Ұшақтың айналуы және құлауы

Кіріспе

Авиациялық термин, бұранда тәрізді төмен қарай бағытталған қозғалыс үшін. Ұшу динамикасында айналу – бұл авторотация (басқарылмайтын домалану) нәтижесінде ұшақтың бойлық осі маңында және тік оське шамамен ортасталған, төмен қарай айналатын, көлбеу траектория. Айналуға ұшақта тоқтау нүктесінде жеткілікті қисайту болса, кез келген ұшу күйінен қасақана немесе қасақана емес түрде кіруге болады. Қалыпты айналу кезінде бұрылыс ішіндегі қанат тоқтап, сыртқы қанат әлі де ұшып жүреді. Екі қанаттың да тоқтауы мүмкін, бірақ әр қанаттың шабуыл бұрышы, демек, оның көтерілу күші мен қарсылығы әртүрлі болады. Екі жағдайда да ұшақ жоғары қарсылығы мен көтерілу күшін жоғалту салдарынан тоқтаған қанатқа қарай авторотациялайды. Айналулар жоғары шабуыл бұрышымен, кем дегенде бір қанаттағы әуе жылдамдығының тоқтау шегінен төмен болуымен және көлбеу төмен түсумен сипатталады. Апаттан сақтану және қалпына келтіру үшін нақты және интуитивті емес әрекеттер жиынтығы қажет болуы мүмкін. Айналу спиральді түсуден өзгеше, онда ешбір қанат тоқтамайды және төмен шабуыл бұрышымен және жоғары әуе жылдамдығымен сипатталады. Спиральді түсу – айналу түрі емес, өйткені ешбір қанат тоқтамайды. Спиральді түсу кезінде ұшақ ұшқыштың басқару органдарына дәстүрлі түрде жауап береді, ал спиральді түсуден қалпына келтіру үшін айналудан қалпына келтіруге қажетті әрекеттерден өзгеше әрекеттер қажет. Ұшудың алғашқы жылдарында айналу жиі "tailspin" деп аталатын.

