ВНЕШНИЕ ВОЗМУЩЕНИЯ В ПРОДОЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ
3.4.1 . Эксплуатационные факторы в продольном движении
Влияние эксплуатационных факторов на продольную устойчивость. Степень продольной статической устойчивости по перегрузке зависит в основном от относительных координат фокуса xF и центра масс самолета хт (центровки). Положение фокуса определяется конструктивными особенностями самолета, конфигурацией, числом М полета, высотой, скоростью и т. д. Положение центра масс определяется размещением пассажиров и груза на самолете, равномерностью выработки топлива и т. д.
Эксплуатационный диапазон центровок обычно ограничивается предельно передней хпп и предельно задней хпэ. Для различных типов самолетов этот диапазон колеблется в пределах 15-35%. Согласно требованиям ЕНЛГС запас продольной статической устойчивости по перегрузке (xF — хт) для транспортных самолетов должен быть не менее 10%. Он устанавливается из условия обеспечения безопасности полетов на случай воздействия ветра и возможных ошибок пилотирования на наиболее сложном в отношении сохранения устойчивости режиме полета-уходе на второй круг.
При малых запасах устойчивости самолет недостаточно сопротивляется изменению угла атаки и медленнее восстанавливает исходное положение 96
равновесия. Он становится более чувствительным к отклонениям руля высоты, и неосторожное отклонение колонки штурвала пилотом может вывести самолет за пределы установленных ограничений по углу атаки и перегрузке.
По мере уменьшения центровки статическая устойчивость самолета по перегрузке увеличивается, что требует от пилота больших перемещений колонки штурвала. При этом может оказаться, что отклонения руля высоты будет недостаточно для балансировки продольных моментов, действующих на самолет. Смещение центра масс вперед приводит также к увеличению частоты собственных продольных короткопериодических. колебаний.
Влияние числа М полета проявляется в перемещении центра давления и фокуса самолета назад при приближении скорости полета, соответствующей критическому числу М. Это приводит к резкому увеличению запаса статической устойчивости по перегрузке и появлению пикирующего момента.
Влияние выпуска закрылков проявляется в увеличении подъемной силы крыла. При этом центр давления и фокус самолета смещаются вперед и запас устойчивости по перегрузке, как правило, уменьшается. Выпуск или уборка шасси изменяют центровку самолета и аэродинамический момент тангажа вследствие прироста силы лобового сопротивления, приложенной ниже центра масс самолета. Первый фактор вызывает появление кабри — рующего момента, а второй-пикирующего, которые почти уравновешивают друг друга и на запасе устойчивости по перегрузке не сказываются.
Влияние работы силовой установки на устойчивость самолета по перегрузке определяется местом установки двигателей, создаваемой двигателями дополнительной подъемной силой крыла, изменением скоса потока у горизонтального оперения, режимом работы двигателей и наличием дополнительных сил, возникающих при косой обдувке двигателей. Влияние упругих деформаций конструкции крыла и фюзеляжа проявляется в том, что при увеличении скоростного напора появляются их колебания, что приводит к изменению аэродинамических характеристик и характеристик продольной устойчивости.
Перечисленные факторы, действуя одновременно, существенно изменяют как статические, так и динамические показатели продольной устойчивости. Затрудняется пилотирование самолета, снижается комфортность пассажиров и экипажа. Предельные проявления факторов могут сказаться на безопасности полетов. Поэтому обеспечение заданных показателей продольной устойчивости в течение всего полета возлагается на автоматические средства улучшения продольной устойчивости. Решается эта задача автоматическим отклонением руля высоты и стабилизатора в функции угловой скорости тангажа, угла атаки, нормальной перегрузки, скорости, высоты, числа М полета и т. д.
Влияние эксплуатационных факторов на продольную балансировку и управляемость. Основными эксплуатационными факторами, влияющими на продольную балансировку и управляемость самолета, являются изменение
4 &ік. 948 97
центровки, полетной массы, положение механизации крыла, скорость, число М и высота полета.
Рассмотрим влияние центровки. Пусть центровка самолета увеличилась, тогда запас статической устойчивости уменьшится. Для балансировки самолета (см. рис. 3.4) потребуется отклонение руля высоты вниз. При уменьшении центровки и соответствующем увеличении запаса статической устойчивости потребуется балансировочное отклонение руля высоты вверх.
Влияние полетной массы самолета проявляется в том, что при ее изменении меняется потребная подъемная сила. При увеличении полетной массы самолета для обеспечения горизонтального полета с нормальной перегрузкой (ny = 1) требуется большая подъемная сила, что при одном и том же значении скорости достигается увеличением угла атаки, т. е. отклонением руля высоты вверх. Таким образом, балансировочная кривая смещается вниз. Влияние положения механизации крыла также проявляется в изменении подъемной силы, смещении фокуса самолета. В результате. балансировочная кривая смещается вниз.
Изменение скорости, числа М и высоты полета приводит к изменению производных 5£’ и х2» вследствие различного действия набегающего потока воздуха. В результате для создания одной и той же перегрузки пилот должен прикладывать к колонке штурвала различные усилия и создавать различные перемещения на различных режимах полета. Характеристики продольной управляемости оказываются переменными.
Перечисленные факторы существенно затрудняют пилотирование самолета, увеличивают загруженность экипажа, в предельных проявлениях сказываются на безопасности полетов. Поэтому обеспечение балансировки и заданных показателей продольной управляемости в течение всего полета возлагается на автоматические средства балансировки и улучшения продольной управляемости. Решается эта задача автоматическим отклонением стабилизатора и руля высоты в функции угловой скорости тангажа, нормальной перегрузки, скорости, высоты, числа М полета, отклонения колонки штурвала, а также путем изменения коэффициента штурвала в функции тех же параметров.