Что такое устойчивость полета и как она обеспечивается
Прежде чем говорить о силах, позволяющих сохранять устойчивость полета самолета, беспилотного летательного аппарата, планера или модели в воздухе, рассмотрим вкратце, что такое устойчивость вообще.
Найдено кольцо на пляже металлоискателем видео
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 проходящих через центр тяжести (рис. 2.23). Соответственно существуют три вида устойчивости: продольная — относительно оси, поперечная — относительно оси; устойчивость пути — относительно оси.
Рис. 2.21. Представление о центре тяжести тела.
Рис. 2.22. Центр тяжести лежит в плоскости симметрии самолета.
Рис. 2.23. Оси, относительно которых может вращаться самолет.
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 и на Да возникает приращение подъемной силы на ЛУ, которое создает относительно ЦТ восстанавливающий момент МВ(1П,,Т, направленный на уменьшение угла атаки и возвращающий самолет к исходному режиму.
Место нанесения смазки на велосипедную цепь, как смазать велосипедную цепь видео
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 Рис. 2.25. Определение САХ прямоугольного равновесия. Этого можно достиг (а) и трапециевидного (б) крыла, достигнуть определенной центровкой модели, смещением ЦТ вперед к носовой кромке крыла и соответствующим подбором размеров, положения и углов установки несущих поверхностей модели.
Рис. 2.24. Обеспечение продольной устойчивости самолета.
Рис 2.25. Определение САХ прямоугольного и трапециевидного крыла
Рис. 2.26. Что такое устойчивость полета и как она обеспечивается
Рис. 2.27. Силы, действующие на самолет при скольжении.
Очень важно знать центровку модели, т. е. положение ее центра тяжести относительно хорды крыла. Для прямоугольного крыла центровку определяют как расстояние от передней кромки крыла вдоль хорды до центра тяжести, выраженное в процентах длины хорды. Если крыло не прямоугольное, то центровка выражается в процентах средней аэродинамической хорды (САХ) крыла — хорды равновеликого по площади прямоугольного крыла, которое имеет те же самые аэродинамические характеристики, что и действительное крыло. На рисунке 2.25 показано положение и размер для прямоугольного и трапециевидного крыльев, определяемые несложными геометрическими построениями.
Центр тяжести у большинства моделей обычно находится в пределах 20—30% САХ. Перемещение ЦТ вперед влечет за собой увеличение продольной устойчивости и, наоборот, при смещении ЦТ назад продольная устойчивость уменьшается и при некотором положении ЦТ модель может стать неустойчивой.
Большинство современных моделей (кроме кордовых) при виде спереди имеют угол, образованный плоскостью хорд и горизонтальной плоскостью, который называют углом поперечного V (рис. 2.26) и обозначают Т. Этот угол оказывает большое влияние на поперечную устойчивость модели. Пусть по какой-либо причине модель начала крениться (рис. 2.27.). В результате под действием результирующей Z, подъемной силы У и силы тяжести G модель начнет скользить в сторону опускающегося крыла, теряя высоту. При этом на опускающемся крыле начнет возрастать подъемная сила, а на поднимающемся — наоборот уменьшаться. Это происходит потому, что опускающееся крыло начинает обдуваться воздушным потоком снизу и угол атаки его увеличивается. Поднимающееся крыло обдувается потоком сверху и его угол атаки и подъемная сила уменьшаются. Возникающий из-за разности подъемных сил восстанавливающий момент AfBnccT стремится вернуть модель в первоначальное положение.
Вопросы устойчивости мы рассмотрели в упрощенной форме. Для более подробного их изучения можно рекомендовать, например, книгу Э. П. Смирнова "Как сконструировать и построить летающую модель".
Заканчивая краткое (в самых общих чертах) рассмотрение вопросов полета Л А, отметим еще раз, что для полета Л А нужны :
- подъемная сила для преодоления сил земного притяжения — она создается несущими поверхностями (для многих типов ЛА — крылом);
- сила тяги для преодоления сопротивления внешней среды (воздуха), создаваемая для наиболее распространенных типов ЛА силовой установкой;
- органы устойчивости и управляемости для обеспечения устойчивого и управляемого полета.
Кроме того, многие типы ЛА оснащены системой опор — шасси для обеспечения взлета и посадки и передвижения по аэродрому. Конечно, большинство ЛА насыщено современным оборудованием, обеспечивающим решение задач, возникающих в процессе полета; автоматического управления, навигации, связи, слепой посадки и других.
ЛА следует рассматривать как транспортные средства, которые используются для доставки по месту назначения пассажиров и различных грузов, в том числе и военных.
Школа построенная во времена Сталина И. В. видео
Теги : сделать модель планера, сделать модель корабля. сделать модель яхты, сделать поделки с детьми, как сделать своими руками, поделки своими руками, сделать беспилотник, сделать беспилотный корабль,
Что такое устойчивость полета и как она обеспечивается
