Лекции по аэродинамике. Учебное пособие по аэродинамике содержание содержание 2 раздел I. Основы аэродинамики 4 Тема основные понятия и законы аэродинамики 4 Классификация летательных аппаратов 5 атмосфера земли 6
 Скачать 9.65 Mb.
|
Поперечная устойчивость самолетаСпособность самолета без вмешательства летчика восстанавливать в полете первоначальное состояние поперечного равновесия называется поперечной устойчивостью. Если под влиянием внешнего воздействия поперечное равновесие нарушается и самолет кренится, на полукрыльях происходит изменение углов атаки. При вращении самолета вокруг продольной осиоx1 на опускающемся крыле углы атаки увеличиваются, а на поднимающемся - уменьшаются (Рисунок13.6). Тогда на поднимающемся крыле подъемная сила УПОДбудет меньше, а на опускающемся больше:  Результирующая подъемных сил Y', действуя на плечо а, создаст тормозящий (демпфирующий) момент МХ.демпф, препятствующий дальнейшему увеличению угла крена. Как только вращение (кренение) прекращается, прекращается и действие этого момента. Восстановить исходное поперечное равновесие демпфирующий момент не может. Вращение самолета прекратится, и он останется накрененным на некоторый угол (Рисунок 13.7).  Рисунок13.6 Схема сил, действующих на самолет при его вращении относительно оси Х  Рисунок 13.7 Восстановление поперечного равновесия при скольжении самолета Самолет начинает скользить на опущенное крыло под воздействием силы ZСК - составляющей силы веса и подъемной силы (Рисунок 13.7,а). При полете со скольжением обтекание полукрыльев и распределение давления на них изменяется. На опущенном полукрыле условия обтекания лучше, а на поднятом, из-за аэродинамического затенения, хуже. Поэтому на опущенном крыле подъемная сила создается больше, чем на поднятом (Уоп > Упод). Результирующая подъемная сила У’, действуя на плече а относительно центра тяжести, создаст восстанавливающий момент МВОСТ (Рисунок 13.7,б). Таким образом, поперечная устойчивость обеспечивается самим крылом за счет скольжения. Величина восстанавливающего момента, степень устойчивости зависят от: -площади крыла, -угла поперечного «V», -стреловидности, удлинения крыла, -от площади вертикального оперения.  Рисунок 13.8 Влияние угла поперечного V на поперечную устойчивость самолета Угол поперечного «V» крыла имеет большое значение для поперечной устойчивости самолета. Как видно из Рисунок13.8, полукрылья обтекаются боковым потоком воздуха под различными углами атаки. При скольжении у опущенного полукрыла угол атаки дополнительно увеличивается по сравнением с поднятым полукрылом. Произойдет увеличение подъемной силы на опущенном крыле и уменьшение на поднятом. У современных самолетов с прямыми и трапециевидными крыльями угол поперечного «V» находится в пределах от 0 до +7°. Стреловидность крыла увеличивает поперечную устойчивость самолета. Появляется дополнительный восстанавливающий момент за счет стреловидности. Однако у самолетов с крылом прямой стреловидности поперечная устойчивость может возрасти настолько, что станет излишней. Это ухудшает управляемость и может вызвать так называемую колебательную неустойчивость. По этой причине у самолетов со стреловидным крылом угол поперечного «V» делают отрицательным (до -5°). Удлинение крыла. Чем больше удлинение крыла, тем на большем плече будет действовать подъемная сила Укр, тем больше восстанавливающий момент, следовательно, лучше поперечная устойчивость самолета. Также на поперечную устойчивость оказывают влияние боковые поверхности фюзеляжа, вертикального оперения. Это положительно отразится на поперечной устойчивости, особенно у самолетов с нижним и средним расположением крыла. Поперечная устойчивость на больших углах атаки Рисунок 13.9 Изменение коэффициента Су при нарушении поперечного равновесия на различных углах атаки С увеличением угла атаки поперечная устойчивость ухудшается и на углах атаки, близких к критическому, самолет теряет способность самостоятельно восстанавливать нарушенное равновесие. Как видно из Рисунок 13.9, если самолет летит на малых углах атаки (на большой скорости), то разность подъемных сил полукрыльев наибольшая, изменение подъемной силы у обоих крыльев примерно одинаково. При полете на углах атаки, близких к критическому, разность подъемных сил полукрыльев становится значительно меньше и даже стремится к нулю. Подъемная сила опускающегося крыла может быть даже меньше исходной. Самолет будет интенсивно крениться. При полете на углах атаки, близких к критическому, при накренении появляется срыв потока на опускающемся крыле, что может привести к сваливанию самолета на крыло. У стреловидных крыльев срыв потока начинается раньше, чем у нестреловидных, и сосредоточивается на концах крыла. Поэтому стреловидность крыла ухудшает поперечную устойчивость на больших углах атаки. Для улучшения поперечной устойчивости на больших углах атаки применяются аэродинамическая и геометрическая крутка крыла, аэродинамические гребни. Аэродинамическая крутка. У аэродинамически закрученных крыльев на концах применяют более несущие профили с большим значением Сумакс. Благодаря этому концевой срыв на больших углах атаки наступает позже. Геометрическая крутка крыла выполняется таким образом, что установочные углы уменьшаются по мере приближения к концам крыла. Поэтому концевой срыв потока у закрученного крыла возникает позже. Аэродинамические гребни препятствуют перетеканию воздушного потока от фюзеляжа к концевым сечениям крыла, затягивая начало концевого срыва, способствуют улучшению поперечной устойчивости самолета на больших углах атаки. |