Кіріспе

Голландтық ролл – "құйрықты шайқау" (жау) және одан-мұдан қисайып (ролл) фазадан тыс үйлесімнен тұратын ұшақ қозғалысы. Бұл жау-ролл байланысы негізгі ұшу динамикалық режимдерінің бірі болып табылады (басқаларына фугаид, қысқа мерзімді және спиральдық айырылу жатады). Бұл қозғалыс көбінесе көптеген жеңіл ұшақтарда жақсы демпферленеді, бірақ жақсы демпферленген голландтық ролл режимдері бар кейбір ұшақтарда әуе жылдамдығы төмендегенде және биіктік артқанда демпферлеудің нашаруын сезінуі мүмкін. Голландтық ролл тұрақтылығын иілгіш демпферді орнату арқылы жасанды түрде арттыруға болады. Ауырлық центрінен жоғары орналасқан қанаттар, қанаттың иілгендігі (swept wings) және диэдральды қанаттар роллды қалпына келтіру күшін арттырады, демек голландтық роллға бейімділікті арттырады; осы себепті жоғары қанатты ұшақтар көбінесе сәл анэдральды болады, ал көліктік санатындағы иілген қанатты ұшақтар иілгіш демпферлермен жабдықталған. Осыған ұқсас құбылыс көлікке тіркелген тіркемеде де болуы мүмкін.

Тұрақтылық

Ұшақтарды жобалауда голландтық айналу, оң бағыттағы тұрақтылыққа қарағанда оң бүйірлік тұрақтылықтың салыстырмалы түрде әлсіздігінен туындайды. Ұшақ бойлық осьтің шамасында айналғанда, қанаттар тең емес болғандағы көтеру күшінің бүйірлік компоненті салдарынан, желдің салыстырмалы бағытына жақтап сыға қалады. Қатты бүйірлік тұрақтылық (сығудан алға жылжыған төменгі қанаттың арғы жағынан тікелей ауа ағынының әсерінен) ұшақты тегіс ұшуға қайтаруға көмектеседі. Сонымен қатар, шамалы әлсіз бағыттағы тұрақтылық (қазір көбірек көтеру күшін тудыратын қанаттан келетін үлкен соққының және тік қанатқа әсер ететін аэродинамикалық күштің салдарынан) ұшақты салыстырмалы желмен сәйкестендіре отырып, сығуды түзетуге тырысады. Аталған ұшақ үшін бағыттағы тұрақтылық бүйірлік тұрақтылықтан әлсіз болғандықтан, қалпына келтіруші жаю қозғалысы, қалпына келтіруші дөңгелек қозғалысынан айтарлықтай қалып қояды. Ұшақ жаю қозғалысы бастапқы айналу бағытында жалғасып жатқанда тегіс ұшудан өтеді. Осы кезде сығу кері бағытта енгізіліп, процесс қайта басталады. Бағыттағы және бүйірлік тұрақтылық арасында кері байланыс бар. Күшті бүйірлік тұрақтылық күшті спиральдік тұрақтылыққа және төменгі тербеліс тұрақтылығына алып келеді. Күшті бағыттағы тұрақтылық спиральдік тұрақсыздыққа, бірақ жоғары тербеліс тұрақтылығына әкеледі.

