Кіріспе

Әуе кемесінің динамикалық тұрақтылығы – әуе кемесінің теңдемелі, тербеліссіз ұшу кезінде бұзылғаннан кейін қалай қозғалысқа келетінін көрсетеді.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.