Способы управления полётом. Изменение курса

Способы управления полётом. Изменение курса.

Управление дельтапланом – это изменение режима полета.

Существует два способа управления полетом – аэродинамический и балансирный. Аэродинамическое управление производится за счет фактического изменения профиля крыла, приводящего к изменению аэродинамических сил, действующих на крыло. Используется на параплане, жесткокрыле, самолете.

Балансирное (или динамическое) управление осуществляется за счет перемещения центра масс, а точнее, за счет перемещения пилота относительно точки подвески.

Управление дельтапланом выражается в изменении его курса, т. е. дельтаплан поворачивает, начинает пикировать или задирает нос.

Теперь непосредственно про сами способы управления:

Аэродинамическое управление.

Как уже было сказано выше, аэродинамическое управление осуществляется за счет изменения профиля крыла. На жестокрылах и самолетах это осуществляется с помощью элеронов, флаперонов и закрылок. На параплане – за счет подгибания задней кромки.

Элероны (рули крена) — аэродинамические органы управления, симметрично расположенные на задней кромке консолей крыла. Принцип действия элеронов состоит в том, что у части крыла, расположенной перед элероном, поднятым вверх, подъёмная сила уменьшается (из-за увеличения лобового сопротивления), а у части крыла перед опущенным элероном подъёмная сила увеличивается. Создаётся момент силы, изменяющий скорость вращения самолёта вокруг оси, близкой к продольной оси самолёта.

Закрылки — отклоняемые поверхности, симметрично расположенные на задней кромке крыла. Закрылки в убранном состоянии являются продолжением поверхности крыла, тогда как в выпущенном состоянии могут отходить от него с образованием щелей. Используются для улучшения несущей способности крыла во время взлёта, набора высоты, снижения и посадки, а также при полёте на малых скоростях. Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна (Сy) профиля и площадь поверхности крыла (S), следовательно, увеличивается и несущая способность крыла. Возросшая несущая способность крыла позволяет летательным аппаратам лететь без сваливания при меньшей скорости. Таким образом, выпуск закрылков является эффективным способом снизить взлётную и посадочную скорости. Второе следствие выпуска закрылков — это увеличение аэродинамического сопротивления. Если при посадке возросшее лобовое сопротивление способствует торможению самолета, то при взлёте дополнительное лобовое сопротивление отнимает часть тяги двигателей.

Флапероны (зависающие элероны) — элероны, которые могут выполнять также функцию закрылков при их синфазном отклонении вниз.

Динамическое или балансирное управление. Силы, действующие на СЛА в момент изменения курса.

Динамическое или балансирное управление осуществляется, как уже говорилось ранее, путем перемещения пилота относительно точки подвески.

Если пилот сместил ц т назад, возникает кабрирующий момент и дельтаплан увеличивает угол атаки. Когда кабрирующий момент уравновесится пикирующим моментом, дельтаплан окажется на новом установившемся режиме полета. На ручке рулевой трапеции будет ощущаться нагрузка на пикирование. Аналогично при перемещении центра тяжести вперед происходит перевод дельтаплана на меньшие углы атаки (на режим большей скорости).

Изменение направления движения дельтаплана производится перемещением центра тяжести пилота в сторону поворота. Появляется крен, за счет которого возникает боковая сила, искривляющая траекторию движения и создающая скольжение. В результате скольжения сила Р, приложенная позади центра тяжести вызывает разворот дельтаплана в нужную сторону. Рассмотрим виды криволинейного полета в вертикальной плоскости.

Управление скоростью. Изменение скорости полёта. Увеличение угла атаки.

В математической форме это можно объяснить примерно так:

Физическая форма, на мой взгляд звучит несколько проще: при уменьшении угла атаки происходит прирост силы тяжести G по оси Х (см. предыдущую лекцию). Зависимость силы от скорости в общей форме выражается формулой  , из данной формулы видно, что увеличение вектора силы приводит к увеличению изменения скорости за счет увеличения конечного значения скорости. Иными словами, скорость увеличивается.

При увеличении угла атаки, составляющая силы тяжести G по оси Х уменьшается (можно разложить по осям и посмотреть наглядно), соответственно изменение скорости уменьшается – конечная скорость уменьшается.

Изменение кривизны профиля. Излом профиля.

Парус дельтаплана не является жесткой конструкцией. Как уже говорилось ранее в лекции по конструкции дельтаплана, он представляет из себя ткань, натянутую на каркас из труб. И под действием набегающего потока эта ткань может деформироваться в определенных пределах (как и весь каркас, в принципе).

