ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ САМОЛЕТОВ В КРИТИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ

маленький аппарат весит всего 500 кг и имеет размах крыльев в 9,5 м. Он питается от литий-полимерных аккумуляторов и укомплектован двумя электродвигателями суммарной мощностью 60 кВт. E-Fan 2.0 не выделяет CO2 и практически бесшумен в полёте. Аккумуляторов хватает от 45 до 60 минут полёта при полной загрузке. Скорость взлёта составляет 110 км/ч, крейсерская скорость — 160 км/ч, а максимальная — до 220 км/ч.

Впервые поднялся в воздух 11 марта 2014 года, на аэродроме близ Бордо, Франция. В июле 2013 года на авиасалоне в Ле-Бурже представлен самолёт Airbus E-FAN, проектируемый как тренировочный самолёт, способный выполнять фигуры высшего пилотажа. Одно из колес основного шасси имеет привод от электромотора, что позволяет разогнать самолёт на земле до скорости 55 км/ч. что экономически более выгодно (позволяет сэкономить заряд батареи). Часовой полёт самолёта обходится в 16 долларов.

Список литературы

1. Карпов, Л.И. ЭВОЛЮЦИЯ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ: К ИСТОРИИ ВОПРОСА / Л.И. Карпов. - Москва : Московский государственный технический университет гражданской авиации, 2017. - 21-27 с.

2. Попов, В. А. История воздухоплавания и авиации / В. А. Попов. - Москва : Государственное издательство оборонной промышленности, 1944. - 13 с.

3. ЮНАКОВ, Л.П. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВИАЦИОННЫХ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ / Л.П. ЮНАКОВ. - Санкт-Петербург : Министерство образования и науки Российской Федерации Балтийский государственный технический университет «Военмех» Кафедра «Двигатели и энергоустановки летательных аппаратов», 2013. - 5-56 с.

© Ф.С. Кузьменко, 2022

УДК 629.735.33

ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ САМОЛЕТОВ В КРИТИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ

Кузьменко Филипп Сергеевич Kuzmenko Philipp Sergeevich

Студент Student

Санкт- Петербургский университет гражданской авиации Saint- Petersburg state university of civil aviation Санкт- Петербург, Россия Saint- Petersburg, Russia

FEATURES OF AIRCRAFT DYNMICS AT SPEEDS

Аннотация: В статье изучены особенности выполнения полетов и поведения самолетов в критических режимах. А в частности, конструктивные особенности транспортных воздушных судов при уходе на второй круг, аэродинамические особенности. Разработаны рекомендации для повышения безопасности полётов.

Abstract: The article studies the features of flight performance and the behavior of aircraft in critical modes. And in particular, the design features of transport aircraft during go-around, aerodynamic features. Recommendations have been developed to improve flight safety.

Ключевые слова: Угол атаки, критический режим, срыв потока.

Key words Angle of attack, critical mode, stall.

На сегодняшний день ключевая причина авиакатастроф и аварий- человеческий фактор. Экипажи не понимают особенностей пилотирования воздушного судна при выходе самолета за эксплуатационные режимы. Для предотвращения этих случаев и увеличения уровня безопасности полетов необходимо внести поправки в регламент подготовки и переподготовки пилотов.

Современные транспортные самолеты (В-737, А-320, Е-170, ИЩ-ШО и другие) оснащаются двигателями, которые расположены под крылом, и вынесены вперед по отношению к центру тяжести самолета. Соответственно, при увеличении режима работы двигателей, возникает кабрирующий момент. На малых скоростях эффективность управляющих поверхностей не велика, в то время как кабрирующий момент от двигателей от скорости не зависит (рис. 1). Поэтому, уход на второй круг, с меньшим посадочным весом, и максимальным режимом работы двигателей, отклонение руля высоты может быть недостаточно, для парирования кабрирующего момента от двигателей.

МЬв

In

Рисунок 4 Схема сил и моментов, действующих на ВС с нижней дететранцией

В руководстве по тренировке летных экипажей самолета В-737 (FCOM) написано следующее:

«At typical landing weights, actual thrust required for normal go-around is usually considerably less than maximum go-around thrust», то есть, в руководящих документы самолета В-737 сказано, что данный самолет имеет особенность - значительный кабрирующий момент от двигателей, и при уходе на второй круг необходимо это учитывать. Соответственно, необходим постоянный контроль роста угла тангажа, скорости, высоты. Непринятие данной особенности, отсутствие устойчивых ручных навыков пилотирования современных транспортных самолетов может привести к попаданию самолета в сложное пространственное положение, потери управляемости и катастрофе.

