(Да, сложно подобрать кликбейтный заголовок для этого поста, поэтому используйте то, что есть под рукой)
Итак, я отсутствовал довольно долго и теперь вернулся. Я хотел бы поговорить о явлении, которое успешно сбило истребители первого поколения. Пожалуйста, попробуйте представить. Ты пилот, ты летишь и никому не причиняешь вреда. Я ремонтировал свою печку Примус и решил набрать высоту. Для этого нам нужно немного ускориться и при этом немного поднять шаг, что мы и делаем. Когда вы увеличиваете тягу с помощью дроссельной заслонки, одновременно слегка потяните рычаг управления на себя. Первые несколько минут все нормально, но затем рычаг совершенно самостоятельно с большой силой перемещается в положение «направление» и замирает там поздравляю. Явление, называемое «лифтовой сверхкомпенсацией», теперь хорошо изучено. У вас есть всего несколько минут, чтобы приземлиться, пока самолет продолжает вращаться в отчаянной попытке вернуть ручку в нормальное положение. Давайте подробнее рассмотрим это явление.
Диаграмма положения центра давления
Сначала нам нужно определить центр давления и т.д. Согласно Википедии, центр давления на крыло самолета (руль высоты - это почти крыло) - это точка, где линия действия аэродинамической силы пересекает плоскость хорды крыла. То есть точка на профиле крыла, где условно действуют аэродинамические силы (равнодействующая всех сил, действующих на самолет в полете). В общем, центр давления может перемещаться, меняя свое положение в зависимости от скорости и угла атаки самолета (сохраним остатки здравомыслия и перестанем анализировать его движения).
Второе, что нам нужно понять, что происходит, — это шарнирный момент. В авиации это момент, создаваемый аэродинамическими силами, действующими на устройство управления (в данном случае руль высоты) относительно его оси вращения. Обычно шарнирный момент действует против отклонения рулевого колеса и пытается вернуть рулевое колесо в нейтральное положение. То есть руль высоты отклоняется в положение равновесия и отклоняется вокруг центра вращения, вокруг которого руль высоты зафиксирован и вращается. Где-то на руле есть центр давления, где действуют аэродинамические силы. Сила создает шарнирный момент, когда центр давления и центр вращения различны. В этот момент рулевое колесо пытается вернуться в нейтральное положение. Если ничего не ясно, не отчаивайтесь. Это нормально. В конце выложу фото. И еще один важный, но не обязательно очевидный нюанс. Шарнирный момент зависит от угла отклонения руля и скорости полета (вообще на больших скоростях давление есть, но почему такая сложность?). Чем больше угол и выше скорость, тем больше шарнирный момент.
непослушная система вознаграждений
Продолжим знакомство. На заре авиации самолеты были маленькими и летали медленно. Шарнирный момент руля был небольшим, и среднестатистический пилот мог легко победить руль силой мускулов (фото веселого пилота в летном костюме от 18 лет можно отправить по СМС или регистрации)). В старые добрые времена все рули направления были механически связаны с рычагами управления и педалями системой тяг и коромыслов, т.е тупо тросами (да, педали пилот держал почти как в автомобиле). Все усилия совершаются руками/ногами прямо от руля. Но со временем аппетиты людей возросли, а скорость их полета стала выше. Настал момент, когда силы на руле стали настолько велики, что даже штангист уже не мог ухватиться за рычаг управления. Системы управления самолетом сначала включали в себя бустеры (гидроусилители), а затем и электронику.
Обратите внимание: 10 рандомных понятий из психологии, которые тебе могут пригодиться.
Быстро стало очевидно, что скорость полета (и величина шарнирного момента) увеличивалась гораздо быстрее, чем сила гидравлического привода. И даже если привод достигнет мощности, необходимой для удержания руля в необходимом положении на сверхзвуковых скоростях (утвержден 40-тонный привод руля высоты Сушки), он станет по дури огромным. Это слишком много. И тогда вам придется выбирать. Сильный привод = тяжелый самолет = ужасное ускорение или маленький привод = малая мощность = невозможно взять руль и необходимо ограничить скорость. У меня есть два стула, и оба плохие.