Тарих

Әуе қатынасының алғашқы күндері айналулар (спинндер) жақсы түсініксіз болды және көбінесе өлімге әкеп соқты. Дұрыс қалпына келтіру шаралары белгісіз болды, ал ұшқыштың таяқты кері тарту инстинкті жағдайды нашарлатып, айналуды күшейте түсті. Осы себепті айналу кез келген уақытта ұшқыштың өмірін алып кетуі мүмкін, оған қарсы қорғаныс жоқ күтпеген қауіп ретінде танылды. Ерте авиацияда жеке ұшқыштар спиндерді зерттеу үшін тәжірибелік эксперименттер (көбінесе кездейсоқ) жүргізді, ал аэродинамиктер бұл құбылысты зерттеді. Гарри Бруноның "Американың үстінен қанаттар" (1944) кітабында айтылғандай, Линкольн Бичи қалауынша айналудан шыға алды. 1912 жылдың тамызында лейтенант Уилфред Парк РН өзінің Avro Type G бипланы Ларкхиллдегі қозғалыс аймағында 700 фут (213 м) AGL биіктігінде айналып кеткен кезде кездейсоқ айналудан қалпына келтірген алғашқы авиатор болды. Парк қозғалтқыштың жылдамдығын арттырып, таяқты кері тартып, айналуға қарсы бұрылып, қалпына келтіруге тырысты, бірақ нәтиже болмады. Ұшақ 137 метрге төмен түсті, қорқынышпен қарағандар өлімге ұшырауын күтті. Центробегтік күштердің салдарынан мүгедек болса да, Парк қашып құтылу жолын іздеді. Ол ұшақтың оң жағына қарсы бағытталған күшті бейтараптандыру үшін толық оң рульді басқарып, ұшақ жерден 15 метр биіктікте тұрақтанды. Ұшақ бақылауға алынғаннан кейін Парк көтеріліп, тағы бір жақындасып, аман-есен қонды. "Парк әдісі" ашылғанына қарамастан, спинді қалпына келтіру процедуралары Бірінші дүниежүзілік соғысқа дейін ұшқыштарды оқытудың стандартты бөлігі болған жоқ. Қасақана айналып, қалпына келтірілген алғашқы құжатталған жағдай Гарри Хокерге қатысты. 1914 жылдың жазында Хокер Бруклендс, Англияда қасақана айналып, басқаруды орталықтандыру арқылы қалпына келді. Ресейлік ұшқыш Константин Арцеулов Парк пен Хокерден сәл өзгеше қалпына келтіру әдісін өздігінен ашқаннан кейін, 1916 жылдың 24 қыркүйегінде Кача ұшу мектебінің әуеайлағында оны көрсетіп, өзінің Nieuport 21 ұшағын қасақана айналдырып, екі рет қалпына келтірді. Кейіннен Арцеулов, сол кезде мектептегі нұсқаушы, бұл әдісті барлық студенттеріне үйретті, оны орыс авиаторлары арасында және одан тыс жерлерде кеңінен таратып, таратылды. 1917 жылы ағылшын физигі Фредерик Линдеманн B.E.2E ұшағында эксперименттер сериясын жүргізіп, спиннің аэродинамикасын түсінуге алғашқы қадам жасады. Ұлыбританияда 1917 жылдан бастап спинді қалпына келтіру процедуралары Gosport арнайы ұшу мектебінің ұшу нұсқаушыларымен жүйелі түрде оқытылды, ал Францияда Акробатика және ұрыс мектебінде әйгілі Лафайет эскадрильясында қызмет етуге ерікті болған американдықтар 1917 жылдың шілдесіне дейін француздар vrille деп атаған нәрсені қалай жасауды үйренді. 1920 және 1930 жылдары, түнгі ұшу құралдары шағын ұшақтарда кеңінен қолданылмай тұрғанда, ұшқыштарға кенеттен бұлттармен оралып, жермен байланысты визуалды жоғалтқанда, әлдеқайда қауіпті зират спираліне түсіп қалмау үшін қасақана айналуға нұсқау берілді. Көбінесе бұлт қабаты жерден жоғары аяқталады, бұл ұшқышқа апатқа ұшырамас бұрын айналудан қалпына келуге мүмкіндік береді. Бүгінде АҚШ-та жеке ұшқыш лицензиясын алу үшін айналу оқытуы міндетті емес; сонымен қатар, көптеген оқу ұшақтарында "қасақана айналуға тыйым салынған" деген ескерту жазылған. Кейбір Cessna 172 модельдері айналуға сертификатталған, бірақ оларды айналдыру қиын болуы мүмкін. Әдетте, спин жаттығулары "Қалыпты емес жағдайдан шығу курсы" немесе акробатикалық құзыреттіліктің бөлігі ретінде жүргізіледі (бірақ барлық елдерде акробатикаға арналған оқыту міндетті емес). Дегенмен, айналуды түсіну және одан қалпына келе білу, әрине, тұрақты қанатты ұшқыш үшін қауіпсіздік үшін үйренуге болатын дағды. Бұл желкенді ұшақтардағы жаттығудың бір бөлігі ретінде әдетте беріледі, өйткені желкенді ұшақтар көбінесе бұрылыс кезінде тоқтап қалуға жақын жылдамдықпен ұшады. Осы себепті, АҚШ-та айналуға кіру және қалпына келтіруді көрсету әлі де желкенді ұшқыш нұсқаушы сертификатының талабы болып табылады. Сонымен қатар, ұшақ және желкенді ұшқыш нұсқаушылары алғашқы сертификаттаудан бұрын спиндік жаттығулардағы біліктілікті растайтын журналды ұсынуы керек, ол Федералдық авиациялық ережелерге сәйкес 61.183(i) бойынша басқа нұсқаушымен берілуі мүмкін. Канадада айналу жеке және коммерциялық ұшқыш лицензиясын алу үшін міндетті жаттығу болып табылады; Канадалық демалыс ұшқышы лицензиясына үміткерлер (жеке ұшқыштар лицензиясынан бір деңгей төмен) стальді және қанатты түсіруді (айналуға кірудің бастапқы кезеңі) орындауы керек және оқу барысында стальді және қанатты түсіруден қалпына келтіруі керек.

