Кіріспе

Көп моторлы тұрақты қанатты ұшақтың ең маңызды қозғалтқышы – бұл, егер істен шықса, ұшақтың жұмысына немесе басқаруына ең үлкен зиян тигізетін қозғалтқыш. Винтті ұшақтарда, барлық винттер бір бағытта айналғанда, P факторының салдарынан сол немесе оң (сыртқы) қозғалтқыш істен шыққаннан кейін қалған инерциялық моменттерде айырмашылық болады. Түрбореактивті және турбовентиляторлы екі қозғалтқыштары бар ұшақтарда, жел болмаған жағдайда сол немесе оң қозғалтқыш істен шыққаннан кейін инерциялық моменттер арасында айырмашылық байқалмайды.

Сипаттама

Көп қозғалтқышты ұшақтың бір қозғалтқышы істен шыққан кезде, жұмыс істеп тұрған және істен шыққан жақтары арасында итеру күшінің тепе-теңдігі бұзылады. Бұл тепе-теңдіксіздік бір қозғалтқыштың жоғалуынан басқа да бірнеше жағымсыз салдарға әкеледі. Құйрық бөлімін жобалайтын инженер, қозғалтқыш істен шыққаннан кейін ұшақты басқару және оның қасиеттерін сақтау жөніндегі нормативтік талаптарға сай келетін тік қанатшаның (стабилизатордың) мөлшерін анықтауға жауапты, мысалы, АҚШ Федералдық авиация басқармасы мен Еуропалық авиациялық қауіпсіздік агенттігі белгілеген талаптарға. Тәжірибелі сынақ ұшқышы мен ұшу сынақ инженері қай қозғалтқыштың ең қиын жағдайда жұмыс істеуге қабілетсіз екенін анықтау үшін ұшу сынақтарын жүргізеді.

Асимметриялық бұрылыс

Бір қозғалтқыш істен шыққанда, ұшаққа бұрылу күші әсер етеді, ол ұшақты істен шыққан қозғалтқышы бар қанатқа қарай бұруға бейімдейді. Әр қанаттың көтеру күшінің әртүрлі болуына байланысты, жұмыс істеп тұрған қозғалтқышы бар қанатта көтеру күші жоғарырақ болғанда, ұшақ еңкейю моментіне ұшырауы мүмкін. Бұрылу және еңкейю моменттері ұшақты істен шыққан қозғалтқышқа қарай бұрып, айналдыруға бейімдейтін күштерді қолданады. Пилот ұшуды басқару құралдарын – руль мен элеронды пайдаланып, бұл бейімділікке қарсы тұрады. P факторының әсерінен, оң жақ қанаттағы сағат тілімен айналатын винт, әдетте, ұшақтың ауырлық ортасынан сол жақ қанаттағы винтке қарағанда үлкен қашықтықта итеру векторын жасайды (1-сурет). Сол жақ қозғалтқыш істен шыққанда, оң жақ қозғалтқыштан гөрі үлкен бұрылу моменті пайда болады. Оң жақ қозғалтқыш үлкен бұрылу моментін тудырғандықтан, пилот ұшақты басқару үшін ұшуды басқару құралдарын көбірек бұруға немесе жоғары жылдамдықпен ұшуға мұқтаж болады. Осылайша, сол жақ қозғалтқыштың істен шығуы оң жақ қозғалтқыштың істен шығуына қарағанда үлкен әсер етеді, сондықтан сол жақ қозғалтқышқа «критикалық қозғалтқыш» деген ат беріледі. Де-Хавиленд Доув сияқты сағат тіліне қарсы айналатын винттері бар ұшақтарда оң жақ қозғалтқыш – критический қозғалтқыш болады. Кері айналатын винттері бар ұшақтардың көпшілігінде жоғарыда аталған механизммен анықталатын критический қозғалтқыш болмайды, себебі екі винт те доғаның жоғарғы бөлігінен ішке қарай айналады; екі қозғалтқыш та критический болып саналады. Мысалы, Lockheed P-38 Lightning сияқты кейбір ұшақтар мақсатты түрде винттерін доғаның жоғарғы бөлігінен сыртқа қарай айналдырады, бұл орталық көлденең стабилизатордағы төмен бағытталған ауа турбуленттігін – «түсіруді» азайтады, соның арқасында ұшақтан оқ ату оңайырақ болады. Бұл қозғалтқыштар да критический, бірақ ішкі айналатын винттерге қарағанда одан да критический. Cessna 337 сияқты «итеру-тарту» конфигурациясындағы винттері бар ұшақтарда, егер бір қозғалтқыштың істен шығуы ұшақты басқаруға немесе биіктікке көтерілуге екінші қозғалтқыштың істен шығуына қарағанда үлкен зиян келтірсе, онда критический қозғалтқыш болуы мүмкін. «Итеру-тарту» конфигурациясындағы ұшақта критический қозғалтқыш істен шыққанда, әдетте, үлкен бұрылу немесе еңкейю моменттері пайда болмайды.

