Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Әуе кемесінің динамикалық тұрақтылығы – әуе кемесінің теңдемелі, тербеліссіз ұшу кезінде бұзылғаннан кейін қалай қозғалысқа келетінін көрсетеді.
The dynamic stability of an aircraft refers to how the aircraft behaves after it has been disturbed following steady non oscillating flight.
Ұзындығы бойынша режимдер
Асқыну қозғалыстарын екі параметрмен сипаттауға болады: бір толық асқынуға қажетті уақыт және амплитуданың жартысына дейін өшуге қажетті уақыт, немесе динамикалық тұрақсыз қозғалыста амплитуданы екі есеге арттыруға қажетті уақыт. Ұзын бойлық қозғалыс екі ерекше асқынудан тұрады: ұзақ мерзімді асқыну, ол фугаидтық режим деп аталады, және қысқа мерзімді асқыну, ол қысқа мерзімді режим деп аталады.
Oscillating motions can be described by two parameters, the period of time required for one complete oscillation, and the time required to damp to half amplitude, or the time to double the amplitude for a dynamically unstable motion. The longitudinal motion consists of two distinct oscillations, a long period oscillation called a phugoid mode and a short period oscillation referred to as the short period mode.
Фугоидтық тербелістер (ұзақ мерзімді)
Ұзақ мерзімді режим "фугоидтық режим" деп аталады, онда ауа жылдамдығы, көлбеу бұрыш және биіктік айтарлықтай амплитудамен өзгереді, бірақ шабуыл бұрышының өзгеруі дерлік байқалмайды. Фугоидтық тербеліс – бұл ұшақ бұрынғы тепе-теңдік ұшу жағдайына оралуға тырысқанда кинетикалық энергияның (жылдамдық) және потенциалдық энергияның (биіктік) белгілі бір тепе-теңдік деңгейінің айналасындағы баяу алмасуы. Бұл қозғалыс соншалықты баяу, инерциялық және демпферлік күштердің әсері өте шамалы; алайда, демпферлік күштер өте әлсіз болғанына қарамастан, тербеліс периоды ұзақ болғандықтан, ұшқыш көбінесе бұл қозғалысты автоматты түрде түзетеді, тіпті тербеліс бар екенін сезбейді. Әдетте, период 20–60 секунд аралығында болады. Бұл тербелісті ұшқыш бақылай алады.
The longer period mode, called the "phugoid mode" is the one in which there is a large amplitude variation of air speed, pitch angle, and altitude, but almost no angle of attack variation. The phugoid oscillation is a slow interchange of kinetic energy (velocity) and potential energy (height) about some equilibrium energy level as the aircraft attempts to re establish the equilibrium level flight condition from which it had been disturbed. The motion is so slow that the impact of both inertial and damping forces is only very slight; however, despite damping forces being very weak, the period is so long that the pilot usually automatically corrects for this motion without being consciously aware that the oscillation even exists. Typically the period is 20–60 seconds. This oscillation can generally be controlled by the pilot.
Қысқа мерзімді тербелістер
Арнайы атауы жоқ, қысқа мерзімді режим жай ғана "қысқа мерзімді режим" деп аталады. Бұл қозғалыс – ұшақтың ауырлық центріне қатысты жылдам шалқу, немесе шабуыл бұрышының өзгеруі. Қысқа мерзімді режим – бұл бірнеше секундтық периодтық тербеліс, әдетте ұшақтың ауырлық центрінен алыс орналасқан көтергіш беттердің (мысалы, көлденең құйрық немесе канард) болуынан күшті демпферленеді. Амплитудасының жартысына дейін азайғанға дейін қажетті уақыт көбінесе 1 секунд шамасында болады. Рульді қысқа мерзімге ығыстырғанда өзін-өзі тез демпферлеуі – жалпы авиациялық сертификацияның маңызды шарттарының бірі.
With no special name, the shorter period mode is called simply the "short period mode". The motion is a rapid pitching of the aircraft about the center of gravity, essentially an angle of attack variation. The short period mode is an oscillation with a period of only a few seconds that is usually heavily damped by the existence of lifting surfaces far from the aircraft’s center of gravity, such as a horizontal tail or canard. The time to damp the amplitude to one half of its value is usually on the order of 1 second. Ability to quickly self damp when the stick is briefly displaced is one of the many criteria for general aircraft certification.