In aviation's early days, spins were poorly understood and often fatal. Proper recovery procedures were unknown, and a pilot's instinct to pull back on the stick served only to make a spin worse. Because of this, the spin earned a reputation as an unpredictable danger that might snatch an aviator's life at any time, and against which there was no defense. In early aviation, individual pilots explored spins by performing ad hoc experiments (often accidentally), and aerodynamicists examined the phenomenon. Lincoln Beachey was able to exit spins at will, according to Harry Bruno in Wings over America (1944). In August 1912, Lieutenant Wilfred Parke RN became the first aviator to recover from an accidental spin when his Avro Type G biplane entered a spin at 700 feet (213 m) AGL in the traffic pattern at Larkhill. Parke attempted to recover from the spin by increasing engine speed, pulling back on the stick, and turning into the spin, with no effect. The aircraft descended 450 feet (137 m), and horrified observers expected a fatal crash. Though disabled by centrifugal forces, Parke still sought an escape. In an effort to neutralize the forces pinning him against the right side of the cockpit, he applied full right rudder, and the aircraft leveled out 50 feet (15 m) above the ground. With the aircraft now under control, Parke climbed, made another approach, and landed safely. In spite of the discovery of "Parke's technique", spin recovery procedures were not a routine part of pilot training until well into World War I. The first documented case of an intentional spin and recovery is that of Harry Hawker. In the summer of 1914, Hawker recovered from an intentional spin over Brooklands, England, by centralizing the controls. Russian aviator Konstantin Artseulov, having independently discovered a recovery technique, somewhat different from Parke's and Hawker's, on the frontlines, demonstrated it in a dramatic display over the Kacha flight school's airfield on September 24, 1916, intentionally driving his Nieuport 21 into a spin and recovering from it twice. Later, Artseulov, at the time an instructor at the school, went on to teach this technique to all of his students, quickly disseminating it among the Russian aviators and beyond. In 1917, the English physicist Frederick Lindemann conducted a series of experiments in a B. E.2E that led to the first understanding of the aerodynamics of the spin. In Britain, starting in 1917, spin recovery procedures were routinely taught by flight instructors at the Gosport School of Special Flying, while in France, at the School of Acrobacy and Combat, Americans who had volunteered to serve in the famous Lafayette Escadrille were by July 1917 learning how to do what the French called a vrille. During the 1920s and 1930s, before night flying instruments were commonly available on small aircraft, pilots were often instructed to enter a spin deliberately to avoid the much more dangerous graveyard spiral when they suddenly found themselves enveloped in clouds, hence losing visual reference to the ground. In almost every circumstance, the cloud deck ends above ground level, giving the pilot a reasonable chance to recover from the spin before crashing. Today, spin training is not required for a private pilot licence in the United States; added to this, most training type aircraft are placarded "intentional spins prohibited". Some models of Cessna 172 are certified for spinning although they can be difficult to actually get into a spin. Generally, though, spin training is undertaken in an "Unusual attitude recovery course" or as a part of an aerobatics endorsement (though not all countries actually require training for aerobatics). However, understanding and being able to recover from spins is certainly a skill that a fixed wing pilot could learn for safety. It is routinely given as part of the training in sailplanes, since gliders often operate slowly enough to be in near stall conditions while turning. Because of this, in the U. S. demonstration of spin entry and recovery is still expected of glider instructor certification. Also, before their initial certifications both airplane and glider instructors need a logbook endorsement of proficiency in spin training which, under Federal Aviation Regulations 61.183(i), may be given by another instructor. In Canada, spins are a mandatory exercise to get the private and commercial pilot licenses; Canadian recreational pilot permit candidates (1 level below private pilot license) must do a stall and wing drop (the very beginning of the entry to a spin) and must recover from a stall and wing drop as part of training.