Басты қозғалтқыштың ең төменгі басқару айналымдарына әсері

Ұшуға жарамдылықты анықтайтын стандарттар мен сертификаттар өндірушіден пилоттың критикалық қозғалтқыштың істен шығуынан кейін әуе кемесін басқаруды сақтай алатын ең төменгі басқару жылдамдығын (VMC) анықтауын және осы жылдамдықты әуе кемесінің ұшу нұсқаулығының шектеулер бөлімінде жариялауды талап етеді. Әуе кемесінің жарияланған ең төменгі басқару жылдамдықтары (VMC) критикалық қозғалтқыш істен шыққанда немесе жұмыс істемегенде өлшенеді, сондықтан критикалық қозғалтқыштың істен шығуының әсері жарияланған VMC-ге енгізіледі. Басқа қозғалтқыштардың бірі істен шыққанда немесе жұмыс істемегенде, ұшқыш ұшу кезінде сезінетін нақты VMC сәл төмен болады, бұл қауіпсіз, бірақ бұл айырмашылық нұсқаулықта көрсетілмейді. Критикалық қозғалтқыш – ұшақтың VMC-ге әсер ететін факторлардың бірі. Жарияланған VMC-лер қай қозғалтқыш істен шыққан немесе жұмыс істемегеніне қарамастан қауіпсіз, және ұшқыштарға қауіпсіз ұшу үшін қай қозғалтқыш маңызды екенін білудің қажеті жоқ. Критикалық қозғалтқыш авиациялық ережелерде құйрықты жобалау мақсатында және сынақ ұшқыштары ұшу кезінде VMC өлшеуі үшін анықталады. VMC-ге қисық бұрыш және итергіш сияқты басқа факторлар, критикалық және критикалық емес қозғалтқыштардың айырмашылығына қарағанда әлдеқайда үлкен әсер етеді. Airbus A400M ерекше конструкцияға ие, себебі оның екі қанатында да қарсы айналатын винттер орнатылған. Қанатқа орнатылған винттер бір-біріне қарама-қарсы бағытта айналады: винттер доғаның жоғарғы жағынан бір-біріне қарай төмен қарай айналады. Егер қанаттағы екі қозғалтқыш жұмыс істесе, итергіш векторының ауысуы әрқашан сол қанаттағы екінші қозғалтқышқа қарай болады. Нәтижесінде, екі қозғалтқыштың бірдей қанаттағы итергіш векторының қосындысы ұшақтың шабуыл бұрышы өскенде өзгермейді, егер екі қозғалтқыш та жұмыс істеп тұрса. Жалпы P коэффициенті жоқ, және сыртқы қозғалтқыштардың (яғни: 1 немесе 4) бірінің істен шығуы шабуыл бұрышы өскенде қалған итергіш моменттерінің шамасында ешқандай өзгеріс тудырмайды, тек бағыты солға немесе оңға қарай өзгереді. Сыртқы қозғалтқыштардың бірінің істен шығуынан кейін ұшу кезіндегі (VMC) және қону кезіндегі (VMCA) ең төменгі басқару жылдамдығы бірдей болады, егер әуе кемесін басқару үшін қажет болатын қуаттандыру жүйелері сыртқы қозғалтқыштардың бірінде ғана орнатылмаса. Екі сыртқы қозғалтқыш та критикалық болып табылады. Егер сыртқы қозғалтқыш, мысалы, 2-суретте көрсетілген 1-қозғалтқыш істен шықса, сол қанаттағы қалған итергіш векторының момент бұрышы қозғалтқыштардың арасынан қалған ішкі қозғалтқыштың сыртына қарай жылжиды. Вектордың өзі қарсы итергіш векторының 50% құрайды. Осы жағдайда пайда болатын итергіш моменті әдеттегі винт айналуына қарағанда әлдеқайда кішкентай. Асимметриялық итермелеуге қарсы тұру үшін рульдің ең үлкен итергіш моменті кішірек болуы мүмкін, содан кейін тік құйрықтың көлемі кішірек болуы мүмкін. Үлкен, 8 пернелі, диаметрі 17,5 фут (5,33 м) сортты винттердің қауырсын жүйесі автоматты, өте жылдам және ақаусыз болуы керек, бұл қозғалтқыш жүйесінің ақаулығынан кейін винттің сортты соқтығысуын барынша төмендетуді қамтамасыз етеді. Әйтпесе, сыртқы қозғалтқыштың қауырсын жүйесінің ақаулығы винт соғу күшін арттырады, бұл өз кезегінде итергіш моментін едәуір арттырады, осылайша нақты VMC(A) өседі. Кішкентай тік құйрық пен рульдің өзі өндіретін басқару қуаты кішкентай конструкциясы бойынша төмен. Тек қарсы қозғалтқыштың итермелі күшін тез төмендету немесе әуе жылдамдығын арттыру ғана қанатты жүйе бұзылғаннан кейін тік ұшуды сақтау үшін қажетті басқару қуатын қалпына келтіре алады. Бұл ұшақтың қауырсын жүйесін жобалау және бекіту жобалау инженерлері мен сертификаттау органдары үшін қиындық туғызады. Өте қуатты қозғалтқыштары бар ұшақтарда асимметриялық итермелеу мәселесі автоматты түрде итермелеу асимметриясын өтеу арқылы шешіледі, бірақ бұл ұшу тиімділігіне әсер етеді.

Жою

Рутан Бумеранг – екі қозғалтқышының біреуі істен шыққан жағдайда асимметриялық тартылыс тудыратын қауіпті жою мақсатында әлдеқандай өзгеше қуатты қозғалтқыштармен жасалған асимметриялық ұшақ.