Взаимодействие Эйлерона и Руддера в координированной системе управления полетом

Координированный контроль полета является основой компетентного пилотирования. Он требует точного управления тремя основными осями движения самолета: крен, шаг и рыскание. В то время как лифты управляют осью шага, взаимодействие между элеронами и рулем регулирует боковую и направленную стабильность самолета. Освоение этой взаимосвязи - это то, что отделяет пилота, который просто маневрирует самолетом от того, кто действительно летает на нем с плавностью, эффективностью и безопасностью. В этой статье исследуется аэродинамика этих критических поверхностей управления, явление неблагоприятной рыскания и методы, необходимые для выполнения идеально скоординированных поворотов и передовых маневров.

Оригинальное название: The Ailerons: Primary Control of Roll

Эйлероны являются основными поверхностями управления полетом, используемыми для индуцирования крена вокруг продольной оси самолета. Как правило, расположенные на заднем боковом заднем крае каждого крыла, они работают в оппозиции. Когда пилот поворачивает управляющее иго или перемещает боковую палку влево, левый элерон отклоняется вверх, а правый элерон отклоняется вниз.

Физика дифференциального лифта

Отклоненный вниз элерон на правом крыле увеличивает камбер этого крыла, создавая больший подъем. Одновременно отклоняемый вверх элерон на левом крыле уменьшает камбер и уменьшает подъем. Эта разница в подъеме создает момент качения, примыкающий самолет к левому. Количество банка пропорционально входу управления; небольшое отклонение приводит к неглубокому банку, в то время как большее отклонение приводит к более крутому банку. Эффективность элеронов зависит от скорости воздуха и конкретной конструкции крыла. На более медленных скоростях требуется большее отклонение для достижения той же скорости качения.

Вариации дизайна Aileron

Производители разработали несколько конструкций элерона для смягчения неблагоприятной рыскания и улучшения реакции управления. Фриз Эйлероны спроектированы с определенной точкой шарнира, так что, когда элерон поднимается, его передний край выступает в воздушный поток под крылом, создавая сопротивление на крыло, идущее вниз. Дифференциальные элероны сфальсифицированы так, что отклоняющий вверх элерон перемещается на большее расстояние, чем отклоняющий вниз элерон, уменьшая сопротивление, создаваемое подъемным крылом. Понимание этих конструкций помогает пилотам предвидеть характеристики обработки различных типов самолетов.

Руддер: контроль Яу и управление балансом

Руль — это вертикальная управляющая поверхность, навесная на заднюю кромку вертикального стабилизатора. Он управляет рысканием или вращением самолета вокруг его вертикальной оси. Пилот командует рулем через набор педалей для ног. Толкание левой педали отклоняет руль влево, заставляя нос рыскать влево. Толкание правой педали отклоняет руль вправо, рычание вправо. Критическая концепция для пилотов, чтобы усвоить, что руль не поворачивает самолет так же, как руль поворачивает лодку. В самолете с фиксированным крылом поворот инициируется банковским (айлеронов), который наклоняет вектор подъема. Основная задача руля — выровнять продольную ось самолета с относительным ветром и преодолеть аэродинамические силы, которые противостоят скоординированному полету.

Роль рудера в отделке и эффективности

Помимо поворота, руль необходим для поддержания курсовой устойчивости на различных этапах полёта. В многомоторном самолёте руль используется для противодействия асимметричной тяге от отказа двигателя (соображения VMCA). В одномоторном поршневом самолёте руль компенсирует эффект крутящего момента, спиралевидный скольжение и P-фактор при взлёте и взлёте. Правильная обшивка руля снижает нагрузку пилота и обеспечивает самолёту лётную прямолинейность и эффективность без необходимости постоянного давления педали. Неправильно обрезанный руль приводит к скольжению, повышенному тягованию и дискомфорту пассажира.

Вызов неблагоприятным Яу

Неблагоприятная рыскание - естественная и предсказуемая тенденция самолета рыскать в направлении, противоположном крутящемуся крену, вызванному элероном. Это основная причина, по которой один только вход элерона приводит к нескоординированному, неэффективному и потенциально опасному маневру. Понимание первопричины неблагоприятной рыскания - первый шаг к освоению взаимодействия элерона и рыскания.

