Стійкість та маневреність. Поздовжня стійкість. Ефективність механізації крила та керування. Виготовлення фюзеляжу.

         Що таке стійкість польоту і як вона забезпечується

Перш ніж говорити про сили, що дозволяють зберігати стійкість польоту літака, планера або моделі у повітрі, розглянемо коротко що таке стійкість взагалі. Існують три види рівноваги: ​​стійке, нестійке та байдуже. При стійкому рівновазі тіло, виведене зі становища рівноваги будь-якої зовнішньої силою, прагне повернутися до колишнього становища. після того, як сила, що порушила рівновагу, перестане діяти.

Якщо ж за невеликого відхилення тіло прагне ще більше відхилитися від положення рівноваги, то така рівновага називається нестійкою. Якщо тіло залишається в рівновазі в будь-якому положенні, яке воно поставлене зовнішньою силою, то така рівновага прийнято називати байдужим (прикладом може служити колесо, надіте на вісь). Як бачимо, стійкість—це здатність тіла самостійно повертатися у колишнє положення рівноваги, порушене будь-якої зовнішньої силою після припинення її дії.

Стійкість тіл, у тому числі і літального апарату, залежить від взаємного положення центру тяжкості тіла і точок докладання сил, що діють на нього. Згадаймо, що таке центр тяжкості. Будь-яке тіло ми можемо уявити, що складається з незліченної множини частинок, кожна з яких з деякою силою притягається Землею до її центру. Оскільки земний радіус дуже великий, можна вважати, що це сили паралельні. Рівнодіюча їх, спрямована до центру Землі, і дасть нам силу тяжіння G з якою Земля притягує тіло. Точка застосування цієї рівнодіючої не змінює свого місця, хоч би яке становище у просторі тіло не займало (рис. 20)

Ця точка і називається центром тяжкості (ЦТ). Центр тяжкості літака, як будь-якого іншого виду літальних апаратів, повинен лежати в площині його симетрії.

 Наприклад, що автомобіль має бути дуже стійким, інакше на ньому небезпечно їздитиме. Забезпечення стійкості літака ще важливіше завдання. Зробити стійким літак важче, тому що повітряне середовище дуже рухоме і в ньому завжди є пориви вітру різного напрямку, що породжують сили, які порушують стійкий рух.

Літак у повітрі під дією цих сил може здійснювати різні складні обертальні рухи навколо свого центру важкості. Ці обертальні рухи можуть відбуватися щодо кожної із пов'язаних з літаком уявних осей хх, уу і мм, що проходять через його центр тяжіння.

Відповідно існують три види стійкості: поздовжня - щодо осі ZZ; поперечна, або бічна, щодо осі ХХ; стійкість шляху - щодо осі УУ. Як реальних літаків, планерів та інших літальних апаратів, так їх моделей найбільш важлива поздовжня стійкість 

Вона забезпечується певним положенням фокусу літака щодо центру важкості. Фокусом літака називається точка докладання рівнодіючої прирощень підйомної сили крила та горизонтального оперення (прирощення - додаткова сила). Центр тяжкості стійкого літака має бути попереду фокуса.

У цьому випадку, скажімо при вертикальному пориві , при збільшенні кута атаки (/ а) виникає прирощення підйомної сили (/ Y), яке створює відновлюючий момент М (сх), спрямований на зменшення кута атаки і повернення літака до вихідного режиму. Стійкість літаючої моделі повинна забезпечуватися автоматично без зміни положення керма. Для прямолінійного руху необхідно щоб всі сили, що діють на модель, знаходилися в рівновазі. Модель буде стійкою, якщо після припинення впливу зовнішньої сили (наприклад, вітру), що порушила рівновагу, вона автоматично знову повернеться в положення рівноваги.

Цього можна досягти певною центровкою моделі, зміщенням ЦТ вперед до носової кромки крила та відповідним підбором розмірів, положення та кута установки несучих та стабілізуючих поверхонь. Для того щоб краще зрозуміти питання стійкості польоту, проробимо нескладні досліди з паперовими крилами. Зробимо крило з паперу. Але чи полетить і як полетить (стійко чи ні) залежатиме від виконання перелічених вище умов.

Так, наприклад, якщо ми візьмемо аркуш паперу, виріжемо з нього крило (смужку довжиною 12 і шириною 6 см) і кинемо його в повітря, то наше крило не полетить - воно, безладно перекидаючись, падатиме вниз. А тепер зробимо інакше: виріжемо з паперу квадрат, кожна сторона якого дорівнює 12 см, і зробимо з нього нове крило. По одній стороні квадрата зігнемо смужку шириною близько 1 см, а потім перегнемо цю смужку 5 разів.

перегнемо смужку п'ять разів

плавним поштовхом пустим крило вперед

правильне центрування на першій третині крила

Складену таким чином частину квадрата прогладимо, щоб складки не розкривалися. За розмірами і формою нове крило стало тепер так само, як і перше, тільки один край (бік) його ми зробили важче. Вважатимемо цей край переднім. Тепер трохи перегнемо середину крила так, щоб обидва його кінці трохи піднялися вгору. Такий вигин поперек крила створює симетричне відхилення його обох половин (кінців крила) від горизонтальної площини, зване кутом поперечного V («ве»). Візьмемо крило пальцями, піднімемо його на висоту плеча і трохи штовхнемо вперед. Крило полетить далеко та плавно. Воно ніби ковзає повітрям обтяженою передньою кромкою вперед.

Давайте розберемося, чому друге крило літає, а перше перекидається. Встановимо перше, що не літало крило на кінчиках двох пальців. Крило врівноважиться лише тоді, коли кінці пальців підпиратимуть його точно посередині. Друге крило, що літало, врівноважується інакше: так як його передня кромка важча, потрібно зрушити крило так, щоб пальці розташувалися ближче до передньої кромки. Наше друге крило літає тому, що в результаті обтяження передньої кромки крила центр його тяжкості перемістився від середини вперед, а завдяки куту поперечного V опустився вниз і стало виконуватися розглянута умова.

Якщо занадто збільшити вантаж (наприклад, зробити ще сьомий і восьмий згини), він потягне крило сильніше і змусить його швидко падати носом вперед. Якщо ж зробити менше згинів, полегшивши цим передню кромку, то крило почне падати плашмя. Таким чином, для польоту крила, моделі, реального літака або планера потрібне правильне центрування.