Вообще, летать на самолете достаточно просто (всё относительно). Но, если только это происходит в определенной разрешенной области. И нет, я не про территорию - я про скорость и углы.
В этой статье мы рассмотрим опасные явления, связанные с нарушением рамок, ограничивающих режимы полета.
Сваливание
Это очень опасное, особенно для тяжелых самолетов, явление. В статье про подъемную силу я уже его упоминал, а также приводил понятие угла атаки крыла. Напомню, это угол между вектором скорости (проще говоря, направлением полета) и так называемой хордой.
На относительно маленьком диапазоне углов атаки поток воздуха обтекает крыло ровненько, все частички воздуха двигаются параллельно и не имеют вращения. Такое течение потока называется ламинарным и вот как оно выглядит, если визуализировать поток с помощью, например, дыма:
А вот так поток ведет себя на больших углах атаки, становясь турбулентным:
То, что Вы видите на второй картинке, называется срывом потока. Возникновение срыва приводит к резкому падению подъемной силы. Применительно к самолету это явление называется сваливанием. В лучшем случае, при его возникновении, самолет клюнет носом и выйдет в нормальный полет. Угол атаки, на котором и происходит это явление, называется критическим, у самолетов он обычно находится в пределах 15-20 градусов в зависимости от того, какой именно это самолет.
У самолетов, имеющих так называемое Т-образное оперение (это когда горизонтальное оперение стоит наверху вертикального), например, Ту-154, есть характерная особенность. Опасная. Это риск входа в режим глубокого сваливания. Оно обусловлено тем, что возмущенный поток воздуха от крыла "затеняет" стабилизатор и управление становится неэффективным. К тому же, у него задняя центровка, что еще больше усугубляет ситуацию.
Если самолет, особенно тяжелый, в процессе этого самого сваливания завалится на крыло, то будет еще хуже...
О начале срывных явлений летчиков весьма доходчиво (иногда - нет) оповещает начинающаяся тряска самолета. Чтобы избежать развития глубокого сваливания, нужно уменьшить угол атаки, отклонив рычаг управления самолетом вперед, и увеличить режим работы двигателей, чтобы выросла скорость.
Штопор
Это нисходящее движение самолета, которое характеризуется его вращением относительно вертикальной оси, самолет переходит в режим авторотации или, как ещё это называется, аэроинерционного вращения. Проще говоря, как кленовая семечка...
Штопор различается по направлению вращения - левый и правый, по положению самолета - прямой и обратный (то есть, самолет находится в положении "кверху пузом"), и по наклону его продольной оси (от хвоста до носа):
- 50-90 градусов - крутой штопор, самолет практически летит носом вниз;
- 30-50 градусов - пологий штопор;
- менее 30 градусов - плоский штопор, самолет летит почти параллельно земле.
Штопор может быть как полезным - например, выполнение фигур высшего пилотажа, так и совершенно нежелательным. Ввести самолет в штопор можно как преднамеренно, так и ошибочными действиями летчика. Преднамеренный ввод и вывод самолета из этого режима практикуется при обучении летчиков, но только на легких самолетах.
К сожалению, попадание тяжелого самолета в штопор практически однозначно определяет исход... Примеры приводить я не буду, но это факт.
Флаттер
Это явление случается при противоположному сваливанию и штопору условии - при превышении допустимой критической скорости. Оно представляет собой резонансные колебания плоскостей крыла или хвостового оперения самолета.
Возникает это явление из-за несовпадения центра давления и центра жесткости плоскости, а также недостаточной этой самой жесткости. Аэродинамическая сила создает момент, который закручивает консоль, последняя стремится выкрутиться обратно и, можно сказать, "проскакивает" точку невозврата, совершая такое же движение в обратную сторону. Вот и получаются вынужденные колебания. Стоит ли говорить, что такие танцульки могут стать причиной разрушения конструкции?
Так же, как и в случае со сваливанием - для избежания такого явления необходимо следить за скоростью. А специально его вызывают в процессе летных испытаний. Вот так.
Бафтинг
Здесь в двух словах - это тоже колебания, тоже вынужденные, но вызываемые срывом турбулентных вихрей. Явление напоминает удары по обшивке, отсюда и название. Дальше развивать его описание я не буду :)
Нагрев конструкции
Это явление касается самолетов, которые летают на больших сверхзвуковых скоростях. Из-за трения и сжатия воздуха, последний значительно нагревается и передает свой нагрев конструкции самолета.
С этой проблемой столкнулись, например, при эксплуатации пассажирского самолета Конкорд. Во время полета на скорости в "два звука", он удлинялся аж на 23-24 сантиметра из-за нагрева. Существует байка или правда, что во время одного из полетов пилот положил свой головной убор таким образом, что когда самолет остыл, летчик не смог его вытащить, потому что щель между элементами конструкции схлопнулась и зажала кепон :)
Нагрев конструкции вынуждает конструкторов страдать использовать более жаростойкие материалы. Например, в конструкции самолета МиГ-31 значительное количество стальных элементов. Так что, тяжело летать быстро!
Спасибо за внимание, подписывайтесь!