Аэродинамический механизм

Когда пилот отклоняет элерон вниз, чтобы увеличить подъем на одном крыле, то это крыло также испытывает значительное увеличение индуцированного сопротивления. Крыло с поднятым элероном испытывает меньшее подъемное и, следовательно, меньше индуцированного сопротивления. Этот дифференциал сопротивления тянет нос самолета вбок. Например, при инициировании левого поворота правый элерон идет вниз, увеличивая подъем и перетаскивание на правом крыле. Увеличенное сопротивление на правом крыле тянет нос вправо, что является противоположным направлением предполагаемого поворота. Это неблагоприятная рыскание.

Последствия нескоординированного полета

Если пилот полагается исключительно на элероны, чтобы свернуть в поворот, самолет будет первоначально рыскать напротив банка, что приводит к скольжению. Это несогласованное состояние производит грубую, неэффективную езду. Самолет может буфет, и индикатор скольжения (шарик) будет скользить к внутренней части поворота. В худшем случае, особенно во время медленного полета или высоких углов атаки, несогласованный вход элерона может способствовать входу в сток / штопор. Правильная координация с использованием руля имеет важное значение как для производительности, так и для безопасности. Справочник пилота FAA по аэродинамическим знаниям обеспечивает подробную разбивку этих аэродинамических сил.

Умение управлять координированным поворотом

Координированный поворот достигается, когда нос самолета рычит с той же скоростью, с какой катятся крылья. В результате относительный ветер остается идеально выровненным с продольной осью самолета. Пилот чувствует себя «сидевшим» в повороте, без боковой скользящей силы. Это цель взаимодействия элерона-рюдера.

Пошаговый процесс

1. Начало: Пилот прикладывает элероновое давление в нужном направлении поворота. Одновременно пилот прикладывает рулевое давление в том же направлении для преодоления неблагоприятной рыскания. Количество руля необходимо пропорционально скорости крена; быстрый крен требует большего руля, чем медленный, нежный крен.
2. Стабилизация: После установления желаемого угла наклона (например, 30 градусов для стандартного поворота), пилот нейтрализует элероны и слегка ослабляет давление руля. При постоянном банке требуется меньше руля. Руль используется для точной настройки баланса поворота.
3. Выход: Чтобы вернуться к полёту на уровне, пилот прикладывает противоположный элерон для выкатывания уровня крыльев. По мере выкатывания самолёта из банка, нисходящий элерон вновь вызовет неблагоприятную рыльцеобразную рысь. Пилот должен приложить противоположный руль, чтобы держать нос выровненным во время выкатывания.

Читать дальше « «Step on the Ball»»

Координатор поворота (или индикатор поворота и скольжения) является основным инструментом пилота для проверки скоординированного полета. Он оснащен инклинометром, который представляет собой просто изогнутую стеклянную трубку, заполненную жидкостью и стальным шаром. Шар реагирует на объединенные силы гравитации и центробежной силы. В скоординированном повороте шар остается центрированным, указывая, что самолет летит «на ступеньке». Если мяч скользит влево, это означает, что самолет скользит (слишком много банка или недостаточно руля для скорости поворота). Пилот шагает по мячу — применяя левый руль — чтобы вернуть его в центр. Если мяч скользит вправо, самолет заносится (слишком много руля для суммы банка). Пилот шагает по правому рулю, чтобы центрировать его.

Skid vs. Slip: понимание рисков

скольжение происходит, когда самолет наклонен слишком круто для скорости поворота, или когда применяется недостаточный руль. Мяч движется внутрь поворота. Скольжение обычно стабильно, но увеличивает сопротивление. А скид происходит, когда руль наносится слишком агрессивно, рычание носом быстрее, чем самолет поворачивается. Мяч движется к внешней стороне поворота. Штурмы особенно опасны во время маневров на низкой высоте, потому что они могут привести к нескоординированной остановке и вращению, без того, чтобы пилот знал, что самолет неуравновешен. Понимание этого различия жизненно важно для безопасного управления полетом. Руководство AOPA по навыкам палки и руля предлагает отличные практические советы по развитию этого ощущения.