Центр тяжести самолета и его свойства

Ц.Т. – точка приложения равнодействующей всех массовых частей самолета.

Свойства Ц.Т.:

1. Все три сл. оси самолета пересекаются в Ц.Т. самолета.

2. Все вращательные движения самолета происходят относительно Ц.Т.

3. Если груз в самолете прочно закреплен, то при любых эволюциях самолета Ц.Т. остается на месте.

4. При смещении груза в самолете Ц.Т. перемещается в ту же сторону.

5. Все силы, не приложенные в Ц.Т., создают моменты относительно этой точки.

 

Средняя аэродинамическая хорда.

САХ – называется хорда условного крыла прямоугольной формы в плане, равноценного аэродинамически данному крылу.

Понятие САХ позволяет упростить анализ устойчивости и управляемости самолётов.

САХ предназначена для определения центовки самолёта.

 

Центровка самолёта, её виды. Пределы центровки.

Центровка – это расстояние от начала САХ до проекции Ц.Т на неё выражен в % процентах.

Различают следующие виды центровок.

1. Предельно задняя допустимая центровка – это такая центровка, при которой самолёт обладает достаточной продольной устойчивостью при взлёте, в наборе “Н”, и при уходе на второй круг, т.е. когда используют N_max (двигателя).

Як-18т при G = 1650 – 26% при G = 1510 кг – 20,5%

2. Предельно-передняя допустимая центровка – это такая центровка, при которой самолёт обладает достаточной управляемостью на планировании и при посадке.

Як-18т предельная допустимая центровка – 13% САХ.

При предельной допустимой центровке обеспечивается возможность создания самолёту посадочного положения и остаётся 20% запас хода руля высоты.

3. Эксплуатационные центровки – это центровки от предельно передней до предельно-задней.

4. Рекомендованные центровки – при котрых наилучшая устойчивость и управляемость самолёта.

5. Критическая или нейтральная центровка, при которой самолёт обладает безразличным равновесием. Она должна быть на 10% САХ больше предельной задней и в полёте не допустима.

Нарушать пределы установленных центровок – запрещается.

При нарушении предела передней центровки:

- на взлёте самолёт долго бежит;

- в полёте опускает “нос”;

- на посадке может не хватить руля высоты для создания посадочного положения.

При нарушении предела задней центровки:

- в полёте самолёт кабрирует;

- теряет скорость;

- легко срывается в штопор и плохо выходит из штопора.

 

Равновесие самолёта.

Равновесие – такое состояние самолета, при котором у него нет стремления, поворачиваться относительно главных осей.

Виды равновесия: – продольное;

– поперечное;

– путевое.

Продольное равновесие – состояние самолета, при котором у него нет стремления, поворачиваться относительно поперечной оси (Z).

Для обеспечения продольного равновесия необходимо, чтобы сумма моментов, действующих на самолёт относительно поперечной оси (Z) равнялась бы “0”.

 

Условие продольного равновесия: ∑М_z = 0

M_p + M_кр = М_Г.О.

 

Продольное равновесие в полёте может быть нарушено:

1. Отклонением руля высоты.

2. Изменением центровки самолёта:

- при смещении центровки вперёд увеличивается l_Г.О. и пикирующий момент М_Г.О.;

- уменьшается l_кр и М_кр.В результате самолёт опускает “нос”;

- при смещении центровки назад:

– l_Г.О.↓ М_Г.О.↓;

– l_кр↑ М_кр↑.

– возникает кабрирующий момент.

3. Обледенение самолёта.

4. Восходящими и нисходящими потоками.

5. Отклонением посадочного щитка

- при отклонении посадочного щитка У_кр↑ и М_кр↑ кабрирующий момент увеличивается.

6. Выпуск шасси.

7. Изменением режима работы двигателя (за счёт децентрации винта).

Децентрация винта – не совпадение линии тяги с Ц.Т самолёта.

Различают нижнюю и верхнюю.

нижняя верхняя

У Як-18Т нижняя децентрация винта

- при даче газа самолёт кабрирует;

- при уборке газа самолёт опускает “нос”.