Кіру және қалпына келтіру

Кейбір ұшақтарды тек өздерінің басқару беттерін пайдаланып айналудан қалпына келтіру мүмкін емес, сондықтан оларды еш жағдайда айналуға жібермеу керек. Егер ұшақ спинді қалпына келтіруге сертификатталмаған болса, онда спиндер қалпына келтірілмейді және ол ұшақта қауіпсіз емес деп есептелуі керек. Өндірістегі ұшақтарға әдетте орнатылмаған, спинді қалпына келтіру парашюттары сияқты маңызды қауіпсіздік құралдары, ұшақтарды спиндерге және спинді қалпына келтіруге сынау және сертификаттау кезінде қолданылады. Spin-ге кіру процедуралары ұшып жатқан ұшақтың түріне және моделіне байланысты әртүрлі болады, бірақ көптеген ұшақтарға қолданылатын жалпы процедуралар бар. Оларға қуатты бос жүріске азайту және бір мезгілде тұмсықты көтеру кіреді. Содан кейін, ұшақ тұраққа жақындаған кезде, қалаған бағытта толық рульді ұстап, лифт қысымын толық көтеріңіз. Кейде рульге қарсы бағытта (яғни, көлденең басқару) ролл кірісі қолданылады. Егер ұшақ өндірушісі спинді қалпына келтіру үшін арнайы процедураны ұсынса, оны қолдану керек. Әйтпесе, тік спинді қалпына келтіру үшін келесі жалпы процедураны қолдануға болады: Алдымен қуат бос жүріске азайтылады және аэрондар бейтараптандырылады. Содан кейін, толық қарсы руль (яғни, иіске қарсы) қосылып, айналу айналуына қарсы тұру үшін ұсталады, ал лифт басқаруы шабуыл бұрышын шешуші бұрыштан төмендету үшін қарқынды алға жылжытылады. Ұшақ пен спин түріне байланысты, лифт әрекеті айналу тоқтағанға дейін минималды кіріс болуы мүмкін, немесе кейбір жағдайларда пилот тік спинді қалпына келтіру үшін лифт басқаруын толық алға жылжытуы керек. Айналу тоқтағаннан кейін рульді бейтараптандырып, ұшақты тегіс ұшуға қайтару керек. Бұл процедураны кейде PARE деп атайды: қуат бос жүрісте, аэрондар бейтарап, руль спинге қарсы және ұсталады, ал лифт бейтараптан өтеді. "PARE" монумонигі НАСА-ның сынақтан өткен және стандартты спинді қалпына келтіру әрекеттерін нығайтады, бұл әрекеттерді алғаш рет 1936 жылы NACA ұсынған, 1970 және 80 жылдарды қамтитын он жылдық интенсивті спин сынақ бағдарламасы кезінде НАСА растаған, FAA көп рет ұсынған және жеңіл ұшақтарды сертификациялау кезінде көптеген сынақ пилоттары жүзеге асырған. Кері спин және тік спин динамикалық жағынан өте ұқсас және негізінен бірдей қалпына келтіру процесін қажет етеді, бірақ лифт басқаруын қарама-қарсы пайдаланады. Тік спинде дөңгелек және ығысу бір бағытта болады, ал кері спинде дөңгелек және ығысу қарсы болады. Айналуды тоқтату үшін ығысуға қарсы әрекет ету өте маңызды. Типтік спинде (жазық спинге қарағанда) көзқарас көбінесе дөңгелектің ығысуға басымдығымен анықталады, бұл кері спиннің кері ығысу бағытындағы тік спин екендігі туралы қате және қауіпті қорытындыға әкелуі мүмкін (содан кейін спинге қарсы рульді қате қолдануға және дұрыс емес лифт кірісін ұстап тұруға әкеледі). Питтс және Кристен Игл сияқты тік және кері спинге оңай түсетін, жоғары өнімділіктегі акробатикалық ұшақтарда спинді қалпына келтірудің баламалы әдісі де тиімді болуы мүмкін, атап айтқанда: қуатты сөндіру, таяқтан/мойынтұрықтан қолыңызды алып қою, рульді спинге қарсы толық бұру (немесе жай ғана "итеруге ең қиын педальді итеру") және ұстап тұру (Мюллер/Беггс әдісі). Мюллер/Беггс әдісінің артықшылығы - бұл өте стресстік және бағдарланбаған жағдайда спин тік пе кері екенін білудің қажеті жоқ. Бұл әдіс спинге рұқсат етілген ұшақтардың белгілі бір тобында жұмыс істесе де, NASA стандарты/PARE процедурасы да тиімді болуы мүмкін, бірақ спин оңнан теріске (немесе керісінше) өтпеуіне және лифт басқаруын тым жылдам қолданудан аулақ болуға көңіл бөлу керек, өйткені ол рульдің аэродинамикалық жабындысын тудырып, басқаруды тиімсіз етеді және спинді жылдамдатуы мүмкін. Алайда, керісінше дұрыс болмауы мүмкін - Беггс/Мюллер ұшақты спиннен қалпына келтіре алмайтын көптеген жағдайлар бар, бірақ NASA стандарты/PARE спинді тоқтатады. Кез келген ұшақты спинге түсіру алдында пилот ұшу нұсқаулығына жүгінуі керек, осы ұшақтың түрі стандартты тәжірибеден ерекшеленетін спинді қалпына келтірудің арнайы әдістерін қолдана ма, жоқ па, соны анықтау үшін. Пилот спин орнатылғаннан кейін айналу бағытына қарсы аэрондарды қолдану арқылы тегіс спинді тудыра алады...

