Сторінка 12 з 23
Поздовжньої статичної СТІЙКІСТЬ ПО ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ
Поздовжня статична стійкість по перевантаженню - етоспособность літака створювати статичні моменти, спрямовані на відновлення початкового кута атаки (перевантаження).
З визначення випливає, що стійкий по перевантаженню літак має прагнення в перший момент після обурення відновити кут атаки н прямолінійність польоту-руху.
З'ясуємо умови, при яких літак буде стійкий по перевантаженню (Рис. 19). При випадковому збільшенні кута атаки (наприклад, при впливі вертикального пориву вітру) виникає неврівноважена підйомна сила D Y. прикладена в фокусі літака. Подальша поведінка літака буде залежати від взаємного розташування фокуса і центру тяжіння.
При розташуванні фокуса позаду центру ваги літака збільшення кута атаки приводить до появи стабілізуючого моменту (пікіруючого), під дією якого виник під час обурення додатковий кут атаки Da зменшується і літак прагне повернутися в початковий режим. В цьому випадку літак в поздовжньому відношенні статично стійкий по перевантаженню. Це характерно для Як-52 і Як-55.
При розташуванні фокуса попереду центра ваги літака збільшення кута атаки приводить до появи дестабілізуючого (кабрірующего) моменту, під дією якого додатковий кут атаки Da зростає ще більше. Літак буде збільшувати кут атаки і перевантаження до виходу на режим звалювання. В цьому випадку літак в поздовжньому відношенні нестійкий по перевантаженню.
Таким чином, умовою поздовжньої статичної стійкості літака з перевантаження є умова розташування фокуса літака позаду його центра ваги.
Мал. 19 До поясненню поздовжньої статичної стійкості літака з перевантаження
Як видно з Рис. 19, величина неврівноваженого стабілізуючого моменту пропорційна відстані між фокусом і центром ваги літака:
або в безрозмірних коефіцієнтах:
При зменшенні величини стійкість літака з перевантаження зменшується; при т. е. коли центр ваги збігається з фокусом, літак стає нейтральним.
Центрування, при якій центр ваги літака збігається з фокусом літака, називається нейтральною або критичною.
Різниця між нейтральною центровкой (фокусом) і фактичної центровкой називається запасом центрування або запасом поздовжньої статичної стійкості по перевантаженню.
Якщо центрування літака більше нейтральної, то літак стає нестійким по перевантаженню, що неприпустимо. Тому при першій-ліпшій нагоді завантаження центр ваги літака повинен знаходитися попереду фокуса, т. Е. Літак повинен мати певний мінімальний запас центрування на стійкість, виходячи з якого призначається гранично задня і гранично передня експлуатаційні центрування.
Гранично задня експлуатаційна центрування вибирається з умови, щоб запас стійкості по перевантаженню був достатнім (3. 4% САХ для маневрених літаків, а для навчальних і важких літаків - не менше 10% САХ).
У літака Як-52 гранично допустима задня центрування становить 25% САХ, а гранично передня допустима центрування-17% САХ. У літака Як-55 гранично передня допустима експлуатаційна центрування становить 27% САХ, гранично задня-31,5% САХ (в тренувальному варіанті) і відповідно 25% САХ і 31,5% САХ в перегінний варіанті.
Результатами льотних випробувань розглянутих літаків встановлено, що поздовжня статична стійкість по перевантаженню в усьому діапазоні швидкостей і висот польоту, з затиснутою і вільної ручкою управління, хороша.
Запас статичної стійкості по перевантаженню при зафіксованому управлінні становить для обох літаків в середньому не менше 10%.
При звільненому управлінні (ручка кинута) запас статичної стійкості літаків Як-52 і Як-55 з перевантаження менше (на 3. 5% САХ), ніж при зафіксованому управлінні (ручка управління затиснута).
Це пояснюється тим, що при випадковій зміні кута атаки крила вільний кермо управління встановлюється по потоку і не бере участі в створенні збільшення підйомної сили горизонтального оперення, величина якого зменшується. Тому зменшується зсув аеродинамічного фокуса назад.
При збільшенні швидкості польоту по приладу більше 360 км / ч нейтральна центрування (фокус) збільшується на 2. 3% САХ, що підвищує запас поздовжньої статичної стійкості по перевантаженню.
Це збільшення пояснюється наступним. З ростом швидкості польоту по приладу при випадковому зростанні кута атаки збільшуються изгибающие деформації фюзеляжу, при цьому верхня його частина коротшає, а троса управління кермом висоти своєї довжини не змінюють. Це призводить до відхилення керма висоти вниз. Приріст підйомної сили горизонтального оперення зростає, викликаючи тим самим зрушення аеродинамічного фокуса назад.
Поздовжня динамічна стійкість літака або характер поздовжнього короткопериодического руху визначається співвідношенням між статичними і динамічними моментами.
Залежно від ступеня деформування поздовжнє короткоперіодичних рух може мати апериодический або частіше періодичний (коливальний) характер. При слабкому деформації коливання літака будуть затухати повільно і буде потрібно багато часу для відновлення рівноваги.
Але і при надмірно великому демпфіруванні або недостатньої статичної стійкості літака повернення в стан рівноваги також затягується, хоча коливань не буде.
Поздовжня динамічна стійкість літака характеризує коефіцієнт загасання поздовжніх коливань.
Мал. 20. Характеристики поздовжньої динамічної стійкості літаків Як-52 і Як-55 з затиснутою ручкою управління
Розглянемо характеристики короткопериодического руху літаків Як-52 і Як-55 в горизонтальному польоті на висоті Н = 500 м із затиснутою ручкою управління при наступних даних літаків:
Як-52 - G = 1290 кгс, центрування 25% САХ;
Як-55 - центрування 25% САХ, G = 870 кгс (Рис. 20).
З графіків рисунка видно, що в діапазоні швидкостей польоту від 150 до 360 км / год загасання коливань на половину зменшується. Це визначає досить хорошу динамічну стійкість літаків Як-52 і Як-55.
Наведені характеристики короткопериодического руху дозволяють зробити висновок про те, що тривалий горизонтальний політ на літаках Як-52 і Як-55 у всьому діапазоні швидкостей і висот не стомлює.
Але внаслідок малої ваги літаків в сильну "бовтанку" льотчику доводиться прикладати певні зусилля для утримання літака в заданому режимі польоту.