Поздовжня статична стійкість та керованість

Поздовжня статична стійкість характеризується статичною стійкістю з швидкості польоту s_v та ступенем поздовжньої статичної стійкості з перевантаження

.

Основний внесок у показник поздовжньої статичної стійкості з перевантаження створює момент поздовжньої статичної стійкості з кута атаки M_z(a), оскільки

.

Міра статичної стійкості з швидкості польоту

в основному характеризується моментом M_z(V).

Поздовжню статичну керованість доцільно оцінювати за нормальним перевантаженням оскільки на більшості режимів польоту пілот пілотує літак, орієнтуючись на нормальне перевантаження. Але в режимах точного управління, які характеризуються слабкою маневреністю рад^-1, оціню­вати поздовжню статичну керованість можна за кутовою швидкістю тангажа.

Для оцінки характеристик поздовжньої статичної керованості можна скористатись структурною схемою каналу ручного управління. Доповнюючи структуру передаточної функції літака з нормального перевантаження (2.18) складовими:

,  ,                      

де x_в - відхилення важеля управління;  P_в - зусилля на важелі;

К_в - коефіцієнт передачі механічної проводки системи управління;

-жорсткість завантажуючої пружини - отримаємо структурну схему каналу ручного управління з нормального перевантаження (рис. 4.1).

- коефіцієнт пропорційності між x_в та n_y

 _;             

- коефіцієнт пропорційності між P_в та n_y

_.               

Іноді використовують обернені величини:

- градієнт переміщення важеля з нормального перевантаження

 ;                            (4.1)

- градієнт зусилля на важелі з нормального перевантаження

 .

За фізичним смислом вони показують, наскільки необхідно відхилити важіль управління або яке створити зусилля на важелі, щоб отримати надмірне перевантаження Dn_y = 1.

Оскільки коефіцієнт підсилення математичної моделі літака з перевантаження

залежить від режиму польоту й змінюється в широких межах (рис. 4.2), то відповідні статичні характеристики поздовжньої керованості також змінні. Наприклад, статичні характеристики ,   залежно від режимів польоту змінюються в 10...40 разів. У той же час за оцінками пілотів ці показники для доброї якості пілотування повинні залишатися в межах певної області (рис. 4.3).

Найважливішими характеристиками поздовжньої статичної керованості в прямолінійному польоті є балансувальні харак­теристики літака. Балансувальні характеристики літака описують залежність балансувального положення руля висоти, важеля управління або зусилля на важелі від швидкості польоту.

На всіх режимах польоту балансувальні значення відхилення руля висоти (важеля управління) або зусилля на важелі управління не повинні перевищувати можливості пілота та можливості конструкції літака. Крім того, перехід у польоті з малих швидкостей на великі повинен супроводжуватися плавною зміною балансувальних кривих. Бажано, щоб цей перехід був одноманітний без зміни напрямку ходу органів управління при перебалансуванні, це забезпечує природні відчуття у пілота і сприяє підвищенню точності пілотування.

На рис. 4.4 зображена балансувальна характеристика P_в=f(V), з якої видно, що на малих швидкостях польоту ба­ла­н­сування забезпечується за раху­нок тягових зусиль. Із рос­том швидкості величина тягових зусиль зменшується і вони пере­ходять у зусилля тиснення. Це бажа­ний закон зміни зусиль на важелі, оскільки для пілота він звичай­ний. Однак у діапазоні коло­звукової швидкості (V₁¼V₂) та­кий закон зміни зусиль пору­шується. Це пояснюється появою пікіруючого моменту з причини зміщення аеродинамічного фокуса назад, що у свою чергу потребує негативного відхилення руля висоти. Ця область на балансувальній діаграмі отримала в аеродинаміці назву “ложка”.

До балансувальної діаграми пред’являють певні вимоги. По­перше, нормуються величини зусиль при польоті з мінімально допустимою швидкістю (P_в)_min та при польоті з максимально допустимою швидкістю (P_в)_max. Плавність зміни балансувальної кривої нормується кутовим коефіцієнтом нахилу цієї кривої, тобто зміною зусилля з швидкості .

По­друге, при наявності “ложки” нормуються параметри “ложки”: зміна зусилля з швидкості на “ложці”, а також сама величина “ложки” - DP_в.

Балансувальні діаграми в деякому масштабі повторюють криву коефіцієнта поздовжнього моменту . Тому з вигляду балансувальної кривої можна судити про статичну стійкість літака з швидкості. При > 0 літак статично стійкий з швидкості, а при < 0він нестійкий з швидкості.

У діапазоні чисел М , де літак нестійкий з швидкості, можливий його підхват на маневрі гальмування від надзвукової до дозвукової швидкості. При цьому процес гальмування супроводжується зростанням перевантаження з причини зміщення вперед аероди­намічного фокуса.

Для забезпечення стабільних статичних характеристик поздовжньої керованості на літаках застосовують спеціальні автомати регулювання управління (АРУ), а балансувальні криві коректуються системами автоматичного балансування.