Меню:

Управляемый полет на самолёте

В Европе десятки энтузиастов пытались подниматься в воздух, и к 1906 году первые авиаторы начали отрываться от земли, летая, правда, в основном по прямой. Впервые европейцы увидели настоящий управляемый полет 9 августа 1908 года — это сделал во Франции при огромном стечении народа Уилбур Райт. Американец пробыл в воздухе меньше двух минут, но его полет настолько отличался от виденных ранее, что публика восторженно зааплодировала.

В Первую мировую войну окончательно сложилась схема и принципы управления самолетом. Поперечное управление осуществлялось элеронами, приводимыми в действие отклонением влево или вправо ручки управления (или вращением штурвального колеса). За продольное управление отвечали рули высоты, управляемые движением ручки (колеса) на/от себя. Руль направления обеспечивал путевое управление и отклонялся нажатием на соответствующую педаль. Вполне естественно, что органы управления должны применяться согласованно. К примеру, для выполнения виража необходимо накренить машину. Тогда возникнет горизонтальная составляющая подъемной силы, направленная в сторону крена, которая и обеспечит поворот. А для того, чтобы при этом машина не опускала нос, необходимо подобрать ручку немного на себя.

Руль направления используется не при всех маневрах — при выполнении пологого виража его можно отклонить в сторону разворота, а можно обойтись и без этого. При глубоких же виражах, выполняемых с очень большим креном, руль отклоняется в противоположную развороту сторону, чтобы удержать нос машины в горизонте. При этом он работает как руль высоты. Глубокие виражи, сопровождающиеся большими перегрузками, требуют, кроме того, максимального увеличения тяги двигателя, так как увеличение перегрузки при маневре ведет к возрастанию сопротивления и соответственно потере скорости и энергии машины. Современные истребители, способные выполнить установившийся разворот с перегрузкой до 9g, выполняют такие маневры на полном форсаже.

Интенсивность использования руля направления различается на самолетах различных классов. Истребители при сложных маневрах используют практически полные отклонения руля, гражданские же летчики достаточно редко его используют — основные маневры они могут совершать при помощи только рулей высоты и элеронов. Однако в случае отказа одного из двигателей на гражданском лайнере именно руль направления позволяет компенсировать скольжение, возникающее из-за несимметричности тяги.

Поперечное управление

За долгую историю авиации было опробовано множество конструкций элеронов, обеспечивающих управление самолетом по крену. Сегодня на больших самолетах появились и другие органы поперечного управления — интерцепторы, представляющие собой пластины на верхней поверхности крыла, которые с помощью гидропривода могут подниматься на различный угол. При необходимости поворота интерцепторы на одной из плоскостей выпускаются в поток, уменьшая тем самым ее подъемную силу, и машина накреняется. При выпуске на обеих плоскостях интерцепторы позволяют управлять подъемной силой крыла, а при синхронном отклонении на максимальный угол действуют в качестве воздушных тормозов.

Горизонтальное оперение

В настоящее время на истребителях не используется горизонтальное оперение, состоящее из стабилизаторов и рулей высоты. Им на смену пришли цельноповоротные дифференциально-отклоняемые стабилизаторы, более эффективные на сверхзвуковых скоростях полета. При синхронном их отклонении происходит изменение угла тангажа, а дифференциальное отклонение изменяет крен. Удивительно, но через сотню лет после первого полета братьев Райт многие современные конструкторы вернулись к опробованной ими схеме с передним горизонтальным оперением (ПГО), которое на многих режимах более эффективно, нежели его заднее расположение.

На новейших самолетах марки «МиГ» и «Су», выполненных по схеме триплан, применены управляемые ПГО и хвостовое оперение. Исследования, проведенные специалистами ЦАГИ, показали — согласованное их использование дает самолету значительные преимущества в маневренности. Американские же самолеты, такие как F-15, F-16, F/A-18, и даже машины последнего поколения F-22 и F-35 строятся по классической схеме.

Существует еще один способ — управление вектором тяги двигателя. Первый такой двигатель — Pegasus был создан в Великобритании для самолета «Harrier». По оценкам летчиков КМП США, возможность изменения вектора тяги в полете дает самолету значительное преимущество в маневренности, от чего в реальном воздушном бою может зависеть жизнь. Российские конструкторы пошли несколько иным путем, разработав управляемые (отклоняемые) сопла для обычных двигателей, которые сначала позволяли отклонять тягу на небольшие углы вверх или вниз. Последние российские разработки обеспечивают отклонение тяги в рамках конуса с углом при вершине в 40—50°.

В настоящее время «ВАЕ Systems» проводит исследования в области разработки новых принципов управления вектором тяги. В их основе лежит применение эффекта Коанда (эффект «прилипания» реактивной струи к поверхности), что позволит заменить поворотные сопла на систему, состоящую из неподвижного сопла и управляющих плоскостей, а в идеале совсем отказаться от аэродинамических органов управления.