Жақсы бағыттағы режимдер
Жанама бағытталған режимдер дөңгелеу және бағыт өзгерту қозғалыстарын қамтиды. Бұл осьтердің біреуіндегі қозғалыс көбінесе екіншісімен байланысады, сондықтан режимдер әдетте "жанама бағытталған режимдер" деп талқыланады. Мүмкін болатын жанама бағытталған динамикалық қозғалыстың үш түрі бар: дөңгелеудің басылу режимі, спиральдік режим және голланд дөңгелегі режимі.
"Lateral directional" modes involve rolling motions and yawing motions. Motions in one of these axes almost always couples into the other so the modes are generally discussed as the "lateral directional modes". There are three types of possible lateral directional dynamic motion: roll subsidence mode, spiral mode, and Dutch roll mode.
Роллдың құлау режімі
Ораудың басылу режимі – бұл оралу қозғалысының өшуі. Қанаттарды тікелей түзулендіруге бағытталған тікелей аэродинамикалық момент болмайды, яғни оралу бұрышына пропорционалды қайтару "серіппе күші/моменті" жоқ. Дегенмен, ұзын қанаттардың бұрылуынан туындайтын демпферлік момент (оралу жылдамдығына пропорционалды) пайда болады. Бұл, басқару арқылы оралу енгізілген кезде үлкен оралу жылдамдықтарының пайда болуын болдырмайды немесе басқару енгізілмеген кезде оралу жылдамдығын (бұрышты емес) нөлге дейін төмендетіп тұрады. Оралу режимін қанаттардың биіктігі, диэдр бұрыштары немесе қанаттың қисықтығы сияқты конструкциялық ерекшеліктер арқылы күшейтуге болады.
Roll subsidence mode is simply the damping of rolling motion. There is no direct aerodynamic moment created tending to directly restore wings level, i. e. there is no returning "spring force/moment" proportional to roll angle. However, there is a damping moment (proportional to roll rate) created by the slewing about of long wings. This prevents large roll rates from building up when roll control inputs are made or it damps the roll rate (not the angle) to zero when there are no roll control inputs. Roll mode can be improved by dihedral effects coming from design characteristics, such as high wings, dihedral angles or sweep angles.
Голландиялық айналым режімі
Екінші бүйірлік қозғалыс – голландтық ролл деп аталатын тербелісті, біріктірілген дөңгелеу және бағытталған қозғалыс, мүмкін голланд конькишілер жасаған сол аттас мұз үстінде сырғанау қозғалысына ұқсас болғандықтан; атаудың шығу тегі нақты белгісіз. Голландтық роллды оңға қарай бағытталу және дөңгелеу, содан кейін тепе-теңдік күйіне оралу, одан әрі осы күйден асып кету және солға қарай бағытталу мен дөңгелеу, сосын тепе-теңдік позициясынан кері және т.б. деп сипаттауға болады. Бұл цикл әдетте 3–15 секундқа созылады, бірақ жеңіл ұшақтар үшін бірнеше секундтан, ал жолаушылар ұшақтары үшін бір минуттан астамға дейін өзгеруі мүмкін. Бағытталған тұрақтылығы жоғары және диэдраль бұрышы төмен болса демпфирлеу күшейеді, ал бағытталған тұрақтылығы төмен және диэдраль бұрышы жоғары болса азаяды. Әдетте, қалыпты ұшақта тұрақты болғанымен, бұл қозғалыс соншалық аз демпфирленген болуы мүмкін, әсері өте жағымсыз және қолайсыз болады. Артқа қарай қанаттары бар ұшақтарда голландтық ролл мәселесі шырғаны түзетулер арқылы кез келген бағытталған тербелісті басаңдататын, арнайы автоматты пилотты орнату арқылы шешіледі. Кейбір қанаттары бар ұшақтарда голландтық ролл тұрақсыз болады. Егер голландтық ролл өте аз демпфирленген немесе тұрақсыз болса, шырға демпфері ұшқыш пен жолаушыларға қолайлы болудың орнына қауіпсіздік талабына айналады. Екі шырға демпфері қажет, ал шырға демпферінің істен шығуы ұшуды төмен биіктікке және мүмкін төмен Мах көрсеткіштеріне шектеуге себеп болады, онда голландтық роллдың тұрақтылығы жақсарады.