При уменьшении угла атаки набегающий поток начинает давить на заднюю часть паруса (см. рисунок ниже).

А т. к. задняя часть жестко закреплена верхними тросовыми растяжками или просто латами (как у безмачтовых), то парус начинает изгибаться под натиском набегающего потока.

Управление скоростью.

Управление скоростью дельтаплана осуществляется путем изменения угла атаки дельтаплана, т. е. перемещением центра тяжести вперед или назад. Относительно нас это выглядит как «прибирание» или «отдача» ручки управления. Зависимость скорости от угла атаки рассмотрена выше.

Посадка.

Посадка осуществляется за счет резкого перемещения центра тяжести назад (резкой «отдачи» ручки), это приводит к мгновенной потери скорости, т. е. остановке дельтаплана.

Это еще можно объяснить мгновенным уменьшением составляющей силы тяжести G по оси Х до 0. Соответственно, горизонтальная скорость тоже падает до нуля (см. раздел про управление скоростью). Аппарат останавливается, происходит посадка.

Повороты.

Повороты осуществляются за счет смещения центра тяжести вправо или влево.

При смещении центра тяжести возникает прирост силы тяжести G со стороны одного из крыльев, дельтаплан накренятся под неким углом. При этом силы тяжести G продолжает быть направлена к центру Земли, т. е. вниз, а полная аэродинамическая сила R остается направленной перпендикулярно к нормали, т. е. отклоняется на тот же угол, что и все крыло. Теперь их можно сложить. И при складывании, как видно на рисунке, появляется некая сила F, которая заставляет аппарат скользить в сторону.

Когда аппарат начинает скользить в сторону, набегающий поток начинает обдумать его с одной стороны больше (со стороны наклоненного крыла). Набегающий поток, встречаясь с кры­лом дельтаплана, оказывает наибольшее давление на хвостовую часть, где боковая поверхность наибольшая. И возникает некая сила Р, приложенная в хвостовой части. Эта сила и разворачивает аппарат так, чтобы его хорда была опять параллельна потоку. Поворот завершился.

В случае с координируемым поворотом (при отдаче ручки управления в процессе разворота) появляется еще и центробежная сила, направленная к центру тяжести дельтаплана, обуславливающая его движение по некому радиусу. Это выглядит так:

Для совершения дельтапланом спирали (что является конечной целью координируемого поворота) необходима сила, искривляющая траекторию движения. Эта сила возникает при накренении дельтаплана, полная аэродинамическая сила R наклоняется на угол г. Раскладываем силу R на две составляющие: вертикальную R·cosг, которая уравновешивает массу дельтаплана G =R·cosг, и горизонтальную R·sinг, искривляющую траекторию полета и равную условно приложенной центробежной силе:

Таким образом, если при планировании сила R равнялась весу, то при правильной спирали она должна быть больше

Так как кроме уравновешивания веса она должна еще создавать искривляющую силу, необходимую для создания поворота дельтаплана, R·sinг. Увеличение полной аэродинамической силы на спирали достигается увеличением скорости или увеличением угла атаки. В практике при выполнении глубоких спиралей дельтапланерист перед вводом дельтаплана в спираль, перемещая ручку на себя, увеличивает скорость, а на самой спирали, отклоняя ручку от себя, увеличивает угол атаки.

Понятие о градиенте усилий на ручке управления в зависимости от режима полёта.

Что касается градиента усилий на ручке дельтаплана, то подразумевается нарастание (уменьшение) усилий по мере перемещения ручки управления (читай - изменения скорости полета).

Итак, градиент усилий на ручке дельтаплана – это изменение (нарастание или уменьшение) усилий на ручке дельтаплана по мере перемещения руки управления.

На "правильных" дельтапланах - при увеличении скорости (перемещения ручки назад) усилия должны возрастать - это положительный градиент. На "неправильных" дельтапланах при увеличении скорости усилия могут оставаться постоянными (градиент отсутствует) или даже уменьшаться (градиент отрицательный).

Положительный градиент обусловлен продольной устойчивостью дельтаплана: к примеру, уменьшая угол атаки, мы заставляем систему сил, действующих на дельтаплан, создать кабрирующий момент для возврата нашего аппарата в исходное положение. Именно этот момент и заставляет нас давить на ручку все с большей силой.