Расслабленная стабильность
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( июнь 2009 г. ) |
В авиации говорят, что самолет имеет ослабленную устойчивость , если он имеет низкую или отрицательную устойчивость . [1] [2]
Самолет с отрицательной устойчивостью будет иметь тенденцию самопроизвольно изменять углы тангажа и крена . Самолет с отрицательной устойчивостью нельзя балансировать для поддержания определенного положения , и при нарушении тангажа или крена он будет продолжать крениться или крениться в направлении возмущения с постоянно возрастающей скоростью.
Это можно противопоставить поведению самолета с положительной устойчивостью, который можно настроить для полета в определенном положении, которое он будет продолжать поддерживать в отсутствие управляющего воздействия, и, если его возмутить, будет совершать колебания простые гармонические . уменьшение масштаба вокруг и, в конечном итоге, возвращение к урезанному положению. [ нужна ссылка ] Положительно устойчивый самолет также будет сопротивляться любому движению крена. Cessna 152 является примером стабильного самолета. Точно так же самолет с нейтральной устойчивостью не вернется в исходное положение без команды управления, а будет продолжать катиться или наклоняться с постоянной (ни возрастающей, ни уменьшающейся) скоростью. [ нужна ссылка ]
Ранний самолет
[ редактировать ]Ранние попытки полета на самолетах тяжелее воздуха были отмечены иной концепцией устойчивости, чем та, которая используется сегодня. Большинство исследователей в области авиации рассматривали полет так, как если бы он не сильно отличался от передвижения по поверхности, за исключением того, что поверхность была приподнята. корабля Они думали об изменении направления с помощью руля , чтобы летательный аппарат оставался в воздухе практически ровно, как это делал автомобиль или корабль на поверхности. Идея намеренно наклониться или перевернуться в сторону либо казалась нежелательной, либо не приходила им в голову. [3]
Некоторые из этих ранних исследователей, в том числе Лэнгли , Шанют , а позже Сантос-Дюмон и братья Вуазен , искали идеал «врожденной устойчивости» в очень сильном смысле, полагая, что летательный аппарат должен быть сконструирован таким образом, чтобы автоматически перекатываться в горизонтальное ( боковое) положение. ) положение после любого возмущения. Они добились этого с помощью сотовых крыльев Харгрейва (крылья с коробчатой структурой, включая вертикальные панели) и сильно двугранных крыльев. В большинстве случаев они не включали в себя никаких средств, позволяющих пилоту контролировать крен самолета. [4] [ нужна страница ] — они могли управлять только рулем высоты и рулем направления. Непредсказуемый эффект заключался в том, что самолет стало очень трудно повернуть, не перекатываясь. [4] [ нужна страница ] [5] При приземлении на них также сильно повлияли боковые порывы ветра и боковой ветер. [ нужна ссылка ]
Братья Райт в 1903 году сконструировали свой первый флаер с двигателем с угловыми (опущенными) крыльями, которые по своей природе нестабильны. Они показали, что пилот может сохранять контроль над боковым креном, и для летательного аппарата это был хороший способ развернуться — « крениться » или «наклоняться» в повороте, как птица или как человек, едущий на велосипеде. [6] Не менее важно и то, что этот метод позволит восстановиться, когда ветер наклонит машину в сторону. Хотя он использовался в 1903 году, он не стал широко известен в Европе до августа 1908 года, когда Уилбур Райт продемонстрировал европейским авиаторам важность скоординированного использования руля высоты, руля направления и управления креном для выполнения эффективных разворотов. [ нужна ссылка ]
Вертикальное положение крыла
[ редактировать ]Вертикальное расположение крыла изменяет устойчивость самолета по крену.
- Самолет с «высоким» расположением крыла (т.е. установленным сверху фюзеляжа) имеет более высокую устойчивость по крену. Например, Cessna 152 .
- Самолет с «низким» крылом (т.е. под фюзеляжем) имеет меньшую устойчивость по крену. Пайпер Пауни использует «низкое» крыло.
