ДЕЛЬТАПЛАН

Известно три вида равновесия тел: устойчивое, неустойчивое и безразличное. Примером видов равновесия может служить поведение шарика на поверхностях различной формы (рис. 68). Рис. 68. Видыустойчивости Очевидно, что дельтаплан должен обладать устойчивым равновесием или устойчивостью. В противном случае дельтапланерист вынужден будет постоянно «бороться» с аппаратомзасохранениенеобходимогорежимаполета. Устойчивым является такой дельтаплан, который возвращается к исходному режиму полета после прекращения действия случайного возмущения, вызвавшего изменение режимаполета. Под управляемостью понимают способность дельтаплана соответствующим образом реагировать изменением режимов и траектории полета на перемещение пилота относительнорулевойтрапеции. Сопоставляя понятия устойчивости и управляемости аппарата, можно сделать вывод, что они в некоторой степени противоположны. Устойчивость есть способность сохранять заданный режим полета, а управляемость ? изменять его. Вместе с тем между этими характеристиками существует тесная связь. Она заключается в том, что с повышением устойчивости дельтаплана увеличиваются управляющие перемещения пилота и нагрузки на рулевой трапеции. В то же время управлять дельтапланом, когда перемещение пилота и нагрузки на рулевой трапеции малы, тоже трудно. Такое управление требует от пилота большоговнимания, точногоиплавногоуправления. Оптимальное сочетание устойчивости и управляемости дельтаплана позволяет более полно использовать его летные данные, а также повысить безопасность в различных условияхполета. Для рассмотрения вопросов устойчивости и управляемости применяют связанную системукоординат (рис. 69). Рис. 69. Система связанных осей координат Допустим, начало системы координат находится в центре тяжести, продольная ось Х направлена параллельно корневой хорде крыла, поперечная ось Z направлена вдоль размаха крылаиперпендикулярнакоси X, путеваяось Y перпендикулярнакпервымдвумосям. Устойчивость и управляемость дельтаплана относительно оси OZ называется продольной, относительно оси ОY–путевой, относительно оси OX–поперечной. Поперечная и путевая устойчивость и управляемость тесно связаны между собой (так как изменение одной из них приводит к изменению другой), поэтому часто принято рассматривать их совместно и говоритьобоковойустойчивостииуправляемости. Продольнаяустойчивостьиуправляемость. Рассмотримустойчивостьдельтапланавобластиэксплуатационныхугловатаки. Определим силы и моменты, действующие на дельтаплан в продольном направлении. Назовем моменты, поднимающие нос дельтаплана, кабрирующими, а моменты, вызывающие опусканиеноса, пикирующими. В прямолинейном установившемся полете на дельтаплан действует полная аэродинамическая сила R, приложенная в центре давления (ЦД), и сила тяжести, приложенная в центре тяжести (ЦТ). Способность сохранять равновесие в полете проявляется следующим образом. Пусть, например, при полете в неспокойной атмосфере вследствие порыва ветра дельтаплан был выведенизравновесия (увеличилсяуголатаки) (рис. 70). Рис. 70. К вопросу о продольной устойчивости При увеличении угла атаки на концевых частях купола появляется положительное приращениеаэродинамическойсилы ?R. Возникает пикирующий момент, равный ?Ra, который возвращает дельтаплан на исходный угол атаки. Аналогично проявляется продольная устойчивость и при уменьшении угла атаки. Очевидно, что чем меньше угол при вершине каркаса (т. е. большое плечо а) и чем больше площадь концевых частей купола дельтаплана, тем больше момент ?Ra и тем эффективнее егодействие, направленноенаобеспечениеустойчивости. Увеличениегеометрическойкруткитакжеспособствуетулучшениюустойчивостипоуглу атаки. Рассмотрим положение ЦД крыла дельтаплана на малых углах атаки. На малых углах атаки давление по профилю перераспределяется таким образом, что ЦД может смещаться назад, что приводит к появлению пикирующего момента, т. е. происходит затягивание в пикирование. Смещение ЦД назад на малых ? свойственно для обычных (неустойчивых) профилей. Отрицательная геометрическая крутка