ДИНАМЦКА ПРОДОЛЬНОГО* ДВИЖЕНИЯ 1.3.1. Общие понятия и определения
В предыдущем разделе мы рассмотрели понятие о статической устойчивости. В обычном полете пилот выполняет маневры, на аппарат действуют порывы ветра, меняется режим работы двигателя, вследствие чего режим установившегося прямолинейного движения встречается редко. Отсюда понятна важность изучения неустановнв — шихся движений, в том числе, при переходе из одного режима в другой. При анализе динамики продольного движения следует учитывать момент демпфирования.
Появление этого момента можно объяснить следующим образом. Если аппарат имеет угловую скорость cuz, to на поступательное движение аппарата накладывается вращательное относительно его центра масс. Если в отсутствий вращения все части аппарата имели одинаковую скорость движения относительно воздуха, то при его вращении каждая часть крыла, удаленная от осн вращения на расстоянии х, получит дополнительную скорость V0Kp — — cot * х. Чем дальше удалена часть крыла от оси вращения, тем больше дополнительная скорость. Эта скорость вызывает появление дополнительных нормальных СИЛ на одной части крыла, направленных в одйу сторону, а на другой части — в другую сторону. Пара сил создает момент Мх — 2 • Y * х. Как видно из рисунка, этот момент направлен против вращения, Действует при наличии угловой скорости си* и пропорционален ей.
Обычно момент демпфирования выражается через коэффициент демпфирования
Мгдемф *“ * о)х.
Коэффициент тхх летательного аппарата определяют в аэродинамических трубах на специальных установках.
Рассмотрим движение дельтаплана при отклонении («даче») ручки управления. Пусть дельтаплан совершает установившийся полет с некоторой скоростью У, при этом он сбалансирован на угле атаки а/. Пилот отклоняет ручку управления «на себя», при этом центровка смещается вперед, и ее новому положению соответствует кривая 2 и новое значение балансировочного угла атаки az.
Так как угол атаки мгновенно не изменится, то на исходном угле атаки появляется пикирующий момент mt2t под действием которого дельтаплан начинает опускать нос и увеличивать скорость, стремясь к новой балансировочной тачке а2. В момент достижения аз вращающий момент равен нулю, а угловая скорость максимальная. Аппарат продолжает вращаться по инерцни и выходит на меньшие углы атаки, где на него уже действует момент на кабрирование, замедляющий вращение. Если положительный продольный момент достаточен для полного прекращения вращения, то под действием несбалансированного положительного момента дельтаплан начнет вращаться в обратную сторону, поднимая нос, и весь процесс повторяется в обратном порядке. Таким образом, дельтаплан совершает колебательные движения относительно балансировочного угла атаки подобно тому, как это делает маятник. Эти колебания быстро затухают из-за демпфирующего момента, Направленного против его вращения.
1 — динамически устойчивый дельтаплан;
2 — динамически неустойчивый дельтаплан
Так ведет себя аппарат имеющий удовлетворительнь характеристики продольной у — тойчивости.
?
Наконец, возможен ещ один вид переходного процесса Если аппарат имеет продольную динамическую неустойчивость, т амплитуда колебаний будет не уменьшаться со временем, а нарастать (кривая 2), пока не выйдет за пределы установленных ограничений. Это, так называемая, раскачка летательного аппарата. В случае апериодической неустойчивости угол атаки будет все врем уменьшаться (кривая 4), пока аппарат также не выйдет за предел установленных ограничений.
Таким образом, летательный аппарат называется динамнческ устойчивым, если изменение параметров со временем стремится нулю.