САМОЛЕТА
§ I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ и ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Пусть самолет сбалансирован на определенном установившемся режиме полета. Под устойчивостью самолета понимается его способность самостоятельно, без вмешательства летчика возвращаться к этому исходному режиму после случайного’ возмущения.
Движение самолета после случайного возмущения может иметь, как известно’, различный характер. На фиг. 13. 1 показаны различные типы возмущенного движения. По оси абсцисс отложено время, по оси ординат какой-нибудь параметр х, характеризующий режим: угол атаки или скольжения, скорость, угол тангажа, крена, рысканья и т. д. Самолет может возвращаться к исходному режиму без колебаний (кривая а). В этом случае говорят об апериодическом движении устойчивого самолета. Он может возвращаться к исходному режиму путехМ колебательного движения (кривая б). Самолет в этом случае также устойчив. Неустойчивый самолет может уходить от исходного режима путем колебаний (кривая в) или без колебаний (кривая г). В этих случаях говорят о колебательной и об апериодической неустойчивости. На границе между устойчивыми и неустойчивыми находятся нейтральные самолеты.
Из теории колебательного движения известно, что в случае колебательного процесса при малых возмущениях отклонение любого параметра х, определяющего режим полета, от начального значения Хо, определяется формулой
Ьх = х—x0 = Aet’x cos (сот + а) = AeZz cos ^2тг + аj > (13. 1)
где С—декремент затухания;
Т — период колебания;
со—круговая частота колебаний;
А, а—постоянные величины.
Амплитуда колебательного процесса меняется по закону AeZl. Этот закон показан на фиг. 13. 1 пунктирными линиями. Если С<0, амплитуды стремятся к нулю и самолет устойчив. Если С>0, амплитуды возрастают и самолет неустойчив.
Величина СГ = —, равная натуральному логарифму OTHO-
CD
шения двух последовательных амплитуд, называется лога- рифмическим декрементом.
Фиг. 31. 1. Различные типы возмущенного движения. а—апериодическое движение устойчивого самолета; б—колебательное движение устойчивого самолета; в — колебательное движение неустойчивого самолета; г-апериодическое движение неустойчивого самолета. |
В случае апериодического движения о>=0 изменение любого параметра описывается формулой
8 х = х — х0 = Аес (13.2)
В этом случае опять при С<0 самолет устойчив, при С>0— неустойчив.
Возмущенное движение самолета складывается из ряда простейших типов движения, которые в реальном движении накладываются друг на друга и чистота этих типов нарушается. Иногда по первым этапам движения легко спутать его слагающие типы. Например, если складываются быстро затухающее колебательное движение с медленно затухающим апериодическим, вначале может получиться движение с одним-двумя колебаниями, пока колебательное движение не затухнет настолько, что останется одно апериодическое.
Теоретический анализ показывает, что при малых возмущениях боковое движение самолета, характеризуемое параметрами 3 (угол скольжения), у (угол крена), ^ (угол рысканья), ыу (угловая скорость рысканья) и о* (угловая скорость крена) отделяется от продольного движения, характеризуемого параметрами V (скорость самолета), а (угол атаки), 0 (угол тангажа) и (угловая скорость тгнгажа). Поэтому можно говорить отдельно о продольном движении (продольная устойчивость и управляемость) и о боковом движении (боковая устойчивость и управляемость).
Следует различать устойчивость при зажатом управлении, когда летчик держит органы управления (рули и элероны) неподвижно, и устойчивость при брошенном управлении, когда летчик не препятствует движению органов управления.
Под управляемостью понимается способность самолета переходить на дру г ой реж им полета при активном действии летчика. Эта способность характеризуется, во-первых, величиной усилия, которое необходимо приложить к органам управления (ручке, штурвалу, педалям), и, во-вторых, быстротой перехода от одного режима к другому.