препятствует этому явлению (но не всегда в полной мере). Поэтому для обеспечения устойчивости дельтаплана по углу атаки (в диапазоне эксплуатационных углов атаки) применяют устойчивые профили, т. е. такие, у которых ЦД при уменьшении угла атаки не смещается назад. Таким свойством, например, обладают Sобразные профили. Они применяются в корневой части крыла дельтаплана, так как на малых углах атаки для крыла с отрицательной геометрической круткой основное силовое аэродинамическоевоздействиеприходитсянацентральнуючастькрыла. В отличие от жесткого крыла гибкое крыло может значительно менять свою форму в зависимости от распределения воздушной нагрузки на крыло. В большой степени изменение формы зависит от характеристики ткани (жесткости, удлинения по основным направлениям и по диагонали и др.): чем больше тянется ткань, тем больше изменяется форма. Форма гибкого крыла зависит от нагрузки на ткань: чем меньше купольность, тем больше нагрузка и тем значительнеевлияютхарактеристикитканинаизменениеформыкрыла. Значительное изменение формы гибкого крыла может привести к ухудшению характеристикиустойчивостииуправляемостидельтаплана. Для материалов типа болонья и АЗТ следует также учитывать сильную зависимость характеристик ткани от влажности, поэтому очевидна невозможность их применения на дельтапланахсмалойкупольностью. При попадании дельтаплана на углы атаки, близкие к нулю, или при разгрузке крыла (ny) может произойти потеря формы гибкого крыла. Потеря формы может сопровождаться интенсивным волнообразным движением поверхности купола. Если по всей поверхности купола дельтаплана проходят профилированные латы, то волнообразного движения может и не быть и форма профиля крыла практически не меняется, однако потеря формы всего гибкого крыласостоитвтом, чтокрылотеряетотрицательнуюгеометрическуюкрутку. Потеря формы гибкого крыла может привести к затягиванию в пикирование, поэтому каждый дельтаплан должен быть оборудован дополнительными антипикирующими устройствами, которые возвращали бы его в исходное состояние горизонтального полета, либо его конструкция должна обеспечивать самостоятельный выход из пикирования. Способность аппарата к самостоятельному выходу из пикирования является основным признаком его устойчивостипоуглу атаки. Одной из отличительных особенностей дельтаплана является низкое расположение центра тяжести, чем ниже ЦТ, тем более устойчив дельтаплан. Данное явление относится как к продольной, такикпоперечнойустойчивости. С ростом скорости существенное значение на величину пикирующего момента может оказать сопротивление пилота. Так, переход из горизонтального положения в вертикальное приводитквозрастаниюпикирующегомомента (рис. 71). Рис. 71. Влияние воздушного сопротивления пилота на образова ние пикирующего момента Основнымикритериямипродольнойустойчивостиибалансировкиявляютсяследующие: -способностьдельтапланалетатьс «брошенной» ручкойрулевойтрапеции (т. е. приотсутствииусилиянаручку); -приизменениискоростиполетадолжновозникатьусилиенаручкеуправления, препятствующееэтому изменениюскорости; -способностьдельтапланасохранятьивозвращатьсякопределеннойскорости, равнойскоростиполетас «брошенной» ручкой. Продольнаяустойчивостьпоуглу атакиповышаетсявследствиеследующихфакторов: -увеличениястреловидностикрыла (уменьшенияуглапривершинекаркаса) при наличииотрицательнойгеометрическойкрутки; -увеличенияотрицательнойгеометрическойкруткиприналичиистреловидности; -увеличенияудлинениястреловидногокрыла; -уменьшениясужениястреловидногокрыла; -увеличения S-образностикилевогокармана. Продольное управление дельтапланом производится перемещением веса пилота, а значит, и общего центра тяжести, вперед или назад. Пусть, например, пилот пожелал увеличить угол атаки и переместил свое тело назад. Центр тяжести сместился назад (рис. 72), силы G и R создали кабрирующий момент, и дельтаплан начал увеличивать угол атаки ?. Это увеличение угла атаки сопровождается, как было указано выше, появлением Рис. 72. Появление управляющего момента при измененииположения ЦТ (продольное управление)