Some aircraft cannot be recovered from a spin using only their own flight control surfaces and must not be allowed to enter a spin under any circumstances. If an aircraft has not been certified for spin recovery, it should be assumed that spins are not recoverable and are unsafe in that aircraft. Important safety equipment, such as stall/spin recovery parachutes, which generally are not installed on production aircraft, are used during testing and certification of aircraft for spins and spin recovery. Spin entry procedures vary with the type and model of aircraft being flown but there are general procedures applicable to most aircraft. These include reducing power to idle and simultaneously raising the nose to induce an upright stall. Then, as the aircraft approaches stall, apply full rudder in the desired spin direction while holding full back elevator pressure for an upright spin. Sometimes a roll input is applied in the direction opposite of the rudder (i. e., a cross control). If the aircraft manufacturer provides a specific procedure for spin recovery, that procedure must be used. Otherwise, to recover from an upright spin, the following generic procedure may be used: Power is first reduced to idle and the ailerons are neutralized. Then, full opposite rudder (that is, against the yaw) is added and held to counteract the spin rotation, and the elevator control is moved briskly forward to reduce the angle of attack below the critical angle. Depending on the airplane and type of spin, the elevator action could be a minimal input before rotation ceases, or in other cases the pilot may have to move the elevator control to its full forward position to effect recovery from the upright spin. Once the rotation has stopped, the rudder must be neutralized and the airplane returned to level flight. This procedure is sometimes called PARE, for Power idle, Ailerons neutral, Rudder opposite the spin and held, and Elevator through neutral. The mnemonic "PARE" simply reinforces the tried and true NASA standard spin recovery actions—the very same actions first prescribed by NACA in 1936, verified by NASA during an intensive, decade long spin test program overlapping the 1970s and '80s, and repeatedly recommended by the FAA and implemented by the majority of test pilots during certification spin testing of light airplanes. Inverted spinning and erect or upright spinning are dynamically very similar and require essentially the same recovery process but use opposite elevator control. In an upright spin, both roll and yaw are in the same direction, but an inverted spin is composed of opposing roll and yaw. It is crucial that the yaw be countered to effect recovery. The visual field in a typical spin (as opposed to a flat spin) is heavily dominated by the perception of roll over yaw, which can lead to an incorrect and dangerous conclusion that a given inverted spin is actually an erect spin in the reverse yaw direction (leading to a recovery attempt in which pro spin rudder is mistakenly applied and then further exacerbated by holding the incorrect elevator input). In some aircraft that spin readily upright and inverted, such as Pitts and Christen Eagle type high performance aerobatic aircraft, an alternative spin recovery technique may effect recovery as well, namely: Power off, Hands off the stick/yoke, Rudder full opposite to the spin (or more simply "push the rudder pedal that is hardest to push") and held (aka the Mueller/Beggs technique). An advantage of the Mueller/Beggs technique is that no knowledge of whether the spin is erect or inverted is required during what can be a very stressful and disorienting time. Even though this method does work in a specific subset of spin approved airplanes, the NASA Standard/PARE procedure can also be effective provided that care must be taken to ensure the spin does not simply cross from positive to negative (or vice versa) and that a too rapid application of elevator control is avoided as it may cause aerodynamic blanketing of the rudder rendering the control ineffective and simply accelerate the spin. The converse, however, may not be true at all—many cases exist where Beggs/Mueller fails to recover the airplane from the spin, but NASA Standard/PARE terminates the spin. Before spinning any aircraft, a pilot should consult the flight manual to establish if the particular aircraft type has any specific spin recovery techniques that differ from standard practice. A pilot can induce a flat spin once the spin is established by applying full opposite aileron to the direction of rotation—hence, the requirement to neutralize ailerons in the normal spin recovery technique. The aileron application creates a differential induced drag that raises the nose toward a level pitch attitude. As the nose comes up the tail moves out farther from the center of rotation increasing lateral airflow over the empennage. The increase in lateral flow across the vertical stabilizer/rudder brings it to its critical angle of attack stalling it. The normal recovery input of opposite rudder further increases angle of attack, deepening the tail stall and so rudder input is ineffective to slow/stop rotation. Recovery is initiated by maintaining pro spin elevator and rudder and applying full aileron into the spin. Differential drag now lowers the nose returning the plane to a normal spin from which the PARE technique is used to exit the maneuver. **

Современді әскери истребительдерде спинді қалпына келтіру әдістері көбінесе тағы бір өзгеріске ұшырайды. Қуат әдетте бос жүріске азайтылады және тұмсық басқаруы бейтараптандырылады, бірақ қарсы рульге көбінесе орын жоқ. Мұндай ұшақтардың дөңгелек беттерінен (аэрондар, дифференциалды көлденең құйрықтар және т.б.) туындаған кері ығысу спин айналуын тоқтату үшін рульге қарағанда тиімдірек, өйткені истребительдердің геометриялық орналасуына байланысты руль қанат пен фюзеляжбен жабылады. Сондықтан, қабылданған қалпына келтіру әдісі пилоттың айналу бағытына қарай толық дөңгелек басқаруын қолдануы болып табылады (яғни, оң спин үшін оң таяқ кірісі). Бұл басқару әрекеті кері спиндер үшін де кері қайтарылады.

Салмақтың орталығы

Ұшақтың айналу сипаттамаларына ауырлық орталығының орналасуы айқын әсер етеді. Жалпы алғанда, ауырлық орталығы алға жылған сайын ұшақ айналуға аз бейімделеді, ал айналудан қалпына келуі жеңілдейді. Керісінше, ауырлық орталығы артқа жылған сайын ұшақ айналуға оңай түседі, ал қалпына келуі қиындайды. Кез келген ұшақта ауырлық орталығының алдыңғы және артқы шектері мұқият белгіленеді. Қасақана айналуға рұқсат етілген кейбір ұшақтарда, айналуға тырысатын артқы шек, жалпы ұшу үшін белгіленген артқы шектен өзгеше болуы мүмкін. Қасақана айналуға бей-жай қарауға болмайды, ал ұшу алдындағы ең маңызды сақтық шарасы – ұшақтың ауырлық орталығы қасақана айналуға рұқсат етілген диапазонда екенін анықтау. Осы себепті, ұшқыштар ұшақ тоқтау алдында оның қандай "қалпына келуге бейімділігін" білуі керек. Егер ұшақ тоқтағанда мұрыны төмен қарай бұрылса (алғы ауырлық), онда ол өзінен-өзі қалпына келуі мүмкін. Бірақ, егер ұшақ тоқтағанда мұрыны жоғары көтерілсе (артқы ауырлық), онда ол "жазық айналуға" түсуі мүмкін, онда тоқтаудан қалпына келтіру кешіктіріледі немесе мүлдем мүмкін болмайды. Айналу жаттығуларын бастамас бұрын, ұшақтың тоқтауға бейімділігін анықтау үшін "мұрын сынағын" жасау ұсынылады. Мұны істеу үшін, қуатты біртіндеп азайтып, мұрынның қай бағытта бұрылатынын қараңыз. Егер ол төмен қарай бұрылса, онда ұшақты қалпына келтіруге болады. Егер мұрын жоғары көтерілсе, онда тоқтаудан қалпына келтіру қиын немесе мүлдем мүмкін болмайды. "Мұрын сынағын" айналу маневрін орындау алдында жасау керек.

