно заканчивается в течение десятков или сотен секунд. Длиннопериодическое движение может проявиться не только при вынужденном, но и при собственном продольном возмущенном движении. Однако в этом случае оно не так явно заметно.
Изменение угла атаки приводит, кроме того, к изменению угла наклона траектории на величину Д0. Таким образом проявляется продольное траекторное движение самолета по высоте и пройденному расстоянию L.