При варьировании изменяются соотношения и.Нормальная сила (направленная по ОХ, т. к <0, на рис.23) будет больше по модулю чем . (рис.24а)).

Разность этих сил создает момент относительно OY: , который называется спиральным или перекрестным моментом рыскания.

При вращении ВС относительно OY с угловой скоростью , правое полукрыло имеет большую скорость, а левое – меньшую скорость по отношению к скорости полета и и, например, для малых изображены на рис.24б). Разность этих сил создает момент ,препятствующий (тормозящий) вращение относительно OY и поэтому называется демпфирующим. Пара разностей сил по отношению к создают спиральный момент крена .

3.2 Статическая устойчивость в боковом движении

Различают путевую и поперечную статическую устойчивость с фиксированными и освобожденными органами и рычагами управления.

Путевая (флюгерная) статическая устойчивость – это способность ВС, самостоятельно, без вмешательства пилота в управление, противодействовать (уничтожать, ликвидировать) изменению угла скольжения.

О путевой (флюгерной) устойчивости и неустойчивости судят по знаку частной производной коэффициента момента рыскания по углу скольжения , взятой в точке, соответствующей .

При изменении угла скольжения (рис.25) появляется <0, стремящийся развернуть ВС вправо, т. е. уменьшить скольжение. На рис. показаны зависимости для устойчивого и неустойчивого ВС в путевом отношении.

Частная производная называется степенью путевой статической устойчивости ВС.

При - устойчивое ВС, >0- неустойчивое, - нейтральное в путевом отношении.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Поперечная статическая устойчивость – это способность ВС, самостоятельно без вмешательства пилота в управление (противодействовать, уничтожать, ликвидировать) уменьшать возникший крен. При возникновении, например, правого крена появляется правое скольжение . Принимая во внимание зависимость (см. рис. 26), при

возникает момент , который создает и направлен на уменьшение крена. Это соответствует случаю, когда при возникновении скольжения ВС кренится в сторону отстающего полукрыла. Производная характеризует степень поперечной

статической устойчивости ВС.

3.3 Балансировка ВС в установившемся боковом движении.

Характеристики поперечной и путевой статической управляемости

Рассмотрим сначала установившийся ( прямолинейный полет с креном и скольжением (движение при скосе ветром, отказе двигателей, несимметричной компоновке ВС и т. д.). Определим проекцию всех сил, действующих на ВС на OY и OZ связной системы координат (см. рис. 27)

Из условия равновесия сил по оси OY имеем: откуда и, тогда .

Из условия равновесия по OZ (с учетом предыдущего соотношения)

Принимается, что , тогда ; , - поперечная составляющая тяги двигателей; i-число двигателей.

Перейдем от сил и моментов к их коэффициентам, для чего разделим силы на qS, а моменты на qSl. Значения коэффициентов моментов приведены в (3.3), (3.4). Условия равновесия боковых моментов и сил примут вид

1.

2. (3.5)

3. ;

Здесь:

Балансировочные значения углов определяются из системы (3.5) в зависимости от угла скольжения. Пренебрегая получим

(3.6)

(3.7)

(3.8)

Потребные для балансировки отклонения педалей и боковые отклонения штурвала (ручки) равны

(3.9)

где - коэффициенты передачи соответственно для путевого и поперечного управления ВС;

, (3.10)

где вычисляется по формулам (3.7) для случая фиксированных рычагов управления (педалей, штурвала).

Из выражений (3.6)…(3.9) видно, что с увеличением степени поперечной и путевой статической устойчивости расходы руля направления, элеронов и рычагов управления растут.

Балансировочные значения можно выразить и в зависимости от угла крена . В этом случае (обозначив

(3.11)

где

(3.12)

Так как , то производные и будут иметь такой же знак как и . Значения производных , и определяются по формулам (3.7), (3.8) и (3.10).

Лекция 6. 3.31. Усилия на рычагах управления элеронами и рулем направления в прямолинейном установившемся полете со скольжением

Усилия на штурвале (ручке) и педалях, потребные для балансировки ВС с обратимой и необратимой системами управления, можно представить в виде

(3.13)

(3.14)

Отличие для ОБУ и НБУ состоит лишь в том, что в (3.13) и (3.14) производные вычисляются по разному. Так как при НБУ усилия, которые должен прикладывать пилот к рычагам, зависят от характеристики загрузочных механизмов, то эти производные будут иметь вид

(3.15)

(3.16)

где - градиенты усилий берутся из характеристик загрузочных механизмов; производные определяются по формулам (3.7), (3.12) и (3.8) в которых и надо брать для случая с фиксированным рычагом управления.