Қайта қалпына келтірілмейтін айналымдар

Егер ұшақтың ауырлық орталығы айналуға рұқсат етілген артқы шектен асып кетсе, кез келген айналу, егер арнайы айналудан шығу құрылғысын – мысалы, ұшақтың құйрығына орнатылған айналудан шығу парашютін немесе ұшақтың құйрығына орнатылған арнайы балласты тастау арқылы қолданбаса, қалпына келтірілмей қалуы мүмкін. Екінші дүниежүзілік соғыстағы кейбір ұшақтар дұрыс жүктелмеген кезде айналуға бейім екені белгілі болды; мысалы, Bell P-39 Airacobra. P-39 ұшағының дизайны ерекше болды, қозғалтқышы ұшқыш орындығының артында орналасқан, ал алдыңғы жағында үлкен зеңбірек болды. Оқтаусыз немесе мұрын бөлімінде теңгерім салмағы болмаған жағдайда, P-39 ұшағының ауырлық орталығы айналудан қалпына келу үшін тым артқа жылжыған. Кеңес ұшқыштары P-39 ұшағын көптеген сынақтардан өткізіп, оның қауіпті айналу сипаттамаларын көрсетті. Қазіргі заманғы истребительдер де қалпына келмейтін айналу сипаттамалары құбылысынан зардап шегуі мүмкін. 1963 жылы Чак Йегер NF-104A зымырандық реактивтік гибридін басқарғанда қалпына келмейтін айналудың тағы бір мысалы орын алды: биіктік рекордын орнатуға жасаған төртінші әрекеті кезінде Йегер басқаруды жойып, айналуға түсті, содан кейін катапульданып аман қалды. Алайда, Cornfield Bomber жағдайында ұшқыштың катапульдануы ауырлық орталығын жеткілікті түрде өзгертіп, бос қалған ұшақтың айналудан өзіндік қалпына келіп, жерге қонуына мүмкіндік берді. Арнайы жасалған акробатикалық ұшақтарда айналулар, күш пен элеронды қолдану арқылы қалыпты айналу шеңберінде қасақана тегістелуі мүмкін. Айналу жылдамдықтары өте жоғары, тіпті ұшақтың мұрыны көкжиектен жоғары болатын жағдайларда да 400 градусқа дейін жетеді. Мұндай маневрлерді ауырлық орталығы қалыпты шекте болғанда және тиісті оқытудан өткенде ғана орындау керек, сондай-ақ винт тудыратын және коленвалға әсер ететін үлкен гироскопиялық күштерді ескеру қажет. Қазіргі Гиннес рекордтарының бірі – бір-бірінен кейін жасалған 98 жалпақ айналу, ол 2016 жылдың 20 наурызында Спенсер Судерман Pitts S-1 Sunbird S-1x эксперименталды нұсқасын ұшырып келе жатып орнатты. Судерман белгілі бір биіктіктен бастап 609,60 метрде қалпына келді.

If the center of gravity of the airplane is behind the aft limit approved for spinning, any spin may prove unrecoverable except by using some special spin recovery device such as a spin recovery parachute specially installed in the tail of the airplane; or by jettisoning specially installed ballast at the tail of the airplane. Some World War II airplanes were notoriously prone to spins when loaded erroneously; for example, the Bell P 39 Airacobra. The P 39 was an unusual design with the engine behind the pilot's seat and a large cannon in the front. Without ammunition or a counterbalance load in the nose compartment, the P 39's center of gravity was too far aft to recover from a spin. Soviet pilots did numerous tests of the P 39 and were able to demonstrate its dangerous spinning characteristics. Modern fighter aircraft are not immune to the phenomenon of unrecoverable spin characteristics. Another example of a nonrecoverable spin occurred in 1963, with Chuck Yeager at the controls of the NF 104A rocket jet hybrid: during his fourth attempt at setting an altitude record, Yeager lost control and entered a spin, then ejected and survived. On the other hand, the Cornfield Bomber was a case where the ejection of the pilot shifted the center of gravity enough to let the now empty aircraft self recover from a spin and land itself. In purpose built aerobatic aircraft, spins may be intentionally flattened through the application of power and aileron within a normal spin. Rotation rates experienced are dramatic and can exceed 400 degrees per second in an attitude that may even have the nose above the horizon. Such maneuvers must be performed with the center of gravity in the normal range and with appropriate training, and consideration should be given to the extreme gyroscopic forces generated by the propeller and exerted on the crankshaft. The current Guinness world record for the number of consecutive inverted flat spins is 98, set by Spencer Suderman on March 20, 2016 flying an experimental variant of the Pitts S 1 designated the Sunbird S 1x. Suderman started from an altitude of and recovered at 609.60 m.