Механизм

Голландтық роллдің пайда болуының ең көп таралған механизмі – кез келген факторлардың салдарынан туындайтын иін қозғалысы. Сыпырылған қанатты ұшақ иініп (мысалы, оңға қарай) кеткенде, сол қанаты оң қанатынан аз сыпырылады. Осының нәтижесінде сол қанаттың көтергіш күші оң қанатқа қарағанда артық болады, бұл ұшақтың оңға қарай домалануына себеп болады. Бұл қозғалыс ұшақтың иін бұрышы тік стабилизатордың желдің бағытына бұрылып, иін қозғалысын кері қайтаратын нүктеге жеткенге дейін жалғасады. Ұшақ солға қарай иініп кері қайтқанда, оң қанаты сол қанатқа қарағанда аз сыпырылады, нәтижесінде оң қанаттың көтергіш күші сол қанатқа қарағанда жоғары болады. Содан кейін ұшақ солға қарай домалайды, ал иін бұрышы қайтадан желдің бағытына бұрылады және бүкіл процесс қайталанады. Голландтық роллдің жарты циклының орташа ұзақтығы 2-3 секундты құрайды. Голландтық ролл режимін аэрон немесе рульдің кез келген қолданылуы қозғалысқа келтіре алады, бірақ ұшу сынақтары үшін ол әдетте рульдің синглетімен (рульдің белгілі бір бұрышқа дейін қысқа, күшті қозғалысы, содан кейін орталық күйге оралуы) немесе дублетпен (қарсы бағыттағы мұндай қозғалыстардың жұбы) қозғалысқа келтіріледі. Кейбір үлкен ұшақтар аэрондық әрекеттермен жақсырақ қозғалысқа келтіріледі. Кезеңдер жеңіл ұшақтар үшін бірнеше секундтан бастап, жолаушылар ұшақтары үшін бір минуттан астам уақытқа дейін өзгеруі мүмкін. Текс Джонстон голландтық роллді "сыпырылған қанатты ұшақтардың туа біткен ерекшелігі" деп сипаттады. Ол иінмен басталады. 35 градусқа сыпырылған қанатты ұшақта, иінге бір мезгілде иін бағытында домалану ілеседі. Бұл домалану қанат үстіндегі ауа ағынының өзгеруіне байланысты туындайды. Мысалы, солға иілу кезінде сол қанат артқа қарай жылғалап, ауа ағыны әуе профилінің бойымен қалыпты алдыңғы және артқы бағытынан ығысады. Бұл көтергіш күшті азайтады. Сонымен қатар, жылдамдап келе жатқан оң қанат көбірек хордалық ағыс алады, сондықтан оның көтергіш күші артады. Екі жағдайдың үйлесімі солға домалануға әкеледі. Сол сияқты, оңға иілу оңға домалануға әкеледі. Осцилляция орнатылады.

Жолға сүйреле отырып жүру

Голландтық домалақ – бұл "таяқша мен руль" техникасын жақсарту үшін студент-ұшқыштарға әдетте үйретілетін координациялық маневрдің атауы (кәсіпқойлар оны қате атау деп санайды). Ұшақ мұрнын белгілі бір нүктеге бағыттап ұстау үшін рульді пайдалана отырып, 60 градусқа дейін солға және оңға домалайды. Нақтырақ айтқанда, бұл рульді координациялауға арналған жаттығу, студент-ұшқышқа рульді басқару кезінде пайда болатын адверсальды элерондық бұрылыс әсерін түзетуді үйрету үшін жасалған. Бұл координациялық техниканы "бағыт бойынша домалау" деп атаған дұрыс, онда ұшақ мұрны бір жақтан екінші жаққа қозғалмай (немесе жағаламастан) дәл бағытты сақтайтын етіп домалайды. Домалау қозғалысын аэродинамикалық сүйреу арқылы туындайтын жағдайға байланысты туындайды, яғни көтерілетін қанат (элерон төмен) түсетін қанатқа (элерон жоғары) қарағанда көп жұмыс істейді және осылайша көбірек сүйреу тудырады, көтерілетін қанатты кері тартып, ұшақты оған қарай бұрады. Бұл домалау қозғалысынан туындайтын бұрылыс әсері адверсальды бұрылыс деп аталады. Оған элеронды басқарумен бірдей бағытта рульді қолдану арқылы (сол таяқша – сол руль, оң таяқша – оң руль) нақты қарсы тұру қажет. Бұл дұрыс орындалғанда синхронды басқару деп аталады және оны үйрену мен тиімді қолдану қиын. Әр ұшақ үшін элеронмен бірге қолданылатын рульдің дұрыс мөлшері әртүрлі болады.

