Кіріспе

Аэродинамикада, pitch up - ұшақтың бұрышын жоғары қарай бұрауы. Бұл - жоғары дауыссыз Мах сандары немесе жоғары шабуыл бұрышы бар эксперименталды қанатты ұшақтарда байқалған жағымсыз сипаттама.

Тарих

Питч-ап проблемалары алғаш рет жоғары жылдамдықты сынақ ұшақтарында байқалды. Бұл проблеманы тексеру үшін кеңінен қолданылған Дуглас Скайрокет-те жиі кездесетін мәселе болды. Питч-ап құбылысы жақсы түсініксіз болғанға дейін, ол барлық ертедегі қанат ұшақтарын зақымдады. F 100 Super Sabre-де оның тіпті өз аты бар, Sabre биі. F 101 Voodoo сияқты жоғары орнатылған құйрықты ұшақтарда қалпына келтіру әсіресе қиын болды, өйткені құйрық ұшағы тік қанаттың тұсына орналастырылды, бұл терең тұраққа әкелді (бірақ T құйрығы ең алдымен тік қанаттың басталуына жол бермеу үшін). Қалқыма парашютын іске қосу және жерден едәуір биіктікте қалпына келтіру мүмкіндігі үшін маңызды болды.

Сипаттама

Қанат жоғары және төменгі беттерінде қысымды бөлуді тудырады, бұл "басым орталығы" немесе CoP деп аталатын нүктеде әрекет ететін бір күшті тудырады, ол әдетте алдыңғы жиектен 1⁄3 және 1⁄2 аралығында орналасқан. Бұл жоғары және артқа қарай еңкейген күштің орнына көтеру және сүйреу деп аталатын екі күш қолданылады. Бұл күштердің әсер ететін бойлық орны және күштердің шамасы шабуыл бұрышына байланысты өзгереді. Сонымен қатар, КО-дан басқа кез келген күш орны үшін әр түрлі қисаю моменті бар. Бұл өзгерістер әуе кемесін жылдамдық пен қуаттылық параметрлерін өзгерткенде, оны жөндеуді талап етеді. Ұшақтарды жобалауда тағы бір маңызды мәселе - ұшақтың барлық бөліктерінің салмағын, соның ішінде қанатты векторлық қосу. Бұл да ұшақтың бойлық осьінде, "сезімталдылық орталығы" немесе СОЖ бойынша әрекет ететін бір салмақ терміне дейін қысқартуға болады. Егер қанатты орналастырған жағдайда, оның CoP ұшақтың CoG-ға жақын орналасады, онда қанатты ұшу кезінде ұшақты тік көтеріп алады. Бұл ұшақты жоғары немесе төмен қарай қарайтын кез келген таза күштерді азайтады, бірақ бірнеше себептермен екі нүкте әдетте бір-бірінен сәл бөлек болады және ұшуды басқару беттерінен кішкене күш қолданылады. Бұл жағдайда, қанатпен ауысқанда, шабуыл бұрышымен CoP-ға өзгерістер ұлғайтылуы мүмкін. Қанатқа арналған қанаттардың пайда болуы, сондай-ақ, жоғары конфигурациялы конструкцияларға көшу кезінде орын алды. Эллипстік планоформаның созылу көзқарасынан "әдемі" екені көптен бері белгілі болғанмен, қанаттың сызықтық таусылуының жеңіл болғанымен, бірдей әсері бар екені де байқалды. Соғыс кезіндегі зерттеулер, әсіресе соғыстан кейінгі дәуірде, конусшаның кеңінен қолданылуына әкелді. Алайда, мұндай конструкциялардың қолайсыз құлдырау сипаттамалары бар екендігі ертерек байқалды; ұштары жоғары шабуыл бұрыштарында көбірек жүктелетіндіктен, олар құлдырау нүктесіне жақын жұмыс істеді. Бұл әсер әдеттегі тік қанатты ұшақта қолайсыз болса да, қанатқа салынған конструкцияда күтпеген және қауіпті нәтижелерге әкелді. Қанат ұштары тоқтағанда, қысым орталығы, жалпы қанаттың орташа көтергіш нүктесі алға жылжыйды. Себебі, әлі де күшті қозғалыс беретін бөлік алда орналасқан. Бұл бұрышты көтерудің бұрышын арттырады және ұшы аймағының көбірек тұрақтандырылуына әкеледі. Бұл реакция тізбектелген реакцияға әкеліп, ұшақтың жоғары қарай бұрылысын бұрып жібереді. Бұл әсер алғаш рет 1949 жылдың тамызында Дуглас D 558 2 Skyrocket-те байқалды, онда 0,6 G бұрылысы кенеттен 6 G-ға дейін өсті. Бұл мүлдем таңқаларлық емес еді; әсер бұрын жел туннельінде симуляцияларда байқалған болатын. Сонымен қатар, қанатқа арналған қанатшалар шекаралық қабаттың ағысын пайда етеді, бұл ауа ағысының біраз бөлігін қанат бойымен "жағадан" қозғалуға әкеледі. Бұл қанат бойымен жүреді, бірақ ұшына қарай қозғалғанда, бүйірлік ағыс артады, өйткені ол қанатқа сол нүктеде, сондай-ақ тамырға жақын нүктелерден ағыс ағысын қамтиды. Бұл әсердің пайда болуына уақыт қажет, жоғары жылдамдықта қанат артқы жағында ағып кетуі мүмкін, бірақ ол өте маңызды болып көрінбейді. Алайда, төмен жылдамдықта бұл жоғарыда айтылған проблемаларды күшейтіп, қанаттың ұшында шекаралық қабаттың едәуір жиналуына әкелуі мүмкін. Ақырында, жоғарыда аталған әсерлерге тікелей қатысы жоқ болса да, реактивті ұшақ дәуірінің басында аэродинамикалық беттерді реактивті қозғалтқыш аймағынан алыс ұстау үшін Т құйрықты дизайнды қолдану кең таралған. Бұл жағдайда жоғары көтерілу оқиғасы қанаттың артындағы турбулентті ауаның көлденең тұрақтандырғышты өтуге себеп болуы мүмкін, бұл жоғары көтерілуге қарсы тұру үшін төменгі қысымды қолдануды қиындатады немесе мүмкін емес етеді. Төмен орнатылған құйрық беттері бар ұшақтар бұл әсерден зардап шекпеді, және шын мәнінде қанаттың соңынан бақылау беттерін тазартып, оның үстінен ағып кеткенде, олардың басқару билігін жақсартты. Бұл проблеманы түзету үшін әрқашан жеткіліксіз болды; F 86 құйрық беттерінен төмен қарай қысымның артуына қарамастан, жоғарыдан көтерілуден зардап шекті.

