Особенности устойчивости и управляемости скоростных самолетов

Нарушения равновесия, устойчивости и управляемости при больших числах Маха вызваны проявлением сжимаемости воз­духа и увеличением нагрузок, действующих на самолет.

Затягивание в пикирование свойственно самолетам дозвуковых форм (прямое крыло, толстые профили). Развитие волнового кризиса на крыле вызывает
смещение центра давления назад. От этого появляется пикирующий момент . У некоторых самолетов он настолько велик, что приводит к затягиванию в пикирование (рис. 7.1, а). Меры борьбы с этим явлением сво­дятся к увеличению критического числа Маха М .

Резкое кабрирование свойственно самолетам со стре­ловидным и треугольным крыльями. За счет стреловидности по­граничный слой стекает к концам крыла, что приводит к конце­вым срывам потока на углах атаки . При этом в средней части крыла подъемная сила возрастает, а на концах уменьша­ется, фокус самолета смещается вперед. Если фокус окажется впереди центра масс, то самолет станет неустойчивым. При увеличении угла атаки появляется
дестабилизирующий момент, вызывающий резкое кабрирование (рис. 7.1, б).

Меры борьбы со склонностью самолета к резкому кабрирова­нию состоят в устранении перетекания потока к концам крыла (переменная стреловидность, аэродинамические гребни, аэроди­намическая крутка крыла и т. д.) и в создании большого «запа­са» рулей.

Заклинивание рулей. Увеличение скорости полета при­водит к возрастанию шарнирных моментов. У некоторых самоле­тов это создает впечатление заклинивания рулей (элеронов) и требует применения бустеров (гидроусилителей) в системе уп­равления самолетом.

Обратная реакция по крену заключается в том, что при отклонении руля поворота возникает крен в сторону, противоположную развороту самолета. Такая реакция свойственна только самолетам со стреловидным крылом. Объясняется это тем, что из-за скольжения эффект стреловидности полукрыльев оказывается неодинаковым: меньше — на внешнем (χ – β), больше — на внутреннем( χ + β). Поэтому при полете на скоро­стях, когда число М>M , коэффициент Су_a внешнего крыла оказывается значительно меньше, чем внутреннего (рис. 7.1, в).

«В а л е ж к а» — самопроизвольное кренение самолета при нейтральном положении элеронов. Причиной итого является геометрическая или жесткостная
несимметричность крыла. При больших значениях скоростного напора возникают большие деформации кручения и различия в углах атаки полукрыльев. При полете на больших высотах (больших числах Маха) происходит неодинаковое развитие волнового кризиса.

Для борьбы с «валежкой» увеличивают жесткость конструк­ции, повышают точность производства и ремонта, применяют «доводку». Последняя состоит
в обеспечении направленного воз­действия на спектр обтекания крыла и осуществляется отгибани­ем специальных ножей, вклепанных к его заднюю кромку.

Уменьшение эффек­тивности рулей и эле­ронов. При появлении зон сверхзвуковых скоростей, за­мыкающихся скачком уплот­нения, уменьшаются откло­нения рулей и элеронов, так как в сверхзвуковом потоке изменение давления (возму­щения) против потока не распространяется.

Рис. 7.1. Особенности устойчивости и управляемости

скоростных самолетов

Реверс элеронов — это обратное действие элеронов, возникающее из-за больших упругих деформаций кручения крыла.

Отклонение элерона вызывает появление дополнительной аэродинамической силы . Одновременно перемещается центр давления крыла и возникает
деформация кручения (рис. 7.1, г). Кручение крыла изменяет его, угол атаки, появляется еще одна
аэродина­мическая сила . Направления этих дополнительных сил противоположны.

На малых скоростях полета деформации кручения невелики, и сила

> . При больших скоростях полета скоростных самолетов с тонким крылом возникают большие деформации кручения, сила становится больше , и элероны оказы­вают обратное действие.

Скорость полета, при которой = , называется кри­тической скоростью реверса элеронов и обозначается Vкр.реверса.