Виды бокового движения
Собственное боковое возмущенное движение. Рассмотрим собственное боковое движение самолета, сформировавшееся в результате кратковременного отклонения элеронов. Это приведет к появлению пары сил ДУЭ, которая создаст на плече z3 управляющий аэродинамический момент крена Мх5 согласно (1.30). Под действием этого момента самолет начнет поворачиваться относительно оси ОХ и, следовательно, менять углы крена у и скольжения р.
108
Увеличение угла скольжения вызовет увеличение подъемной силы на выдвинутом вперед полукрыле и уменьшение подъемной силы на отстающем полукрыле. Следовательно, появится стабилизирующий статический момент крена по углу скольжения Мхр согласно (1.22), направленный на создание крена в сторону отстающего при скольжении полукрыла. Одновременно появится стабилизирующий статический момент рыскания по углу скольжения МУР согласно (1.25) и (1.26), направленный на уменьшение угла скольжения р.
При действии этих моментов самолет будет поворачиваться вокруг осей ОХ и ОУ. Вращение самолета относительно оси ОХ вызовет появление демпфирующего момента крена Мх0) , а вращение самолета относительно оси ОУ вызовет появление демпфирующего момента рыскания Му(0 . Демпфирующий момент Мх(и будет направлен встречно относительно момента Мх(3, а демпфирующий момент Мут будет направлен встречно относительно момента Мур. В тот момент, когда угол скольжения станет равным нулю (р = 6), угловая скорость соу будет максимальна и самолет по инерции пройдет это положение. Угол скольжения Р и стабилизирующий момент Мур поменяют знак на противоположный и самолет замедлит вращение вокруг оси ОУ. Демпфирующий момент Му(0 кратковременно уравновесит стабилизирующий момент Мур, угловая скорость Шу станет равной нулю, а самолет под действием стабилизирующего момента Мур начнет вращаться в обратном направлении в сторону уменьшения угла скольжения р.
Аналогичным образом будет развиваться движение по крену под действием моментов Мхр и Мш. Движение по углу скольжения Р является первичным по отношению к движению по углу крена у, который зависит от угла скольжения. В итоге колебания по углу крена отстают от колебаний по углу скольжения по фазе. Такой процесс повторится, и после нескольких колебаний самолет практически возвратится в исходное положение равновесия, т. е. к первоначальным углам скольжения и крена. Этот процесс проходит достаточно быстро, поэтому боковое движение самолета по угловой скорости крена Юх, углам скольжения р и крена у называют быстрым боковым или боковым короткопериодическим.
Наличие остаточного угла крена после затухания короткопериодического движения приводит к развитию медленного бокового или бокового спирального движения. Начальный угол крена у вызывает нарушение равновесия Ya = О, так как силе тяжести G противодействует составляющая Ya со8 у < С. Самолет теряет высоту и приобретает отрицательный угол наклона траектории 9. При этом нарушается равновесие сил по оси ОХ и появляется составляющая силы тяжести G sin 0, которая стремится увеличить скорость полета. Кроме того, неуравновешенная составляющая силы тяжести G sin у вызовет скольжение самолета в плоскости ХО2 и искривление траектории в сторону опущенного полукрыла с нарастающей скоростью. Траектория движения представляет собой нисходящую спираль переменного радиуса.
Скольжение самолета под действием силы Gsin0 на опущенное полукрыло с переменным углом скольжения Р приведет к возникновению ста. 109
билизирующего момента рыскания Мур, под действием которого самолет будет разворачиваться относительно оси ОУ с изменяющейся угловой скоростью о. При этом он будет отклоняться от заданного курса на изменяющийся в процессе полета угол рыскания. Наличие угла скольжения приводит к возникновению стабилизирующего момента крена Мхр, направленного на уменьшение крена. Навстречу моментам Мур и Мхр
начинают действовать демпфирующие моменты Муш и Мхш . Таким
образом, на самолет одновременно действуют моменты Мур и Мхо) ,
вызывающие увеличение начального угла крена, и моменты Мхр и Му(В, способствующие его уменьшению.
Вынужденное боковое возмущенное движение. Рассмотрим вынужденное боковое движение самолета, сформировавшееся в результате длительного отклонения элеронов. Если при этом одновременно отклоняется руль направления для противодействия возникающему скольжению, то управляющий момент крена Мх5 вызовет вращение самолета относительно оси ОХ. Одновременно на самолет будет действовать демпфирующий момент
крена Мхи . Угловая скорость вращения самолета будет увеличиваться до
тех пор, пока не наступит равенство моментов Мх8 и МХ(0 . При этом самолет получит некоторую установившуюся угловую скорость крена юхуст. Таким образом, при отклонении элеронов на постоянный угол 5Э самолет будет вращаться относительно продольной оси с установившейся угловой скоростью. Таїсбе быстрое боковое движение называют движением «чистого крена».
Рассмотрим вынужденное боковое движение самолета, сформировавшееся в результате длительного отклонения руля направления. Если при этом одновременно отклоняются элероны для противодействия возникающему крену, то управляющий момент рыскания Myg вызовет поворот самолета относительно оси ОУ. Возникает стабилизирующий момент рыскания Мур, противодействующий моменту Му8 и демпфирующий момент рыскания Мут. Совершив несколько колебаний, самолет стабилизируется на некотором установившемся угле скольжения (Зуст, когда выполнится условие равновесия моментов Му5 , Мур и Мут. Таким образом, при отклонении руля направления самолет совершает ’ быстрые затухающие колебания относительно нормальной оси ОУ. Угол скольжения Р принимает установившееся значение.
Отклонение руля направления приводит не только к повороту самолета относительно оси ОУ, но и относительно оси ОХ, ~если этому не противодействовать отклонением элеронов. При этом возможны прямая, нейтральная и обратная реакции самолета по крену. Прямая реакция возникает в том случае, если стабилизирующий момент крена Мхр будет направлен в сторону отстающего при скольжении полукрыла, а управляющий момент крена Мх8 -в противоположную сторону и Мхр > Мх8 . Самолет начнет крениться в сторону отклоненной вперед педали и будет стремиться устранить возникшее скольжение кренением на отстающее
полукрыло. Если руль направления отклоняется резко, то управляющий момент Мх5н увеличивается быстрее, чем стабилизирующий момент Мх^, и самолет вначале может крениться в сторону отклоненной назад педали, а затем по мере увеличения момента Мх? направление кренения изменится на противоположное. Нейтральная и обратная реакции по крену могут наступить на закритических скоростях полета. Колебательное движение самолета по крену, скольжению и рысканию еще называют «голландским шагом». Оно сопровождается колебательным движением самолета с полукрыла на полукрыло вокруг продольной оси и разворотом вокруг нормальной оси. При этом траектория движения самолета имеет форму змейки.
Изменение углов скольжения и крена приводит к увеличению углов рыскания на Ду, угла пути на А*? и линейного бокового отклонения на Az. Таким образом возникает боковое траекторное движение.