Поперечная устойчивость на больших углах атаки

Рисунок 13.9 Изменение коэффициента Су при нарушении поперечного равновесия на различных углах атаки

С увеличением угла атаки поперечная устойчивость ухудшается и на углах атаки, близких к критическому, самолет теряет способность самостоятельно восстанавливать нарушенное равновесие. Как видно из Рисунок 13.9, если самолет летит на малых углах атаки (на большой скорости), то разность подъемных сил полукрыльев наибольшая, изменение подъемной силы у обоих крыльев примерно одинаково.

При полете на углах атаки, близких к критическому, разность подъемных сил полукрыльев становится значительно меньше и даже стремится к нулю. Подъемная сила опускающегося крыла может быть даже меньше исходной. Самолет будет интенсивно крениться.

При полете на углах атаки, близких к критическому, при накренении появляется срыв потока на опускающемся крыле, что может привести к сваливанию самолета на крыло.

У стреловидных крыльев срыв потока начинается раньше, чем у нестреловидных, и сосредоточивается на концах крыла. Поэтому стреловидность крыла ухудшает поперечную устойчивость на больших углах атаки.

Для улучшения поперечной устойчивости на больших углах атаки применяются аэродинамическая и геометрическая крутка крыла, аэродинамические гребни.

Аэродинамическая крутка. У аэродинамически закрученных крыльев на концах применяют более несущие профили с большим значением Су_макс. Благодаря этому концевой срыв на больших углах атаки наступает позже.

Геометрическая крутка крыла выполняется таким образом, что установочные углы уменьшаются по мере приближения к концам крыла. Поэтому концевой срыв потока у закрученного крыла возникает позже.

Аэродинамические гребни препятствуют перетеканию воздушного потока от фюзеляжа к концевым сечениям крыла, затягивая начало концевого срыва, способствуют улучшению поперечной устойчивости самолета на больших углах атаки.

Путевая устойчивость самолета

Способность самолета без вмешательства летчика восстанавливать первоначальное состояние путевого равновесия называется путевой устойчивостью.

Предположим, что под действием внешних возмущений самолет повернется относительно вертикальной осиоy₁ на некоторый угол рыскания. При этом будет нарушена симметрия обтекания самолета, возникает боковая обдувка (Рисунок13.10.б).

Рисунок13.10 Восстановление путевого равновесия

В результате воздействия воздушного потока на боковую поверхность фюзеляжа и на вертикальное оперение появятся боковые силы Р, которые создадут момент, направленный на возвращение самолета в исходное положение.

Величина восстанавливающего момента М_восст зависит от:

-площади вертикального оперения;

-носовой и хвостовой части фюзеляжа;

-центровки самолета;

-стреловидности крыла.

Восстанавливающий момент самолета определяется по формуле:

Момент от аэродинамической силы носовой части фюзеляжа Р_нос.ф будет уменьшать восстанавливающий момент, а хвостовой Р_хв.ф – увеличивать.

-Основная доля восстанавливающего момента приходится на вертикальное оперение от боковой силы Р_во. Благодаря вертикальному оперению самолет, подобно флюгеру, стремится стать по потоку и самостоятельно восстановить нарушенное равновесие. Поэтому путевую устойчивость называют флюгерной.

-Большая длина носовой части фюзеляжа современных самолетов ухудшает путевую устойчивость, поэтому вертикальное оперение таких самолетов имеет увеличенные размеры.

-Увеличение длины хвостовой части фюзеляжа улучшает путевую устойчивость, так как увеличивается восстанавливающий момент за счет плеча l_в.о боковой силы вертикального оперения Р_во.

-Смещение центровки самолета вперед равносильно увеличению длины хвостовой части фюзеляжа.

-Стреловидность крыла оказывает положительное влияние на путевую устойчивость самолета. На Рисунок 13.11 видно, что при скольжении стреловидного крыла с угломна вынесенном вперед полукрыле лобовое сопротивление станет больше, чем на другом (Х_Л>Х_ПР). Возникает дополнительный восстанавливающий момент крыла:

Му_ВОС = Х_ЛЕВ ·α – Х_ПР · b .

Рисунок 13.11 Влияние стреловидности на путевую устойчивость

Выводы:

-Путевая и поперечная устойчивость связаны между собой и объединены в понятие боковой устойчивости;

-Поперечная устойчивость самолета обеспечивается крылом. Путевая устойчивость самолета обеспечивается благодаря удлинению хвостовой части фюзеляжа и наличию вертикального оперения.

-Запас боковой устойчивости зависит от геометрических характеристик крыла и самолета, центровки, а также от величины угла атаки и скорости полета.

Задача 1: Нарисуйте схему действия на самолёт продольного востанавливающего момента.

Задача 2: Необходимо уменьшить продольную устойчивость самолёта. Как для этого нужно изменить площадь крыла, стреловидность крыла, угол поперечного «V» крыла?

Занятие №25