Что такое устойчивость полета и как она обеспечивается
Прежде чем говорить о силах, позволяющих сохранять устойчивость полета самолета, планера или модели в воздухе, рассмотрим вкратце, что такое устойчивость вообще.
Существуют три вида равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное. При устойчивом равновесии тело, выведенное из положения равновесия какой-либо внешней силой, стремится вернуться в прежнее положение после того как сила, нарушившая равновесие, перестанет действовать. Если же при небольшом отклонении тело стремится еще больше отклониться от положения равновесия, то такое равновесие называется неустойчивым. Если тело остается в равновесии в любом положении, в которое оно поставлено внешней силой, то такое равновесие принято называть безразличным (примером может служить колесо, надетое на ось).
Как мы видим, устойчивость — это способность тела самостоятельно
возвращаться в прежнее положение равновесия, нарушенное какой-либо внешней силой, после прекращения ее действия.
Устойчивость тел, в том числе и летательного аппарата, зависит от взаимного положения центра тяжести тела и точек приложения действующих на него сил.
Вспомним, что такое центр тяжести тела. Всякое тело мы можем представить себе состоящим из бесчисленного множества частиц, каждая из которых с некоторой силой притягивается Землей к ее центру. Так как земной радиус очень велик, то можно считать, что все эти силы параллельны. Равнодействующая их, направленная к центру Земли, и даст нам силу тяжести G, с которой Земля притягивает тело. Точка приложения этой равнодействующей не меняет своего места, какое бы положение в пространстве тело ни занимало (рис. 2.21). Эта точка и называется центром тяжести (ЦТ). Центр тяжести самолета, как и любого другого вида летательных аппаратов, должен лежать в плоскости его симметрии (рис. 2.22).
Ясно, например, что автомобиль должен быть очень устойчивым, иначе на нем опасно будет ездить. Обеспечение устойчивости самолета — еще более важная задача. Сделать устойчивым самолет труднее, потому что воздушная среда очень подвижна и в ней всегда есть порывы ветра различного направления, порождающие силы, которые нарушают устойчивое движение. Самолет в воздухе под действием этих сил может совершать различные сложные поступательные и вращательные движения вокруг своего центра тяжести. Эти вращательные движения могут происходить относительно каждой из связанных с самолетом воображаемых осей хх, уу и zz, проходящих через центр тяжести (рис. 2.23). Соответственно существуют три вида устойчивости: продольная — относительно оси zz; поперечная — относительно оси хх; устойчивость пути — относительно оси уу.
Как для реальных самолетов, планеров и других летательных аппаратов, так и для их моделей наиболее важна продольная устойчивость (рис. 2.24). Она обеспечивается определенным положением фокуса самолета относительно центра тяжести (ЦТ). Фокусом самолета называется точка приложения равнодействующей приращений подъемной силы. Центр тяжести устойчивого самолета должен находиться впереди фокуса. В этом случае, скажем, при вертикальном порыве, при увеличении угла атаки а на Да возникает приращение подъемной силы на ДУ, которое создает относительно ЦТ восстанавливающий момент Мвосст, направленный на уменьшение угла атаки и возвращающий самолет к исходному режиму.
Устойчивость летающей модели должна обеспечиваться автоматически без изменения положения рулей. Для установившегося прямолинейного движения необходимо, чтобы все силы, действующие на модель, находились в равновесии. Модель будет устойчива, если после прекращения воздействия внешней силы (например, ветра), нарушившей равновесие, она автоматически снова вернется в положение равновесия. Этого можно достигнуть определенной центровкой модели, смещением ЦТ вперед к носовой кромке крыла и соответствующим подбором размеров, положения и углов установки несущих поверхностей модели.
{links1}
Как мы видим, устойчивость — это способность тела самостоятельно
возвращаться в прежнее положение равновесия, нарушенное какой-либо внешней силой, после прекращения ее действия.
Устойчивость тел, в том числе и летательного аппарата, зависит от взаимного положения центра тяжести тела и точек приложения действующих на него сил.
Вспомним, что такое центр тяжести тела. Всякое тело мы можем представить себе состоящим из бесчисленного множества частиц, каждая из которых с некоторой силой притягивается Землей к ее центру. Так как земной радиус очень велик, то можно считать, что все эти силы параллельны. Равнодействующая их, направленная к центру Земли, и даст нам силу тяжести G, с которой Земля притягивает тело. Точка приложения этой равнодействующей не меняет своего места, какое бы положение в пространстве тело ни занимало (рис. 2.21). Эта точка и называется центром тяжести (ЦТ). Центр тяжести самолета, как и любого другого вида летательных аппаратов, должен лежать в плоскости его симметрии (рис. 2.22).
Ясно, например, что автомобиль должен быть очень устойчивым, иначе на нем опасно будет ездить. Обеспечение устойчивости самолета — еще более важная задача. Сделать устойчивым самолет труднее, потому что воздушная среда очень подвижна и в ней всегда есть порывы ветра различного направления, порождающие силы, которые нарушают устойчивое движение. Самолет в воздухе под действием этих сил может совершать различные сложные поступательные и вращательные движения вокруг своего центра тяжести. Эти вращательные движения могут происходить относительно каждой из связанных с самолетом воображаемых осей хх, уу и zz, проходящих через центр тяжести (рис. 2.23). Соответственно существуют три вида устойчивости: продольная — относительно оси zz; поперечная — относительно оси хх; устойчивость пути — относительно оси уу.
Как для реальных самолетов, планеров и других летательных аппаратов, так и для их моделей наиболее важна продольная устойчивость (рис. 2.24). Она обеспечивается определенным положением фокуса самолета относительно центра тяжести (ЦТ). Фокусом самолета называется точка приложения равнодействующей приращений подъемной силы. Центр тяжести устойчивого самолета должен находиться впереди фокуса. В этом случае, скажем, при вертикальном порыве, при увеличении угла атаки а на Да возникает приращение подъемной силы на ДУ, которое создает относительно ЦТ восстанавливающий момент Мвосст, направленный на уменьшение угла атаки и возвращающий самолет к исходному режиму.
Устойчивость летающей модели должна обеспечиваться автоматически без изменения положения рулей. Для установившегося прямолинейного движения необходимо, чтобы все силы, действующие на модель, находились в равновесии. Модель будет устойчива, если после прекращения воздействия внешней силы (например, ветра), нарушившей равновесие, она автоматически снова вернется в положение равновесия. Этого можно достигнуть определенной центровкой модели, смещением ЦТ вперед к носовой кромке крыла и соответствующим подбором размеров, положения и углов установки несущих поверхностей модели.
Написал master- Просмотров: 0