На рис 28 представлены типовые балансировочные зависимости, статически устойчивого и статически неустойчивого в поперечном и путевом отношении ВС при неизменных конфигурации ВС и режима работы двигателей.

Для нормального управления ВС требуется, чтобы все производные были отрицательными.

Показатели поперечной статической управляемости:

- называются соответственно коэффициентами расхода усилий и штурвала (ручки) управления на крен.

Показатели путевой (флюгерной) статической управляемости: - называются коэффициентами расхода усилий и педалей на крен.

Для того чтобы ВС не было слишком «тяжелым» или «строгим» в поперечном и путевом управлении, производные ,, и не должны выходить за допустимые пределы.

Гармоничность управления достигается за счет пропорциональности перемещений штурвала и педалей , т. е. за счет выбора производной

(3.17)

где - выбираются при фиксированных рычагах управления, а - называют коэффициентом гармоничности управления, являющимся одним из показателей статической управляемости.

Во всем диапазоне максимальные усилия не должны превышать физических возможностей пилота .

3.3.2 Балансировка с отказавшим двигателем

Особо опасным является движение при выполнении разворота в сторону отказавшего двигателя, т. к. в этом случае пилоту значительно труднее быстро определить отказ. Рассмотрим балансировку ВС в прямолинейном установившемся полете с несимметричной тягой (Рис.29).

Например, при отказе (выключении) левого двигателя возникают дополнительные силы:- сила дополнительного лобового сопротивления отказавшего двигателя; - приращение поперечной силы вертикального оперения, обусловленного скосом потока из-за влияния несимметричности струй двигателей. Дополнительные моменты и силы в проекциях на оси OXYZ равны

,

где принято: обусловлены силой .

Переходя к коэффициентам сил и моментов, и принимая получим

(3.18)

Имея в виду (3.5), с точностью до , учитывая (3.18), получим условия балансировки с отказавшим одним двигателем

(3.19)

.

Потребные для балансировки ВС углы принимая во внимание (3.6)÷(3.8), следующие:

; (3.20)

.

По этим формулам можно построить балансировочные зависимости потребных отклонений в прямолинейном полете с одним отказавшим двигателем (рис.30) в зависимости от .

Из всех возможных режимов прямолинейного установившегося полета можно выделить три.

Полет без крена (режим I на зависимости , стрелками указаны потребные отклонения для балансировки). Этот режим с точки зрения «комфорта» экипажа и пассажиров наиболее приемлем. Но при этом потребные и усилия на педалях близки к предельным, а скольжение происходит в сторону отказавшего левого двигателя.

Полет без скольжения (режим II), при котором получается меньшая величина лобового сопротивления и требуется меньшая потребная тяга работающего двигателя, но крен при этом в сторону работающего двигателя может быть значительным.

Полет с креном и скольжением (режим III) на полукрыло с работающим двигателем с малыми потребными , но слишком большими .

Выбор того или иного способа балансировки ВС зависит от запаса тяги двигателей и эффективности руля направления и его триммера.

3.3.3. Балансировка ВС в установившемся криволинейном пространственном

движении

В установившемся криволинейном полете появляются дополнительные моменты, обусловленные вращением ВС относительно связанных осей OX, OY и OZ, которые должны быть уравновешены дополнительным отклонением органов управления креном, рысканием и тангажом. Рассмотрим в качестве примера «правильный вираж» (). Угловая скорость поворота траектории (вдоль нормальной системы координат) имеет компоненты и в соответствии с таблицей направляющих конусов

Условия балансировки при принятых допущениях (см. (3.3), (3.4) и (2.24))

;

;

где

Их этой системы потребные для правильного виража будут следующие (3.21) ; (3.22)

, (3.23)

где

Характеристики (показатели) боковой статической управляемости ВС в установившемся криволинейном движении

Для их определения принято рассматривать установившееся изолированное движение крена, вызванное и , а также установившееся изолированное движении рыскания, вызванное . При таком подходе получаются приближенные условные показатели, не полностью отражающие фактическую управляемость, но оценивающую её удовлетворительно.

Примем в (3.3) ; ;;, то равновесие момента будет при условии

.