Атауы

Голландиялық ролл атауының шығу тегі белгісіз. Дегенмен, бұл термин ұшақтың бүйірлік асимметриялық қозғалысын сипаттағандықтан, мұз шаңғысындағы ұқсас қозғалысқа сілтемеден алынған болуы мүмкін. 1916 жылы авиациялық инженер Джером Хунсакер былай деп жазды: "Голландиялық ролл – [жанама] қозғалыстың үшінші элементі – ұшақтың оңға және солға қарай бұрылуымен бірге жүретін қозғалыс. Бұл қозғалыс 7-12 секундтық тербеліс периодымен жүзеге асады, ол өшірілуі де, өшпеуі де мүмкін. Мұз шаңғысындағы "Голландиялық ролл" немесе "Шысқақ" дегенге ұқсастығы айқын". 1916 жылы "Голландиялық ролл" термині мұз шаңғысында конькидің сыртқы жиегімен оңға және солға қайта-қайта сырғанауды білдірген (ұшақтың қозғалысына аналогия бойынша). 1916 жылы бұл термин мұз шаңғысынан авиациялық инженерияға, мүмкін, Хунсакердің өзі енгізген. Ал 1916 жыл Г.Х. Брайанның 1911 жылы ұшақтың жаңама қозғалысын математикалық тұрғыдан алғаш талдағаннан кейін бес жыл өткен соң болды.

Апаттар

1959 жылғы 19 қазанда Boeing 707 ұшағы клиенттерді қабылдау рейсі кезінде, жаңа ұшқыштардың ұшу техникасымен танысуы үшін иілу демпфері өшірілді, сол кезде оқушы ұшқыштың әрекеттері голландтық дөңгелек қозғалысын күрт күшейтіп, ұшақтың төрт қозғалтқышының үшеуі қанаттарынан жұлынып түсті. Бранифф авиакомпаниясына бағытталған, жаңа 707-227, тіркеу нөмірі N7071, Сиэтлдің солтүстігіндегі Арлингтон, Вашингтон штатындағы өзен төсегіне құлап, сегіз адамның төртеуі қаза тапты. 1985 жылғы 12 тамызда Japan Airlines 123 рейсі, Boeing 747SR, вертикальді стабилизаторының дұрыс жөнделмеген арқалық қысым корпусының металдық шаршаудан зақымдануынан кейін барлық гидравликалық жүйесінен айырылып, фугаид циклдарымен қатар голландтық дөңгелек құбылысын көрсетті. Бұл тарихтағы ең ірі бір ұшақ апатына әкелді. 2005 жылғы 6 наурызда Air Transat 961 рейсі, Airbus A310, Кубаның Варадеро қаласындағы Хуан Гуальберто Гомес әуежайынан ұшып шыққаннан кейін крейсерлік биіктікте рульдің құрылымдық бұзылуынан голландтық дөңгелек оқиғасына ұшырады. Ұшақ ауыр зақыммен әуежайға оралды, бір бортсерік жеңіл жарақат алды. 2013 жылғы 3 мамырда Макконнелл әуе базасы (АҚШ, Канзас штаты) КС-135R, тіркеу нөмірі 63-8877, Фэрчайлд әуе базасының (Вашингтон штаты) экипажымен Қырғызстандағы Манас әуе базасынан ұшып шыққаннан кейін он бір минуттан соң құлап, үш экипаж мүшесі де қаза тапты. Рульдің қуат басқару блогының істен шығуы голландтық дөңгелек тербелістік тұрақсыздығына әкелгені анықталды. Экипаж голландтық дөңгелекті тани алмағандықтан, бағытты сақтау үшін рульді пайдаланды, бұл тұрақсыздықты күшейтіп, ұшу жағдайын қалпына келтіру мүмкін емес етті. Ауыр жүктеме салдарынан құйрық бөлігі бөлініп, ұшақтың қалған бөлігі бірден қирады. Ұшақ Бишкектен батысқа қарай 200 шақырым қашықтықта, Қырғызстан мен Қазақстан шекарасына жақын Чорголу ауылының жанындағы таулы аймаққа құлады. 2015 жылғы 30 қазанда Leonardo Finmeccanica Helicopters Division (бұрынғы AgustaWestland) AW609 прототипі Италияда құлап, екі ұшқышы қаза тапты. Италиялық ANSV жоғары жылдамдықты сынақ кезінде голландтық дөңгелек оқиғасының басты себебі болғанын анықтады.