В предыдущей статье мы выяснили, как самолет держится в воздухе и не падает. Это, конечно, очень здорово, что самолет летит, но как сделать так, чтобы можно было двигаться туда, куда захочет человек, сидящий в самолете?
Например, у автомобиля или велосипеда есть руль. При повороте руля меняется угол поворота колес и транспортное средство начинает менять свою траекторию за счет силы трения. С самолетом все несколько интереснее, поскольку под его крылом твердого асфальта, увы, нет.
Принцип управления самолетом лежит в изменении сил, действующих в полете. Как именно это происходит - читаем дальше :)
Вообще-то, у самолета тоже есть рули. Рули самолета представляют собой отклоняемые поверхности, расположенные на крыле или хвостовом оперении. В отдельных случаях, оперение (или даже крыло) целиком являются рулевыми поверхностями.
Рассмотрим основные из них - это руль высоты, элероны и руль направления.
Рули служат для изменения углового положения самолета в пространстве. Нам просто необходимо знать, какие углы есть у самолета:
- Угол тангажа - простым языком, это угол между носом и землей. Положительный тангаж - нос задран вверх.
- Угол крена - наклон самолета влево-вправо. Положительный крен - правый.
- Угол рыскания - по сути, это курс самолета, направление его полета по компасу.
Отклонение того или иного руля вызывает изменение моментов, действующих на самолет в полете, а следовательно, появляется угловая скорость. Помимо пространственных углов, изменяются также поточные - угол атаки и угол скольжения. В статье про подъемную силу говорится, что большая ее часть определяется именно углом атаки, а следовательно, боковая сила определяется углом скольжения. Теперь перейдем к схеме сил, действующих на самолет.
На картинке выше изображены силы, которые действуют на самолет в полете, вернее, проекции сил на оси системы координат, которая связана с самолетом. Суть вот в чем - если сила тяжести уравнивается подъемной силой, а сила лобового сопротивления компенсируется тягой двигателей, то самолет будет лететь прямолинейно и горизонтально. А если нарушить баланс сил - то появится ускорение. И если со скоростью полета всё более-менее понятно: убрал тягу - самолет замедлился, добавил газку - самолет ускорился, то с поворотом ситуация несколько сложнее.
Изменив угол атаки, можно изменить подъемную силу, тогда траектория движения в вертикальной плоскости будет искривляться. А управлять углом атаки можно с помощью отклонения руля высоты. Руль высоты отклоняется с помощью движения рычагом управления самолетом или штурвальной колонкой вперед-назад.
Чтобы выполнить так называемый плоский разворот (как автомобиль по ровной дороге), нужно отклонить руль направления и удерживать угол крена в нуле. Тогда за счет угла скольжения возникнет боковая сила, которая и будет искривлять траекторию.
Но, чаще всего разворот в горизонтальной плоскости выполняется с помощью крена, поскольку плоский разворот занимает слишком много времени.
Летчик отклоняет рычаг вправо или влево, поворачивая тем самым элероны, возникает угол крена. Тогда подъемная сила будет одновременно направлена и вверх, и в сторону.
Теперь самолет будет разворачиваться в сторону крена. НО! Тогда, получается, подъемной силы не будет хватать, чтобы лететь с постоянной высотой? Совершенно верно! Поэтому, летчик отклоняет рычаг "на себя", чтобы увеличить угол атаки. Тогда подъемной силы хватит, чтобы удерживать самолет в воздухе.
Таким образом, схема поворота самолета приблизительно следующая:
Отклонение рычага -> отклонение руля -> изменение угла -> изменение баланса сил -> поворот.
В современных самолетах рулями управляет не летчик напрямую, а бортовой компьютер, подавая сигналы на приводы. Но это уже совсем другая история :)
Вот и всё. Теперь вы знаете, как поворачивает самолет!