3.1.4. Путевая устойчивость

Путевая устойчивость - это устойчивость в горизонтальной плоскости xaozа относительно оси yа по углу скольжения β , который еще называют углом рыскания, см. рис. 40.

Для обеспечения путевой устойчивости служит вертикальное оперение, и здесь мы имеем почти полную флюгерную аналогию. При случайном возмущении на киле образуется восстанавливающая сила ΔZВО , которая возвращает самолёт в исходное положение. Условие устойчивости здесь

Если равнодействующая приращений сил ΔZBО на киле не проходит через центр масс, то при восстановлении равновесия моментов относительно оси уа вызывается ещё и

Рис. 40. крен самолёта, то есть вращение вокруг оси ха, см. рис. 40.

Другими словами, путевая устойчивость самолёта связана с его поперечной устойчивостью.

Для частичной или полной компенсации момента крена от вертикального оперения крыльям придают угол Ψ поперечного «V», см. рис. 40. Положительный угол поперечного «V» увеличивает поперечную устойчивость, а отрицательное «V», то есть «V» перевернутое - уменьшает.

С понятием устойчивости тесно связано понятие управляемости. Если самолёт слишком устойчив, то для вывода его из состояния равновесия с целью совершения манёвра приходится создавать большие силы, что несомненно ухудшает управляемость.

67

3.2. Органы и методы управления самолётом

Для изменения траектории движения самолёта в полёте нужно изменять действующие на него силы и моменты. Устройства, которые создают дополнительные силы и моменты для управления движением самолёта, называются органами управления. Органы управления обеспечивают продольное (относительно оси z), поперечное (относительно оси x) и путевое (относительно оси y) управление. Создание управляющих сил связано с изменением положения в потоке рулевых поверхностей, шарнирно подвешенных к неподвижной части конструкции, см. рис. 17 на стр.

30.

Продольное управление осуществляется рулём высоты, который крепится к неподвижному или подвижному стабилизатору. Отклонением органов продольного управления в полёте изменяется аэродинамическая сила на горизонтальном оперении, что приводит к вращению самолёта вокруг оси z и, как следствие, к изменению угла атаки крыла.

Поперечное управление обеспечивается элеронами, установленными на задней кромке концов крыла. Элероны на правой и левой консоли крыла всегда отклоняются в противоположные стороны и за счёт противоположного изменения подъёмной силы консолей крыла создают момент крена вокруг оси x самолёта. На стреловидных крыльях большого удлинения эффективность элеронов падает - это связано с развитием концевых срывов на крыле, а также большими деформациями кручения крыла при отклонении элеронов. Для сохранения эффективности элеронов на верхней поверхности крыла устанавливаются интерцепторы, которые при отклонении элерона вверх для создания отрицательной подъёмной силы (-ΔY) отклоняются в ту же сторону, вызывают срыв потока на некотором участке крыла и дают дополнительную силу крена. При отклонении элерона вниз для создания положительной подъёмной силы (+ΔY) интерцептор прижат к крылу и не отклоняется.

Путевое управление самолётом (вращение вокруг оси y) обеспечивается рулём направления, который шарнирно подвешивается на киле.

68

Отклонения рулевых поверхностей в полёте можно разделить на балансировочные, маневренные и демпфирующие.

Балансировочные отклонения обеспечивают уравновешивание всех действующих на самолёт сил и моментов, что является необходимым условием для выполнения длительного полёта самолёта.

Маневренные отклонения рулей создают неуравновешенные аэродинамические силы и моменты, которые вызывают выполнение самолётом того или иного манёвра.

Демпфирующие отклонения имеют точкой отсчёта балансировочное положение рулей и парируют возмущения движения, возникающие при полёте в неспокойном воздухе.

Система управления современным пассажирским самолётом представляет собой комплекс электронно-вычислительных, электрических, гидравлических и механических устройств, обеспечивающих:

пилотирование самолёта (изменение траекторий полёта) лётчиком в неавтоматическом и полуавтоматическом режимах;

автоматическое управление самолётом на режимах и этапах полёта, предусмотренных тактико-техническими требованиями;

создание достаточной энергии (мощности) для отклонения органов управления;

реализацию заданных характеристик устойчивости и управляемости самолёта;

стабилизацию установленных режимов полёта;

повышение безопасности полёта путём своевременного оповещения экипажа о подходе к опасным режимам полёта по скорости, высоте, вертикальной скорости, перегрузке, углам атаки, скольжения и крена и другим параметрам; а также выдача команд на отклонение органов управления, препятствующих выходу на эти режимы.

То есть, система управления должна помогать лётчику вести самолёт, а при необходимости, корректировать его действия.

69

3.2.1. Командные посты управления

Командные посты управления представляют собой рычаги управления, установленные в кабине экипажа, с помощью которых лётчик отклоняет органы управления - рулевые поверхности или просто рули. Ручное управление служит для отклонения органов продольного и поперечного управления (руля высоты и элеронов), а ножное – для отклонения органов путевого управления (руля направления).

В качестве ручного управления на гражданских самолётах используется штурвальная колонка, см. рис. 41.

Рис. 41. Штурвальная колонка.

Отклонение колонки "вперед-назад" управляет рулём высоты или цельноповоротным стабилизатором. Отклонение колонки «вперед – от себя» отклоняет руль высоты вниз и происходит движение самолёта на пикирование – самолёт опускает нос. Отклонение колонки «назад – на себя» отклоняет руль высоты вверх и происходит движение самолёта на кабрирование – самолёт поднимает нос. Поворот штурвала отклоняет элероны, и создает крен самолёта в сторону вращения штурвала.

70

Независимость управления элеронами и рулём высоты обеспечивается выводом проводки управления от штурвала строго по оси вращения самой колонки. В этом случае отклонение штурвала не вызывает поступательного движения проводки к элеронам, а только её закручивание. Для тросовой проводки это не вызывает в ней дополнительных усилий, а жёсткая проводка на этой оси имеет универсальный шарнир (кардан).

Посты ножного управления выполняют в виде педалей,

закрепленных на горизонтально или вертикально расположенных рычагах.

Пример педалей с горизонтальными рычагами показан на рис. 42. В состав поста ножного управления обязательно входит рычажно-параллелограммный механизм, который обеспечивает поступательное движение педали и ступни лётчика без их разворачивания. К основному горизонтальному рычагу присоединяется проводка управления рулём направления. Для регулировки по росту подножки педалей переставляются относительно рычажного механизма и стопорятся специальными фиксаторами.

Рис. 42. Педали с горизонтальными рычагами.

Педали с вертикальными рычагами выполняются в виде качающихся рычагов с горизонтальной осью вращения, которая располагается вверху или внизу. В таких педалях подножка для ступни может поворачиваться и лётчик нажатием носка ступни на верхнюю часть педали передает усилие на тормозной редукционный клапан, вызывая торможение колёс шасси. На рис.

71