Нестабильный самолет
[ редактировать ]
Современные военные самолеты, особенно малозаметные (« стелс ») конструкции, часто демонстрируют нестабильность из-за своей формы. Например, Lockheed . F-117 Nighthawk использует весьма нетрадиционную форму фюзеляжа и крыла, чтобы уменьшить его радиолокационное сечение и позволить ему преодолевать средства ПВО с относительной безнаказанностью Однако плоские грани конструкции снижают ее устойчивость до такой степени, что компьютеризированная электродистанционная система управления. для ее полета требуется [7]
Конструкции с ослабленной устойчивостью не ограничиваются военными самолетами. McDonnell Douglas MD-11 имеет конструкцию нейтральной устойчивости, реализованную для экономии топлива. продольной устойчивости (LSAS Чтобы обеспечить устойчивость и безопасный полет, была введена система повышения ), которая компенсирует довольно короткий горизонтальный стабилизатор MD-11 и гарантирует сохранение устойчивости самолета. [8] Однако были инциденты, когда ослабленная устойчивость MD-11 приводила к «сбою в полете». [9]
Намеренная нестабильность
[ редактировать ]
Многие современные истребители часто используют элементы конструкции, которые снижают устойчивость ради увеличения маневренности . Большая стабильность приводит к меньшему авторитету поверхности управления; следовательно, менее стабильная конструкция будет быстрее реагировать на управляющие входы. Это очень востребовано в конструкции истребителей.
Менее устойчивому самолету требуются меньшие отклонения органов управления для начала маневрирования; следовательно, напряжения, вызываемые сопротивлением и поверхностью управления, будут уменьшены, а отзывчивость самолета будет улучшена. Поскольку эти характеристики обычно затрудняют или делают невозможным управление пилотом, искусственная устойчивость обычно обеспечивается с использованием компьютеров, сервоприводов и датчиков как частей электродистанционной системы управления. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Цитаты
[ редактировать ]- ^ Нгуен, LT; Огберн, Мэн; Гилберт, WP; Киблер, К.С.; Браун, ПВ; Дил, Польша (1 декабря 1979 г.). «Исследование на симуляторе характеристик сваливания/после сваливания самолета-истребителя с ослабленной продольной статической устойчивостью. Технический документ НАСА 1538» . Технические публикации НАСА (19800005879). НАСА: 1 . Проверено 6 июля 2022 г.
- ^ Вильгельм, Кнут; Шафранек, Дитер (октябрь 1986 г.). «Управляемые качества транспортных самолетов при заходе на посадку с расслабленной статической устойчивостью» . Журнал самолетов . 23 (10): 756–762. дои : 10.2514/3.45377 . ISSN 0021-8669 . Проверено 6 июля 2022 г.
- ^ Крауч 2003 , стр. 167–168.
- ^ Перейти обратно: а б с Виллар, Генри Серрано (2002). Контакт!: история первых авиаторов . Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications. стр. 39–53. ISBN 978-0-486-42327-2 .
- ^ Перейти обратно: а б Летчер, Пирс (2003). Эксцентричная Франция: путеводитель Брэдта по безумной, волшебной и чудесной Франции . Чалфонт-Сент-Питер, Англия: Путеводители Брэдта. стр. 38–39 . ISBN 978-1-84162-068-8 .
- ^ Тобин 2004 , стр. 70.
- ^ Абзуг, Малькольм; Ларраби, Э. Юджин (2002). Устойчивость и управление самолетом: история технологий, сделавших авиацию возможной (2-е изд.). Кембридж [ua]: Cambridge Univ. Нажимать. стр. 335–337. ISBN 978-0-521-80992-4 .
- ^ «Влияние большой высоты и центра тяжести на характеристики управляемости коммерческих самолетов со стреловидным крылом» . Журнал Аэро . 1 (2). Боинг . Проверено 29 июня 2022 г.
- ^ Пастор, Энди (24 марта 2009 г.). «У FedEx Jet проблемы с контролем» . ВСЖ . Проверено 1 октября 2015 г.
Общие и цитируемые ссылки
[ редактировать ]- Крауч, Том Д. (2003). Мальчики епископа: жизнь Уилбура и Орвилла Райтов . Нью-Йорк: WW Norton & Co. ISBN 978-0-393-30695-8 .
- Тобин, Джеймс (2004). Покорить воздух: братья Райт и великая гонка за полетом . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 978-0-7432-5536-3 .