Схема компенсации триммера (и сервокомпенсации в целом)
ты все еще здесь? Давай продолжим. Инженеры не собирались довольствоваться двумя плохими стульями, поэтому построили третий хороший. Мы изобрели способ компенсации момента на шарнире ручки. Их несколько, например, осевая коррекция, коррекция рупора, внутренняя коррекция, сервокоррекция и использование триммеров. Мы кратко опишем эти методы. (Подожди, у нас заканчивается).
Осевая коррекция заключается в том, что ось вращения находится не на конце руля, а на небольшом расстоянии, чтобы часть руля оставалась перед ним. А при отклонении руля передняя часть руля как будто смещается в противоположную сторону, создавая там момент противоположного знака. Его широко любят за простой дизайн и отличные аэродинамические характеристики.
Коррекция рупора аналогична коррекции оси, но здесь перед осью вращения остается небольшая область, напоминающая рупор, отсюда и название. Эта деталь создает момент наполнителя. Это тоже легко реализовать, но ухудшает аэродинамику, особенно при больших углах поворота руля направления.
Внутренняя компенсация в основном распространена в элеронах. При этом часть контура, прилегающая к оси вращения руля, остается пустой и разделена на две полости гибкой герметичной перегородкой (диафрагмой). Внутри полости развивается перепад давления, который действует на диафрагму и создает компенсирующий момент. Они особенно полезны в сверхзвуковых и гиперзвуковых ситуациях, поскольку не создают турбулентности потока, но ограничивают диапазон отклонения рулей направления, особенно при тонких профилях.
Сервокомпенсация заключается в использовании небольшой отклоняемой поверхности на задней кромке основного руля направления. Тип ручки на руле. Триммерная компенсация – это разновидность сервокомпенсации, отличающаяся тем, что она применяется в установившихся условиях полета и полностью устраняет шарнирный момент (все остальные виды компенсации только уменьшают и полностью устраняют его (Не обязательно).
Итак, мы здесь. Осевая коррекция имеет один интересный и очень опасный побочный эффект. Если по какой-то причине центр давления попадает в компенсатор (часть непосредственно перед осью вращения), начинает образовываться мусор.
Во-первых, руль (и рычаги управления тоже) мгновенно отлетают в крайние положения.
Затем знак силы на рычаге управления мгновенно меняется на противоположный. Теперь, чтобы перевести рычаг из положения «тяга» в нейтральное положение, вам придется нажать на рычаг, так как обычно сам рычаг имеет тенденцию быть там, но вам приходится его нажимать. Это очень затрудняет контроль и может привести к катастрофе.
И в-третьих, к тому моменту, когда пилот все это поймет, самолет уже выйдет на критический режим (штопор-земля-гроб-могила).
принципиальная схема сил на нормальном рулевом колесе (а) и сверхкомпенсированном рулевом колесе (б). Получается, что в случае сверхкомпенсации момент направлен на увеличение угла поворота рулевого колеса
поздравляю. Я встретил мистера Сверхкомпенсации. Соответственно, руль также был перекомпенсирован. Сверхкомпенсация — очень опасная штука, и ее стараются избежать всеми возможными и невозможными способами. Как я когда-то слышал на лекции (хотя и не могу гарантировать достоверность информации), самолет Сухого оснащен невероятно мощными приводами, способными преодолевать возможную сверхкомпенсацию, но МиГи хитрее и , руль направления я строю в следующем способ. На малых скоростях (и малых шарнирных моментах) руль перекомпенсируется, но потом его легко пересилить, а на высоких оборотах руль становится нормальным. Такая схема позволяет установить более мощные и легкие приводы. Конечно, в идеале гиперкомпенсации вообще следует избегать, но все зависит от удачи. Полет на истребителе непредсказуем.
наслаждайтесь приземлением
Подпишитесь, чтобы не пропустить новые интересные публикации!
Автор статьи - Лиза Градышева
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Самолёт принял решение приземлиться.