Флаттер рулевых поверхностей

⇐ ПредыдущаяСтр 24 из 28Следующая ⇒

Флаттер рулевой поверхности может возникнуть в результате её колебаний в сочетании с колебаниями изгиба или скручивания крыла, стабилизатора или киля. Инициировать колебания может люфт в проводке управления рулевой поверхностью или внешнее воздействие (порыв воздуха). Флаттер может возникнуть, если центр тяжести рулевой поверхности находится позади её оси вращения.

Крутильно-элеронный флаттер

Элерон отклонён вниз, на ось вращения элерона действует сила, направленная вверх.

Крыло скручивается относительно оси жёсткости, задняя кромка крыла приподнимается, а элерон отклоняется ещё больше под действием момента силы инерции (поскольку центр тяжести позади оси вращения).

Крыло под воздействием сил упругости прекращает вращение («пружина закручена»), элерон под воздействием аэродинамического шарнирного момента, сил упругости проводки управления и момента инерции быстро поднимается вверх, что приводит к появлению аэродинамической силы от элерона, направленной вниз.

Энергия, аккумулированная в закрученном крыле, плюс момент от аэродинамической силы переместившегося элерона заставляют крыло закручиваться в противоположном направлении. Цикл повторяется.

Крутильно-элеронного флаттера можно избежать, сбалансировав элерон так, чтобы центр тяжести элерона совпадал или был немного впереди оси вращения. Или же сделав управление необратимым, когда все усилия от элерона замыкаются на жёстком силовом приводе.

Изгибно-элеронный флаттер

Природа этого флаттера та же, что и у крутильно-элеронного, но крыло не скручивается, а законцовка крыла осуществляет маховые движения вверх-вниз. При этом отставание в реакции элерона за счёт инерционности приводит к усилению колебаний (подкачке энергии от внешнего потока). Метод предотвращения флаттера такой же – весовая балансировка элеронов. На многих самолётах эта весовая балансировка выполнена в виде «лонжерона передней кромки». Таким образом, увеличивается жёсткость элерона, и балансировочный груз равномерно распределяется вдоль всей длины элерона, что позволяет избежать возникновения в элероне собственной вибрации от сконцентрированной массы балансировочного груза.

Массовая балансировка также обязательно выполняется на рулях высоты и направления и на сервокомпенсаторах. Это позволяет избежать возникновения подобных колебаний на хвостовом оперении, где роль пружины будет выполнять упругость фюзеляжа.

Опасность всех форм флаттера в том, что эти колебания быстро расходящиеся и достаточно одной – двух секунд, чтобы деформации достигли предельных значений и конструкция разрушилась. Теоретически можно прекратить начавшийся флаттер путём уменьшения скорости полёта, но время от начала колебаний до разрушения конструкции настолько мало, что практически невозможно безопасно выйти из начавшегося флаттера.

Реверс элеронов

На малой скорости (обратная реакция по крену на закритических углах атаки)

Опущенный элерон провоцирует срыв потока на своём полукрыле и самолёт кренится в сторону противоположную от ожидаемой.

На большой скорости

Реверс элеронов возникает на гибком крыле на большой скорости полёта. На рисунке внизу показано, как реагирует крыло на отклонение элерона. Элерон отклонён вниз для увеличения подъёмной силы полукрыла. Аэродинамическая сила на элероне направлена вверх и приложена позади оси жёсткости крыла. Она создаёт момент закручивающий крыло на уменьшение угла атаки. Если крутка крыла значительна, то потеря подъёмной силы полукрыла из-за уменьшения угла атаки преобладает над приростом подъёмной силы на элероне. В результате полукрыло с опущенным элероном будет опускаться вместо ожидаемого подъёма.

Скорость возникновения реверса элеронов может быть увеличена путём разделения элеронов на внутренние и внешние секции. Внешние секции расположены вблизи законцовок крыла, где жёсткость крыла самая слабая. Поэтому они включаются в работу только на малых скоростях, когда выпускается механизация крыла. Внутренние секции расположены ближе к корню крыла в зоне высокой жёсткости конструкции и работают всё время.

Также на большинстве современных самолётов для управления по крену используются интерцепторы-элероны. Они расположены ближе к центральной части крыла в зоне высокой жёсткости крыла и поэтому не создают таких возмущений на конструкцию крыла, как элероны.

Глава 15 Сдвиг ветра

Введение

Сдвиг ветра это неожиданное и резкое изменение скорости и/или направления ветра на небольшом расстоянии в горизонтальной или вертикальной плоскости. В результате сдвига ветра самолёт может неожиданно попасть в восходящий или нисходящий поток воздуха, приборная скорость самолёта может резко возрасти или уменьшиться, в результате может произойти падение подъёмной силы или резкое изменение вертикальной скорости и высоты полёта. Всё это может привести к резкому отклонению от заданной траектории движения и потребовать энергичного вмешательства со стороны пилота для выхода из создавшейся ситуации.

Попадание в сдвиг ветра – очень динамичное событие, возникающее так неожиданно и резко, что даже опытные пилоты на самолётах с высокой тяговооружённостью могут оказаться не в состоянии благополучно из него выйти. Попадание в сдвиг ветра может привести к опасному сближению с землёй, грубому приземлению или полному разрушению самолёта. Первая и наиболее действенная защита - это выход из зоны сдвига ветра.

Зоны наиболее мощного сдвига ветра связаны с грозовой (кучево-дождевой) облачностью. Также сдвиг ветра возникает в зоне атмосферного фронта, в приземной зоне инверсии температуры.

⇐ Предыдущая 19 20 21 22 232425 26 27 28 Следующая ⇒