Поперечная устойчивость самолета

Способность самолета без вмешательства летчика восстанавливать в полете первоначальное состояние поперечного равновесия называется поперечной устойчивостью.

Если под влиянием внешнего воздействия поперечное равновесие нарушается и самолет кренится, на полукрыльях происходит изменение углов атаки.

При вращении самолета вокруг продольной осиоx₁ на опускающемся крыле углы атаки увеличиваются, а на поднимающемся - уменьшаются (рис.13.6). Тогда на поднимающемся крыле подъемная сила У_ПОД будет меньше, а на опускающемся больше:

Результирующая подъемных сил Y', действуя на плечо а, создаст тормозящий (демпфирующий) момент М_Х._демпф, препятствующий дальнейшему увеличению угла крена. Как только вращение (кренение) прекращается, прекращается и действие этого момента. Восстановить исходное поперечное равновесие демпфирующий момент не может.

Вращение самолета прекратится, и он останется накрененным на некоторый угол g (рис. 13.7).

Рис.13.6 Схема сил, действующих на самолет при его вращении относительно оси Х

Рис. 13.7 Восстановление поперечного равновесия при скольжении самолета

Самолет начинает скользить на опущенное крыло под воздействием силы Z_СК - составляющей силы веса и подъемной силы (Рис. 13.7,а).

При полете со скольжением обтекание полукрыльев и распределение давления на них изменяется. На опущенном полукрыле условия обтекания лучше, а на поднятом, из-за аэродинамического затенения, хуже. Поэтому на опущенном крыле подъемная сила создается больше, чем на поднятом (У_оп > У_под).

Результирующая подъемная сила У’, действуя на плече а относительно центра тяжести, создаст восстанавливающий момент М_ВОСТ (Рис. 13.7,б).

Таким образом, поперечная устойчивость обеспечивается самим крылом за счет скольжения.

Величина восстанавливающего момента, степень устойчивости зависят от:

-площади крыла,

-угла поперечного «V»,

-стреловидности, удлинения крыла,

-от площади вертикального оперения.

Рис. 13.8 Влияние угла поперечного V на поперечную устойчивость самолета

Угол поперечного «V» крыла имеет большое значение для поперечной устойчивости самолета. Как видно из рис.13.8, полукрылья обтекаются боковым потоком воздуха под различными углами атаки.

При скольжении у опущенного полукрыла угол атаки дополнительно увеличивается по сравнением с поднятым полукрылом. Произойдет увеличение подъемной силы на опущенном крыле и уменьшение на поднятом.

У современных самолетов с прямыми и трапециевидными крыльями угол поперечного «V» находится в пределах от 0 до +7°.

Стреловидность крыла увеличивает поперечную устойчивость самолета. Появляется дополнительный восстанавливающий момент за счет стреловидности. Однако у самолетов с крылом прямой стреловидности поперечная устойчивость может возрасти настолько, что станет излишней. Это ухудшает управляемость и может вызвать так называемую колебательную неустойчивость. По этой причине у самолетов со стреловидным крылом угол поперечного «V» делают отрицательным (до -5°).

Удлинение крыла. Чем больше удлинение крыла, тем на большем плече будет действовать подъемная сила Укр, тем больше восстанавливающий момент, следовательно, лучше поперечная устойчивость самолета.

Также на поперечную устойчивость оказывают влияние боковые поверхности фюзеляжа, вертикального оперения. Это положительно отразится на поперечной устойчивости, особенно у самолетов с нижним и средним расположением крыла.