The second lateral motion is an oscillatory combined roll and yaw motion called Dutch roll, perhaps because of its similarity to an ice skating motion of the same name made by Dutch skaters; the origin of the name is unclear. The Dutch roll may be described as a yaw and roll to the right, followed by a recovery towards the equilibrium condition, then an overshooting of this condition and a yaw and roll to the left, then back past the equilibrium attitude, and so on. The period is usually on the order of 3–15 seconds, but it can vary from a few seconds for light aircraft to a minute or more for airliners. Damping is increased by large directional stability and small dihedral and decreased by small directional stability and large dihedral. Although usually stable in a normal aircraft, the motion may be so slightly damped that the effect is very unpleasant and undesirable. In swept back wing aircraft, the Dutch roll is solved by installing a yaw damper, in effect a special purpose automatic pilot that damps out any yawing oscillation by applying rudder corrections. Some swept wing aircraft have an unstable Dutch roll. If the Dutch roll is very lightly damped or unstable, the yaw damper becomes a safety requirement, rather than a pilot and passenger convenience. Dual yaw dampers are required and a failed yaw damper is cause for limiting flight to low altitudes, and possibly lower Mach numbers, where the Dutch roll stability is improved.
Спиральдық дивергенция
Спиральға түсу – табиғи жағдай. Түзу және тегіс ұшуға келтірілген көптеген ұшақтар, егер руль бекітілген күйде қалса, ақырында тығыздала түсетін спиральға түсуге бастайды. Егер спиральға түсу қасақана жасалмаса, оның салдары өлімге әкелуі мүмкін. Спиральға түсу – бұл айналу емес; ол тоқтаудан немесе инерциялық моменттен емес, кездейсоқ бұзылыстан басталады, бұл айналу мен жылдамдықты арттырады. Ұшқыштың уақтылы араласуынсыз, бұл әуе шассисінің құрылымдық зақымдануына әкелуі мүмкін, себебі артық аэродинамикалық жүктеме немесе жерге соқтығысу болуы мүмкін. Ұшақ бастапқыда ештеңе өзгермегенін көрсетеді. Ұшқыштың "төмен" сезімі ұшақтың астыңғы жағына қатысты жалғаса береді, бірақ ұшақ іс жүзінде тік сызықтан бірте-бірте бұрылады. Жақсы көріну жағдайында (VFR) ұшқыш деңгейден шағын ауытқуларды шынайы көкжиекке сүйене отырып автоматты түрде түзетеді, бірақ нашар көріну жағдайында (IMC) немесе қараңғыда бұл ауытқулар байқалмай қалуы мүмкін: айналу күшейеді және көтергіш күші тік болмағандықтан ұшақты ұстап тұру жеткіліксіз болады. Ұшақтың мұрыны төмендейді және жылдамдық артады; спиральға түсу басталды.
Spiraling is inherent. Most aircraft trimmed for straight and level flight, if flown stick fixed, will eventually develop a tightening spiral dive. If a spiral dive is entered unintentionally, the result can be fatal. A spiral dive is not a spin; it starts, not with a stall or from torque, but with a random perturbation, increasing roll and airspeed. Without prompt intervention by the pilot this can lead to structural failure of the airframe, either as a result of excess aerodynamic loading or flight into terrain. The aircraft initially gives little indication that anything has changed. The pilot's "down" sensation continues to be with respect to the bottom of the airplane, although the aircraft actually has increasingly rolled off the true vertical. Under VFR conditions, the pilot corrects for small deviations from level by automatically using the true horizon, but in IMC or dark conditions the deviations can go unnoticed: the roll will increase and the lift, no longer vertical, is insufficient to support the airplane. The nose drops and speed increases; the spiral dive has begun.
Отын құю
Дыбыс толқындары отынның ұзын бойымен немесе көлденең бағытта қозғалысынан туындауы мүмкін, бұл құбылыс Дуглас А4D, Локхид P-80, Боинг KC-135, Цессна T-37 және Солтүстік Америка YF-100 сияқты ұшақтарға әсер еткені белгілі. Отын бактары толы немесе дерлік толы болғанда бұл құбылыстың әсері ең аз болады: толы бакта массасы көп, бірақ қозғалысы аз, ал жартылай толы бакта қозғалысы көп, бірақ массасы аз. Отын бактарына бөлеткіштер (баффлдар) орнату арқылы отынның қозғалысын азайтуға болады, алайда бұл массаны арттырып, отын сыйымдылығын төмендетеді.
Oscillations can be caused longitudinally or laterally by fuel slosh, a phenomenon known to have affected aircraft including the Douglas A4D, Lockheed P 80, Boeing KC 135, Cessna T 37 and the North American YF 100. Its effect is minimal when the fuel tanks are full or nearly empty: a full tank has high mass but little movement, whereas a nearly empty tank has greater movement but low mass. Fuel slosh can be reduced by installing baffles in the fuel tanks, however these increase mass and reduce fuel capacity.