Приборы, контролирующие режим полета

О скорости самолета судят по показаниям указателя скорости. Прибор этот показывает так называемую воздушную скорость, т. е. скорость самолета относительно воздуха. Как будет указано в дальнейшем, этот же прибор косвенным образом дает возможность судить о продольном равновесии самолета и, следовательно, о величине угла атаки. Высоту полета показывает высотомер, а скорость подъема или снижения — вариометр.

Курс самолета контролируется с помощью компасов и указателя поворота. Последний сигнализирует о наличии отклонения самолета от прямолинейного полета, т. е. об изменении курса. Поперечное равновесие самолета зависит от угла поперечного крена. При прямолинейном полете поперечный крен вызывает боковое скольжение (фиг. 7).

Фиг. 7. Прямолинейный полет: а — без крена; б — с креном; γ — угол абсолютного поперечного крена

При криволинейном полете (фиг. 8), например, при развороте, инерционные силы могут вызвать вираж со скольжением. Если при развороте самолета равнодействующая силы тяжести и центробежной силы, направленная по кажущейся вертикали, совпадает с прямой, перпендикулярной к плоскости крыльев (см. фиг. 7, б), то имеет место правильный вираж. Если же кажущаяся вертикаль отклонена от этой прямой, то будет наружное или внутреннее скольжение.

Рис. 8. Разворот самолета: а — правильный левый разворот; б — левый разворот со скольжением; r — радиус разворота; ω — угловая скорость поворота; γ - угол абсолютного поперечного крена; γ_o - угол между кажущейся и истинной вертикалью; γ₁ = γ - γ₀ - угол относительного поперечного крена

Поперечное равновесие у самолета контролируется указателем скольжения.

Направление полета можно определить либо по видимым ориентирам, либо с помощью различных компасов, либо с помощью радиосредств, имеющихся на борту самолета. Во время полета экипаж самолета непрерывно пользуется приборами и судит о положении самолета по их показаниям.

Особенно большое значение пилотажные авиационные приборы имеют в полете без видимости внешних ориентиров, когда человеческий организм подвергается действию инерционных усилий, и летчик легко теряет представление о действительном положении самолета в пространстве. В этом случае выявляется несовершенство органов равновесия человека. Если, например, самолет летит без видимости внешних ориентиров со скоростью V и совершает неправильный левый вираж с радиусом r и угловой скоростью поворота ω, то центробежная сила F, прижимающая летчика к правому борту, определится уравнением F = mV²/r = mV ω, где т — масса летчика.

Так как летчик не чувствует поворота и считает, что самолет летит прямолинейно, то он придет к выводу, что самолет накренился вправо, и его необходимо выровнять; при этом он будет его выравнивать не относительно истинной, а относительно кажущейся вертикали (фиг. 8, б). В результате самолет накренится влево и перейдет в правильный вираж (фиг. 9).

Рис. 9. Вираж самолета: а – без поперечного крена, б – с креном на угол γ

Мощность, необходимая для виража, превышает мощность, необходимую для прямолинейного полета, поэтому самолет начнет терять скорость. При наличии на самолете указателя поворота и указателя скольжения летчик сразу обнаружит переход от прямолинейного полета к правильному или неправильному виражу и сумеет возвратить самолет в нужное положение относительно земли.

Компас, высотомер, вариометр, указатель скорости, указатель скольжения и указатель поворота позволяют летчику косвенными методами судить о положении самолета относительно земли. Поперечный крен определяется по указателю поворота и указателю скольжения, продольный крен — по указателю скорости и вариометру.

Если при неизменной скорости самолета изменилась вертикальная скорость, то изменится угол атаки и угол тангажа самолета.

Однако косвенный метод определения положения самолета значительно затрудняет пилотирование и требует большого напряжения от летчика.

Кроме того, указатель скорости и вариометр в качестве указателей продольного положения самолета дают показания с большим запаздыванием, а показания магнитного компаса в условиях болтанки нестабильны. Поэтому были созданы приборы, свободные от перечисленных недостатков и дающие возможность непосредственно и точно определять углы продольного и поперечного наклона и курс самолета.

Такими приборами являются гироскопические приборы, устанавливаемые в настоящее время на всех самолетах. К ним относятся: авиагоризонт, гирополукомпас, гиромагнитный компас и т. д.

Работа летчика на самолете, оснащенном этими приборами, в полете без видимости ориентиров сводится к наблюдению за приборами и к управлению рулями самолета Это чисто механическая, однообразная, но очень утомительная работа.

На самолете, оборудованном автопилотом, летчик значительно разгружается, и работа его становится менее утомительной. Однако простейшим автопилотом можно пользоваться только при прямолинейном равномерном горизонтальном полете; более сложные, так называемые программные автопилоты, управляющие взлетом, посадкой или эволюциями самолета, устанавливаются только на специальных самолетах.

Маневрирование самолета, связанное с изменением его скорости по величине и направлению, называется эволюцией. Сюда относятся: вираж, пикирование, фигуры высшего пилотажа и т. д. При эволюциях самолет движется с различными по величине и направлению ускорениями, следовательно, как на него, так и на приборы, установленные на нем, действуют силы инерции. Для характеристики этих сил обычно пользуются понятием перегрузки.

Перегрузкой (обозначаемой буквой n) называется отношение результирующего ускорения α, с которым перемещается самолет, к ускорению силы тяжести n = α/g.

Большие перегрузки могут пагубно повлиять на организм членов экипажа, на самолет и на приборы. Величина перегрузок контролируется акселерометром.