Ұшақ құрылымы

Қауіпсіздік үшін сертификатталған барлық бір моторлы тұрақты қанатты ұшақтар, соның ішінде сертификатталған планерлер, тоқтау және айналу сипаттамаларына қатысты белгіленген талаптарға сәйкес келуі керек. Дұрыс жасалған конструкциялар әдетте қанат тамырындағы шабуыл бұрышы қанат ұшына қарағанда үлкен болады, сондықтан қанат тамыры бірінші болып тоқтап, тоқтау кезінде қанаттың құлауын азайтады және айлерондар қанат ұшына қарай сыртқа жылғанша қандай да бір тиімділігін сақтап қалуы мүмкін. Мұндай тоқтау мінез-құлқына бейімдеудің бір тәсілі – жуу (washout). Кейбір жеңіл ұшақтарды жасаушылар ұшақты тіпті үйлесімсіз тоқтау кезінде де айналуға қабілетсіз етуді көздейді. Кейбір ұшақтарда алдыңғы жиегінде тұрақты жарықтар (slots) орнатылған. Егер жарықтар айлерондардың алдында орналасқан болса, олар тоқтауға қарсы күшті кедергі жасайды және тіпті ұшақты айналудан сақтай алады. Кейбір планерлер мен жеңіл ұшақтардың басқару жүйелері пилот лифт басқаруын толық артқа жылжытқанда, төмен жылдамдықпен ұшу және жоғары шабуыл бұрышымен ұшу кезінде, екі айлеронның артқы жиегі автоматты түрде сәл көтеріледі, соның салдарынан екі қанаттың сыртқы бөліктеріндегі шабуыл бұрышы төмендейді. Бұл қанаттың ішкі (орталық) бөліктерінде шабуыл бұрышының артуын қажет етеді және қанат ұштарына дейін ішкі бөліктердің тоқтауын жеделдетеді. АҚШ-тағы азаматтық ұшақтарды сертификаттау стандарты, ең жоғары ұшу салмағына дейін, Федералдық авиациялық ережелердің 23-бөлігі болып табылады, ол қалыпты, қосымша және акробатикалық санаттарындағы ұшақтарға қолданылады. 23-бөлімнің 23.221-тармағы бір моторлы ұшақтар қасақана айналу тыйым салынған болса, бір айналымнан кейін қалпына келуін көрсетуі керек, немесе қасақана айналуға рұқсат берілсе, алты айналымнан кейін қалпына келуін көрсетуі керек деп талап етеді. Тіпті үлкен, жолаушы тасымалдайтын Cessna Caravan сияқты бір моторлы ұшақтар да сынақ пилотымен бір айналымға айналуға түсірілуі керек және бір айналымнан артық емес уақытта қалпына келуін бірнеше рет көрсетуі керек. FAA аз ғана ұшақ түрлері үшін қауіпсіздіктің баламалы деңгейіне (ELOS) қол жеткізді, сондықтан бір айналымды көрсету қажет емес. Мысалы, бұл Cessna Corvalis және Cirrus SR20/22 үшін жасалды. Бір айналымды сәтті көрсету ұшақты қасақана айналуға рұқсаттамайды. Ұшақты қасақана айналуға рұқсат беру үшін, сынақ пилоты оны алты айналымға айналдырып, содан кейін бір жарым айналым ішінде қалпына келтіруін көрсетуі керек. Айналу сынақтары қауіпті болуы мүмкін, сондықтан сынақ ұшағы құйрық парашюты, тасталатын салмақ немесе ауырлық орталығын жылдам жылжыту тәсілі сияқты айналудан шығу құрылғысымен жабдықталуы керек. Ауыл шаруашылығы ұшақтары әдетте орташа салмақтағы қалыпты санатта сертификатталады. Бір моторлы ұшақтар үшін бұл бір айналымды табысты көрсетуді талап етеді. Алайда, ауыл шаруашылығының қоймасы толған кезде бұл ұшақтар айналуға арналмаған және қалпына келтірудің күдігі жоқ. Осы себепті, қалыпты санаттағы ең жоғары салмақтан асып кеткенде, бұл ұшақтар айналу сынағынан өткізілмейді және, демек, тек шектеулі санатта типтік сертификатқа ие бола алады. Ауыл шаруашылығы ұшағының мысалы ретінде Cessna AG сериясын қараңыз.