Отсюда или

(3.24)

и после дифференцирования

, (3,25)

где принимается при фиксированном значении .

Для нормального управления требуется . Эта производная характеризуется эффективностью элерона в движении крена. Знак зависит от знака . При некоторой критической скорости полета и недостаточной жёсткости конструкции крыла на кручение, элероны могут потерять полную эффективность (=0). При скорости большей критической наступает реверс элеронов (>0), который недопустим для пилотирования ВС.

Производная ,характеризующая потребную величину отклонения штурвала (ручки) для создания = при и может быть вычислена по формуле (с учетом (3.24))

(3.26)

При использование демпфера крена должна быть определена с учетом его работы. Производная называется коэффициентом расхода штурвала на угловою скорость крена.

Усилия на ручке управления, потребные для создания единицы угловой скорости крена при и оцениваются производной для ВС с НБУ

, (3.27)

где - характеристика загрузочного механизма и принимается с учетом работы демпфера.

Показатели поперечной статической управляемости (3.26), (3.27) , должны быть отрицательными, а чтобы управление ВС не было слишком «тяжелым» или «строгим», их величина не должна выходить за определённые пределы.

При анализе установившегося вращения по крену, вызванному , можно аналогично получить коэффициенты расхода усилия и педалей на условия скорости крена

; ,

которые также являются показателями боковой статической управляемости

Ограничимся определением установившегося значения угловой скорости крена при отклонении руля направления на угол и её производной по . Полагая (в целях упрощения анализа) в формулах (3;;;)

(3.28)

Из этой системы найдем

(3.29)

Дифференцируя по , получим

(3.30)

Эта производная характеризует реакцию ВС на отклонение руля направления. При будет прямая привычная реакция для пилота, а при (<0) – обратная реакция по крену на отклонение руля направления.

Обратная реакция может наблюдаться при в области (М0,8-1,2) и при малых углах атаки, когда ôô-малы.

В качестве показателей путевой статической управляемости принимаются коэффициенты расхода усилий педали на угловую скорость рыскания и при М=const.

Имеются и другие показатели статической управляемости.

АП-25.25.147. Путевая и поперечная управляемость.

Должна иметь возможность при нулевом крене совершать разворот в сторону работающего двигателя и безопасно выполнять достаточно разное изменение курса до в направлении критического неработающего двигателя.

Для самолетов с четырьмя или более двигателями должны выполняться виражи с креном в сторону неработающих или противоположную неработающим двигателям из режима установившегося полета при скорости 1,4 (1,4 скорости сваливания или установившегося полёта)

При работе всех двигателей реакция самолета по крену должна быть достаточной для выполнения обычных манёвров.

(А) Эффективность поперечного управления должна обеспечивать вывод самолета из установившегося разворота с креном (при отклонении только штурвала по крену не более чем на ) за время не более 7с на режимах; взлета, (При безопасной скорости ); заход на посадку (на скорости захода на посадку со всеми работающими двигателями ); на крейсерских режимах и режимах набора высоты и снижения.

(с) Характеристики переходных процессов при отказе критического двигателя и невмешательстве пилота в управление в течение 5с после отказа должны быть такими, чтобы исключался выход самолета за эксплуатационные ограничения по , и и чтобы был .

25.143. Приделы «Физической силы пилота» не должны превышать значения таблицы 1

Сила, прикладываемая пилотом к штурвалу или педалям, кг

Тангаж

Крен

Рыскание

Кратковременное усилие

35,0

27,0

70,0

Продолжительное усилие

4,5

2,50

9,0

25.177. На всех режимах полета должна соблюдаться боковая устойчивость. Допускается поперечная статическая неустойчивость, если неустойчивое движение развивается плавно, легко распознаётся и парируется пилотом (отклонение элеронов по знаку отклонению руля направления).

Лекция 7. 4. Динамика возмущенного движения. Уравнения возмущенного движения ВС и методы их исследования

Собирая вместе динамические и кинематические уравнения движения ВС, как материальные точки, и его вращательные движения вокруг центра масс (тяжести), Обозначим их в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений

, (4.1)

здесь -фазовые переменные; - управляющие воздействия на ВС, -нелинейные функции соответствующих аргументов. Фазовыми переменными являются: (15 переменных). Управляющие воздействия: и т. д.; t-независимая переменная, чаше всего-время; - начальные условия (Н. У) при .

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9