Как происходит изменение траектории движения самолёта
рейтинг: +13+x

Инженер_2010 писал: Пользуясь выходным днём, попробую изложить, каким образом происходит такое простое явление, как изменение траектории движения самолёта (если получается слишком нудно, то можно не читать): :))

Немного выскажусь про механизацию крыла. Во-первых, если мы рассматриваем манёвры «конвейера» (заход на посадку — выравнивание — посадка — пробег — взлёт — набор высоты) или ухода на второй круг (заход на посадку — изменение траектории — набор высоты), то и в обоих случаях механизацию крыла не выпускают, а наоборот – убирают из посадочного положения «3» или «Full» во взлётное «1» или «2». Во-вторых – хотя время выхода двигателей с режима ПМГ (Approach Idle) на взлётный (NTO) составляет не более 8 сек (требования Норм), однако и время изменения траектории движения ВС тоже не маленькое.

Итак, движение самолёта в нашем трёхмерном пространстве описывают 6 уравнений – три уравнения сил и три уравнения моментов относительно трёх осей. Сумма моментов, действующих на самолёт, определяет его угловое движение относительно своего центра масс, это так называемое короткопериодическое движение, которое определяет характеристики устойчивости и управляемости. Если все аэродинамические моменты уравновешены, их сумма равна нулю, то самолёт сбалансирован и не изменяет своего углового положения (угловые скорости wx = wy = wz = 0).

В свою очередь, сумма сил определяет движение самолёта уже как материальной точки, т.е. траекторное движение его центра масс, так называемое длиннопериодическое движение, от которого зависят ЛТХ и ВПХ самолёта. Если все силы уравновешивают друг друга, то самолёт движется равномерно (без изменения скорости) и по прямолинейной траектории.

В данном случае, всех интересует изменение продольной траектории движения, которое описывается двумя уравнений сил (по осям Х и У) и одним уравнением моментов (относительно оси Z). Представим себе, что самолёт в посадочной конфигурации (шасси и механизация выпущены, двигатели на ПМГ), снижается по глиссаде с постоянной скоростью Vapp (скорость захода на посадку), т.е. все силы и моменты уравновешены. Если КВС принимает решение об уходе на 2-й круг, то он выполняет следующие действия – передвигает РУДы вперёд и штурвал или ручку управления на себя. После этого, события начинают развиваться в такой последовательности (несколько упрощённо):
- С небольшим (в доли секунды) запаздыванием после перемещения органа управления, руль высоты отклоняется в новое балансировочное положение, изменяется картина обтекания стабилизатора, что приводит к изменению на нём аэродинамической силы и появлению дополнительного кабрирующего момента.
- До этого, оба продольных момента - кабрирующий момент РВ (mz по дельта РВ) и пикирующий момент от подъёмной силы крыла (mz по Cy) уравновешивали друг друга, но теперь их баланс нарушился и самолёт начинает «задирать нос» с угловой скоростью примерно wz = 3 град/cек. Так как центр масс ВС продолжает двигаться по исходной траектории, с углом наклона равным углу наклона глиссады, то изменение тангажа приводит и к изменению угла атаки – за 1.0–1.5 сек., с обычных для захода 4-5 град., угол атаки «подрастает» до 9–10 град.
- Рост угла атаки, изменяет картину обтекания крыла, что приводит к увеличению аэродинамической силы R, т.е. силы сопротивления и подъёмной силы, которые растут ОДНОВРЕМЕННО (а не друг за другом !) ибо являются её продольной и вертикальной составляющими, соответственно.
- В свою очередь, по мере увеличения подъёмной силы, возрастает и вызываемый ею пикирующий момент (mz по Cy). В итоге, он сравнивается с кабрирующим моментом отклонённого руля высоты (mz по дельта РВ) и наш самолёт опять оказывается сбалансированным по моментам, но уже в новом угловом положении – с другими углами тангажа, атаки и с другим балансировочным положением РВ.
- Итак, короткопериодическое движение уже завершилось, моменты уравновесились, однако, под действием нарушенного баланса сил развивается длиннопериодическое движение – ц.м. самолёта с перегрузкой около Ny = 1.3 начинает перемещаться по криволинейной траектории. В течение следующих 5-6 сек. идут несколько одновременных процессов – угол наклона траектории движения изменяется с минус 2.5 до плюс 10-15 град, тяга двигателя постепенно растёт, механизация из посадочного положения перемещается во взлётное, а воздушная скорость меняется от Vapp до V2.
- После перехода в набор высоты, КВС начинает постепенно отдавать ручку «от себя», уменьшая угол атаки и перегрузку таким образом, чтобы вывести самолёт на угол тангажа, обеспечивающий сохранение постоянной скорости V2 (в этом деле ему помогает горизонтальная директорная планка пилотажного дисплея). Получив доклад о положительном градиенте набора, даётся команда на уборку шасси.
- Процессы уборки шасси и механизации во взлётное положение, а так же увеличения тяги двигателей добавляют самолёту кабрирующих моментов, но для упрощения общей картины можно считать, что их изменение компенсируется соответствующим отклонением стабилизатора при помощи механизма автотриммирования (на нашем самолёте так и происходит).