В руководстве по тренировке летных экипажей самолета В-737 (FCOM) написано следующее:

«At typical landing weights, actual thrust required for normal go-around is usually considerably less than maximum go-around thrust», то есть, в руководящих документы самолета В-737 сказано, что данный самолет имеет особенность - значительный кабрирующий момент от двигателей, и при уходе на второй круг необходимо это учитывать. Соответственно, необходим постоянный контроль роста угла тангажа, скорости, высоты. Непринятие данной особенности, отсутствие устойчивых ручных навыков пилотирования современных транспортных самолетов может привести к попаданию самолета в сложное пространственное положение, потери управляемости и катастрофе.

Большинство молодых пилотов сегодня не имеют даже представления о разнице в поведении самолета на «первых» и «вторых» режимах полета и не понимают, что установившиеся режимы полета существуют только в определенной области Vy.

Полет на «вторых» режимах характеризуется неустойчивостью самолета по скорости. При увеличении угла атаки и уменьшении скорости для сохранения ГП необходимо увеличивать тягу.

А выход на запредельные вертикальные скорости при больших углах тангажа приводит к выходу за пределы установившихся балансировок и превышению энергетических возможностей самолета, что приводит к потере скорости. При потере скорости сила тяжести отклоняет траекторию вниз, что приводит к быстрому росту угла атаки. Еще большее снижение энергетических ресурсов самолета происходит при увеличении крена.

Условие равенства силы тяжести вертикальной составляющей подъемной силы в ГП при увеличении крена без увеличения угла атаки требует повышения скорости, а увеличении угла атаки приводит к затягиванию в спираль, что явилось причиной многих катастроф в ГА за последние 30 лет.

При срыве потока на больших углах атаки происходит срыв потока на крыле.

Подъёмная сила крыла - это функция угла атаки и скоростного напора, на больших углах атаки падает и Су(а).

Рисунок 5 Зависимость Су

Из-за смещения фокуса вперёд уменьшается запас продольной устойчивости и увеличивается кабрирующий момент - возникает так называемая «ложка» в аэродинамическом моменте по тангажу, как показано на рис. 3.

Рисунок 6 - «Ложка» в аэродинамическом моменте по тангажу

А в боковом движении при росте угла атаки происходит потеря путевой устойчивости.

Сваливание- самопроизвольное, неуправляемое пилотом, апериодическое или колебательное движение самолета на больших углах атаки, возникшее из-за срыва потока, которое не может быть прекращено никакими действиями пилота без уменьшения угла атаки.

Сваливание вызывается срывом набегающего потока. Необходимо помнить, что сваливание может произойти при любых значениях скорости, высоты, полетных весах и определяется углом атаки сваливания.

Рисунок 7 - Обтекание профиля крыла на различных углах атаки

Скорость сваливания при выполнении разворота зависит от величины угла крена, и определяется по формуле 1:

уГП

у cosy

Ряд других факторов влияют на скорость сваливания:

• Высота полета (Нпол), м

• Число М

• Центровка, %

• Положение механизации и воздушных тормозов;

• Темп роста угла атаки (da / dt), град/сек

• Темп падения скорости (dV / dt), м/с2

• Наличие скольжения (Р), град

• Перегрузка

• Характер действия рулями

• Режим работы двигателей (величина тяги, асимметричная тяга), %

• Индивидуальные особенности конкретного борта ВС.

Особенностями при полете на режиме сваливания являются:

• Потеря продольной и боковой устойчивости и управляемости

• Самопроизвольное развитие бокового движения самолёта.

Пилотам необходимо знать и учитывать вышеперечисленные особенности аэродинамики при выполнении полета для предотвращения катастрофы.

Список использованной литературы

1 Ахрамеев В.И., Бирюков В.В., Данилевич Е.В., Плаксин Д.В., Швакин В.Н., Широких В.П. -Подготовка пилотов по предотвращению и выводу из сложных пространственных положений и сваливания / Ахрамеев В.И., Бирюков В.В., Данилевич Е.В., Плаксин Д.В., Швакин В.Н., Широких В.П. // XI Международная конференция «Авиационные тренажеры и Учебные центры России 2019», -Москва, 2019 г.

2 Материалы и Резолюция научно-практической конференции «Предотвращение авиационных происшествий, связанных с потерей управления в полете. Подготовка летного состава самолетов транспортной категории к действиям при попадании в сложное пространственное положение и сваливании», АО «ЛИИ им. М.М. Громова», 27- 28 марта 2018 г.

3 Doc. 10011. AN/506 - Руководство по подготовке пилотов для предотвращения попадания самолета и выводу его из сложного пространственного положения.