Нарушенное продольное равновесие можно восстановить отклонением руля высоты.

 

Поперечное равновесие самолёта.

Это такое состояние самолёта, при котором у него нет стремления поворачиваться относительно продольной оси.

Для обеспечения поперечного равновесия необходимо, чтобы сумма моментов действующих относительно продольной оси равнялась бы “нулю”. ∑М_х = 0

Поперечное равновесие может быть нарушено:

1. Отклонением элеронов.

2. Отклонением руля направления

- при отклонении руля направо сапмолёт разворачивается и одновременно кренится за счёт большей подъёмной силы на внешнем крыле;

3. Восходящими и нисходящими потоками.

4. Обледенением самолёта.

5. Изиенением режима работы двигателя.

- за счёт реактивного момента винта.

У самолёта Як-18т левое вращение винта М_реакт. Кренит самолёт в правую сторону. Чем больше режим, тем больше М_реакт. Для компенсации М_реакт на элеронах имеются пластины – компенсаторы.

6. Неравномерной выработкой топлива из боков (крен в ту сторону, где топлива больше).

Нарушение поперечного равновесия можно восстановить отклонением элеронов.

 

Путевое равновесие самолёта.

Это такое состояние самолета, при котором у него нет стремления, поворачиваться относительно вертикальной оси.

Для обеспечения путевого равновесия необходимо, чтобы сумма моментов действующих на самолёт относительно вертикальной оси (У) равнялось бы “0”.

∑М_у-у = 0

Путевое равновесие может быть нарушено:

1. Отклоненим руля направления.

2. Отклонением элеронов:

- При отклонении элеронов самолёт крениться, скользит в сторону крена и вследствии боковой обдувки фюзеляжа разворачивается в сторону крена.

3. Изменением режима работы двигателя:

- за счёт воздействия на вертикальное оперение закрученной струи воздуха, отбрасываемой воздушным винтом, самолёт разворачивается вправо, чем больше режим работы двигателя, тем больше разворачивающий момент.

Кроме того, развороту вправо способствует реактивный момент.

4. Воздушными потоками.

5. Любым нарушением поперечного равновесия самолёта.

Нарушенное путевое равновесие можно восстановить отклонением руля направления.

 

Боковое равновесие самолёта.

Между поперечным равновесием и путевым существует взаимосвязь. Их совокупность называется боковым равновесием. При нарушении одного из них нарушается и другое. Факторы, влияющие на боковое равновесие те же, которые влияют на попречное и путевое равновесие.

- при нарушении путевого равновесия самолёт разворачивается, и одновременно крениться за счёт большей скорости движения и большей У_под на внешнем крыле.

- при нарушении попречного равновесия самолёт крениться и одновременно разворачивается в сторону крена, нарушая путевое равновесие за счёт скольжения и боковой обдувки фюзеляжа.

 

Устойчивость и управляемость самолёта.

Равновесие может быть:

- устойчивым;

- неустойчивым;

- безразличным.

Устойчивость – это способность самолёта самостоятельно без вмешательства пилота восстанавливать нарушенное в полёте равновесие.

Устойчивость самолёта складывается из:

- статической устойчивости;

- динамической устойчивости.

Способность самолёта сохранять заданный режим полёта и возвращаться к нему в случае непроизвольного отклонения под действием внешних возмущений после прекращения их действия без вмешательства пилота в управление называется динамической устойчивостью.

Статическая устойчивость создаётся стабилизирующими моментами, возникающими при случайных возмущениях самолёта.

 

Под статическими моментами понимают момент, зависящий только от положения самолёта относительно потока.

Статические моменты, стремящиеся восстановить нарушенное состояние, равновесия называется стабилизирующим.

Статические моменты, стремящиеся удалить самолёт от исходного положения равновесия называется дестабилизирующими.

 

Различают три вида устойчивости:

- продольная;

- поперечная;

- путевая.

Продольная устойчивость делится на два вида:

Продольная устойчивость самолёта по перегрузке – это когда самолёт стремится сохранить перегрузку исходного режима полёта.

Продольная устойчивость самолёта по скорости – это когда самолёт стремиться сохранить скорость исходного режима полёта.