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.