For safety, all certificated, single engine fixed wing aircraft, including certificated gliders, must meet specified criteria regarding stall and spin behavior. Complying designs typically have a wing with greater angle of attack at the wing root than at the wing tip, so that the wing root stalls first, reducing the severity of the wing drop at the stall and possibly also allowing the ailerons to remain somewhat effective until the stall migrates outward toward the wing tip. One method of tailoring such stall behavior is known as washout. Some designers of recreational aircraft seek to develop an aircraft that is characteristically incapable of spinning, even in an uncoordinated stall. Some airplanes have been designed with fixed leading edge slots. Where the slots are located ahead of the ailerons, they provide strong resistance to stalling and may even leave the airplane incapable of spinning. The flight control systems of some gliders and recreational aircraft are designed so that when the pilot moves the elevator control close to its fully aft position, as in low speed flight and flight at high angle of attack, the trailing edges of both ailerons are automatically raised slightly so that the angle of attack is reduced at the outboard regions of both wings. This necessitates an increase in angle of attack at the inboard (center) regions of the wing, and promotes stalling of the inboard regions well before the wing tips. A US certification standard for civil airplanes up to maximum takeoff weight is Part 23 of the Federal Aviation Regulations, applicable to airplanes in the normal, utility and acrobatic categories. Part 23, §23.221 requires that single engine airplanes must demonstrate recovery from either a one turn spin if intentional spins are prohibited or six turn spins if intentional spins are approved. Even large, passenger carrying single engine airplanes like the Cessna Caravan must be subjected to one turn spins by a test pilot and repeatedly demonstrated to recover within no more than one additional turn. With a small number of airplane types the FAA has made a finding of equivalent level of safety (ELOS) so that demonstration of a one turn spin is not necessary. For example, this has been done with the Cessna Corvalis and the Cirrus SR20/22. Successful demonstration of the one turn spin does not get an airplane approved for intentional spinning. To get an airplane approved for intentional spinning, a test pilot must repeatedly subject it to a spin of six turns and then demonstrate recovery within one and a half additional turns. Spin testing is a potentially hazardous exercise, and the test aircraft must be equipped with some spin recovery device such as a tail parachute, jettisonable ballast, or some method of rapidly moving the center of gravity forward. Agricultural airplanes are typically certificated in the normal category at a moderate weight. For single engine airplanes this requires successful demonstration of the one turn spin. However, with the agriculture hopper full these airplanes are not intended to be spun, and recovery is unlikely. For this reason, at weights above the maximum for the normal category, these airplanes are not subjected to spin testing and, as a consequence, can only be type certificated in the restricted category. As an example of an agricultural airplane, see the Cessna AG series.

Спин жиынтығы

Кейбір желкенді ұшақтарды оқу немесе көрсету мақсатымен оңай айналдыру үшін өндірушіден айналдыру жиынтығы қолжетімді. Көптеген оқу ұшақтары айналуға кіруге қарсы тұратын сияқты көрінеді, тіпті кейбіреулері айналуға арналған және сертификатталған болса да. Айналуға оңай бейімделгенімен әйгілі мысал – Пайпер Томахок, ол айналуға сертификатталған, бірақ Пайпер Томахок айналу сипаттамалары әлі де даулы. Айналуға сертификатталмаған ұшақтарды айналу бір айналымдық сертификаттау стандартын асып кеткен жағдайда қалпына келтіру қиын немесе мүмкін емес болуы мүмкін. Айналу көптеген ұшу курстарынан алынып тасталғанмен, кейбір елдер әлі де айналудан шығу бойынша ұшу оқуын талап етеді. АҚШ азаматтық ұшу инструкторы үміткерлері мен әскери ұшқыштар үшін айналу оқуын міндетті етеді. Айналу тек тоқтаудан кейін ғана пайда болады, сондықтан FAA пилоттарды тоқтауды анықтау, алдын алу және қалпына келтіру бойынша оқытуға баса назар аударады, бұл қасақана тоқтаулар немесе айналулар салдарынан болатын апаттарды азайтуға көмектеседі. Айналу тәжірибесі жоқ адамдар үшін қорқынышты болуы мүмкін, бірақ айналуға кіру және одан шығу оқыған көптеген пилоттар бұл тәжірибенің олардың хабардарлығын арттыратынын және сенімділік беретінін айтады. Айналу кезінде ұшақтағы адамдар кіру кезеңінде төмендеген гравитацияны сезінеді, содан кейін қалыпты гравитацияны сезінеді, бірақ ұшақтың тік төмен қарайтын қалпы оларды қауіпсіздік белбеулеріне қарсы итеріп алады. Жылдам айналу және тік төмен қарайтын қалпының үйлесімі "жер ағыны" деп аталатын визуалды эффектіге әкеледі, ол бағдарды шатыстыруы мүмкін. Айналудан шығу процедурасы айналуды тоқтату үшін рульді, содан кейін тоқтау бұрышын азайту үшін лифтті пайдалануды және рұқсат етілген максималды жылдамдықтан (VNE) немесе максималды G жүктемесінен аспай, төмен түсуден шығуды қамтиды. Қалыпты санаттағы жеңіл ұшақтың максималды G жүктемесі әдетте 3,8 G құрайды. Ал акробатикалық санаттағы жеңіл ұшақтың максималды G жүктемесі әдетте кемінде 6 G құрайды.