Меню:

Дельтаплан: особенности устойчивости и управляемости

Продольная устойчивость предусматривает возвращение аппарата к заданной скорости полета и углу атаки после прекращения действия возмущающих сил (например, вертикальных порывов ветра).

Будем рассматривать устойчивость дельтаплана в области эксплуатационных углов атаки.

Определим силы и моменты, дейст-ч вующие на дельтаплан в продольном направлении. Назовем моменты, поднимающие нос дельтаплана, кабриру-ющими, а моменты, вызывающие опускание носа, — пикирующими.

В прямолинейном установившемся полете на дельтаплан действует полная аэродинамическая сила R, проходящая через центр давления (ц. д.) и сила тяжести G, приложенная в центре тяжести (ц. т.).

Способность сохранять равновесие в полете проявляется следующим образом Пусть, например, при движении в неспокойной атмосфере вследствие порыва ветра дельтаплан был выведен из равновесия и увеличился угол атаки,

В этот момент на концевых частях купола появляется положительное приращение аэродинамической силы AR. Возникает пикирующий момент, равный AR a, который возвращает дельтаплан на исходный угол атаки Аналогично проявляется продольная устойчивость и при уменьшении угла атаки.

На малых углах атаки давление по профилю перераспределяется таким образом, что ц. д. может смещаться назад. Это приводит к появлению момента, затягивающего аппарат в пикирование.

Смещение ц.д. назад на малых а свойственно для обычных (неустойчивых) профилей Отрицательная геометрическая крутка препятствует этому явлению, но не всегда достаточно. Поэтому в дополнение к ней применяют устойчивые профили, т. е. такие, у которых ц. д. при уменьшении угла атаки не смещается назад. Таким свойством, например, обладают S образные профили, применяемые в корневой части крыла дельтаплана, т. к на малых углах атаки для крыла с отрицательной геометрической круткой основное силовое аэродинамическое воздействие приходится на центральную часть.

В отличие от жесткого гибкое крыло может значительно менять свою форму в зависимости от распределения воздушной нагрузки. В большой степени на изменение формы влияют жесткость, удлинение по основным направлениям и по диагонали и другие свойства ткани Чем больше «тянется» ткань, тем сильнее изменяется форма гибкого крыла. Чем меньше его купольность, тем больше нагрузка и тем значительнее влияют характеристики ткани на изменение формы.

Существенное изменение формы гибкого крыла может привести к ухудшению характеристики устойчивости и управляемости дельтаплана.

При попадании дельтаплана на углы атаки, близкие к нулю, может произойти потеря формы гибкого крыла, что обычно сопровождается интенсивным волнообразным движением поверхности купола. Если по всей поверхности купола проходят профилированные латы, то волнообразного движения может и не быть и форма профиля крыла практически не меняется. При потере формы всего гибкого крыла нарушается его отрицательная геометрическая крутка, становится возможным затягивание в пикирование. Поэтому каждый дельтаплан должен иметь дополнительное антипикирующее устройство, например, поддерживающее концевые части крыла, или на нем следует применить жесткие законцовки.

Продольно устойчивый и сбалансированный дельтаплан способен летать с «брошеной» ручкой рулевой трапеции, то есть при отсутствии усилия на нее.

По мере увеличения скорости полета возрастает управляющее воздействие, прилагаемое к ручке, при уменьшении скорости наблюдается обратное явление.

При плавном ослаблении усилий на ручку рулевой трапеции на любой скорости дельтаплан возвращается к полету с «брошеной» ручкой Если пилот сместил ц т назад, возникает кабрирующий момент и дельтаплан увеличивает угол атаки. Когда кабрирующий момент уравновесится пикирующим моментом, дельтаплан окажется на новом установившемся режиме полета. На ручке рулевой трапеции будет ощущаться нагрузка на пикирование. Аналогично при перемещении центра тяжести вперед происходит перевод дельтаплана на меньшие углы атаки (на режим большей скорости)

Дельтаплан, обладающий поперечной устойчивостью, способен устранять возникающий в полете крен или сохранять полет с заданным углом крена.

Допустим, дельтаплан накренился на угол 7 При этом полная аэродинамическая сила R отклоняется на тот же угол. Сложение ее с силой тяжести G дает равнодействующую F (рис. 3), под действием которой дельтаплан скользит на крыло в сторону крена.

В горизонтальном прямолинейном полете угол скольжения = 0 (угол между направлением набегающего потока и осью X—X) При крене дельтаплан обдувается косым потоком воздуха, опущенное крыло получает большую подъемную силу. Поэтому возникает восстанавливающий момент Мх, устраняющий крен. Приположительном поперечном «V» аппарат обдувается косым потоком воздуха и подъемная сила опущенного крыла больше, чем поднятого. Возникает момент Мх, устраняющий крен. При полете на больших углах атаки поперечная устойчивость дельтаплана ухудшается за счет увеличения интенсивности и расширения области срыва потока, особенно на концевых частях стреловидного крыла. Поперечная устойчивость на больших углах атаки повышается с увеличением отрицательной геометрической крутки, т. к при этом срыв потока с концевых частей крыла происходит позднее чем с его центральной части.

Управление по крену производится перемещением веса пилота влево или вправо

Путевая устойчивость — это способность дельтаплана самостоятельно противодействовать появлению угла скольжения.

Если в полете некоторый момент Му развернул аппарат на угол Р, то появляется скольжение. Возникает боковая сила Р, создающая восстанавливающий момент, разворачивающий аппарат «носом на ветер» При косой обдувке подъемная сила правого наветренного крыла больше чем левого, вследствие чего возникает левый кренящий момент. Горизонтальная сила F совместно с силой Р вызывает ускорение дельтаплана влево, вектор скорости дельтаплана поворачивается влево, устраняя скольжение.

Путевая устойчивость в основном зависит от боковой поверхности хвостовой части крыла, которая определяется купольностью дельтаплана. Большая купльность улучшает путевую устойчивость. При малой купольности необходимы дополнительные поверхности в хвостовой части в виде килевого кармана или небольшого киля

Изменение направления движения дельтаплана производится перемещением центра тяжести пилота в сторону поворота Появляется крен, за счет которого возникает боковая сила, искрив, яюшая траекторию движения и создающая скольжение. В результате скольжения сила Р, при ложенная позади центра тяжести вызывает разворот дельтаплана в нужную сторону.

Дельтаплан считается устойчивым в поперечном и путевом отношении, ее ли. в прямолинейном полете во всем диапазоне скоростей отсутствуют тен денции крыла к крену и рысканью; при колебании по крену после фиксирования рулевой трапеции в нейтральном положении колебания плавно исчезают, при выводе дельтаплана из разворота перемещения пилота и на грузки на рулевой трапеции незначительны.