Жеңілдіктер

Түпкілікті себептері ағашқа қарай ағып кету және ұштарында артық жүктеме болу, сондықтан бұл мәселелерді шешу үшін шаралар қабылдау керек. Ертедегі конструкциялар әдетте әдеттегі қанаттың планымен "қосылатын" болды, бірақ қазіргі заманғы конструкциялар бұл жалпы қанаттың дизайнының бөлігі болып табылады және әдетте қолданыстағы жоғары көтергіш құрылғылар арқылы басқарылады. Бұл проблемаларды шешудің алғашқы әрекеті алғаш рет байқалған платформада - Дуглас Скайрокетке жасалды. Бұл қанат сыртындағы бөліктерге қосылған, шекаралық қабатты бұзатын, виртгенераторлардың сериясы түрінде болды. Алайда бұл тәжірибеде әсері жоқ деп табылды. Дегенмен, Boeing B 47 Stratojet-те ұқсас шешім қолданылды, ол әлдеқайда тиімді болып шықты. Бұл үшін олардың тік орнатылған қозғалтқыштары кедергі ретінде қызмет еткен. Қанатқа қарсы ағыс проблемасын шешудің ең кең таралған әдісі - қанатқа қарсы қоршау немесе қанаттың алдыңғы жиегіндегі сабақ тісті ойықты қолдану. Бұл ағынды бұзады және оны артқа қарай бағыттайды, сонымен қатар борттағы тұрақтанған ауаның жинақталуына әкеліп соғады. Бұл қанаттың жалпы ауа ағынына әсер етеді және әдетте жеңіл болған жағдайда қолданылмайды. Арқандық жүктемемен байланысты проблемаларды шешу үшін әр түрлі әдістер қолданылды, соның ішінде арнайы тақташалар немесе жапсырмалар, жуу немесе аэрондарды автоматты түрде басқару. XF 91 Thunderceptor ұшағының прототипіне қолданылған ерекше шешім - қанат ұштарына қанат тамырынан кең шартты беру. Бұл әдіс қанаттың ұшы тиімділігін арттырып, қанаттың тамырын алдымен тоқтатуға мүмкіндік береді. Ұшақтағы шабуыл бұрышы датчиктері шабуыл бұрышы бейімділікке жақындағанда, жоғары көтеріліп, ұшқышты ескерту үшін таяқ шайқағыш және ұшқышты жеңіп, ұшақтың мұрнын қауіпсіз шабуыл бұрышына түсіретін таяқ түргіші сияқты құрылғыларды іске қосуға әкелетінін анықтайды. Қанат ұштарына салынған бұрылыс немесе жуу да жоғары көтерілуді жеңілдетеді. Осылайша, қанаттың ұшындағы шабуыл бұрышы қанаттың басқа жерлеріне қарағанда кішірейеді, яғни қанаттың ішкі бөліктері алдымен тоқтап қалады. Қазіргі заманғы ұшақтардың ұшақтарына көтерілудің кең тараған шешімі - басқару канарды пайдалану. Жасалған жерді көтерудің тағы бір заманауи әдісі - тақташаларды қолдану. Шеңберлер ұзартылғанда олар қанаттың қисықтығын арттырады және ең жоғары көтеру коэффициентін арттырады. Питч-ап Grumman X 29 ұшақтарында қолданылғандай, алдыңғы қанатпен ұшақтарда да мүмкін. Қанаттары алға қарай қозғалғанда, қанат тамыры қанат ұшынан бұрын тоқтап қалады. Бір қарағанда, бұл төмен қарай көтерілу мәселесін туғызады деп ойласақ та, қанаттың артқы жағында орнатылуы тамыр тоқтаған кезде көтеру алға, ұштарына қарай қозғалады дегенді білдіреді.