Если что-то в моём изложении не получилось объяснить ясным образом, извините. Если короче, то я попытался донести следующую основную мысль – изменение углового положения самолёта, вызываемое действием на него моментов, происходит достаточно быстро, а изменение траектории и скорости движения под действием сил, наоборот – процесс медленный. Поэтому, располагаемое время увеличения тяги двигателей до NTO, уборки механизации и перекладки стабилизатора вполне вписываются в требуемый интервал. Примерно так…

p.s. Все цифры в описании процесса даны приближённо. :))

Kiborg пишет: Игорь Александрович!
Спасибо за ликбез. По прочтении возник вопрос: какие перегрузки действуют на элементы конструкции в процессе описной эволюции в том смысле насколько они далеко от предельных?

Engineer_2010 пишет: Обычно, маневры выполняются с перегрузкой Ny = 1.3. Эксплуатационные ограничения по перегрузке для данного класса ВС составляют:
- от минус 1.0 до + 2.5 ед. с гладким крылом;
- от 0 до + 2.0 с выпущенной механизацией.
При расчёте механизации крыла и её трансмиссии, нагрузки при манёвре считаются «..в сочетании с нагрузками при их перемещении из одного положения в другое и при изменении скорости полёта…» (цитата из АП). Ну и плюс к этому - коэффициент безопасности 1.15 или другой, точно не помню. В данном случае, Валерий Попов сможет ответить более точно.

11 Nov 2013 04:25 (опубликовано: skydiver000)


Если вам понравилась статья, не забудьте поставить "+"

рейтинг: +13+x

Facebook vk16.png twitter_icon.png livejournal.gif mailru-share-16.png ok-logo.png

Добавить новый комментарий
fancy-divider.gif

Читайте далее

  • Отладка самолета? Это очень просто! | общетехнические статьи - От редакции: автор не раскрывает, о каком самолёте идёт речь, но можно предположить, что это Gulfstream G650 Некоторое время назад мне пришлось очень плотно поучаствовать в при`мо-сдаточных испытаниях самол`та. Эти испытания были основной частью...… (+16)
  • Разработка ПО авионики - В основе разработки ПО авионики лежит основополагающий стандарт RTCA\DO-178B. Несмотря на первый взгляд на его отстранённость от непосредственной рутины программиста, он описывает весь процесс разработки и выдвигает требования к подобному ПО. Тем не...… (+14)
fancy-divider.gif

Случайные статьи

  • Описание системы нейтрального газа - Назначение системы нейтрального газа Система нейтрального газа (АТА 47-00-00) предназначена для предотвращения образования огнеопасных паров топлива в баках топливной системы путем снижения содержания кислорода в топливных баках. Снижение содержания кислорода в надтопливном пространстве топливных...… (+2)
  • Эмбрайер-190, дальность и расход топлива - Кстати, летел вчера в Астану на Ембраере -190. Прелестный самолетик! 96 мест, летит на 4200 км., 1850 часовой расход. Зачем было велосипед изобретать? Pernatij: Ну только при 96 пассажирах он на 4200 не летит и 1850 не расходует. В отличие от ССЖ. А велосипед - для конкуренции. Ведь более лучший и...… (+3)

Использование материалов сайта разрешается только при условии размещения ссылки на superjet100.info

Пока не указано иное, содержимое этой страницы распространяется по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License