Скольжение в авиации: причины, виды и применение.

Введение

Аэробатический маневр
авиация

Слайд – это аэродинамическое состояние, при котором самолет движется как вперед, так и немного вбок относительно встречного потока воздуха или относительного ветра. Иными словами, для обычного самолета нос будет направлен в сторону, противоположную крену крыла (или крыльев). Самолет не находится в скоординированном полете и, следовательно, летит неэффективно.

Предыстория

Летание в скольжении аэродинамически неэффективно, поскольку снижается соотношение подъёмной силы к сопротивлению. Увеличивается сопротивление, потребляющее энергию, но не создающее подъёмную силу. Неопытные или невнимательные пилоты часто непроизвольно допускают скольжение при выполнении поворотов из-за некоординированной работы руля направления и элеронов. Самолёты могут легко войти в скольжение при взлёте в ветреную погоду. Если это не контролировать, характеристики набора высоты ухудшатся. Это особенно опасно, если под траекторией набора высоты находятся препятствия, а самолёт недостаточно мощный или перегружен. Скольжение также может быть намеренным пилотажным манёвром, когда пилот сознательно входит в тот или иной тип скольжения. Скольжения особенно полезны при выполнении посадки на короткую полосу над препятствием (например, деревьями или линиями электропередач) или для избежания препятствия (например, одиночного дерева на продолженной центральной линии взлётно-посадочной полосы) и могут отрабатываться в рамках процедур аварийной посадки. Эти методы также часто используются при полётах на небольшие аэродромы в сельской местности или на фермерские аэродромы, где взлётно-посадочная полоса короткая. Пилотам необходимо приземляться с достаточным запасом длины полосы для замедления и остановки. Существуют ситуации, когда пилот может намеренно ввести самолёт в скольжение, используя противоположные отклонения руля направления и элеронов, чаще всего при заходе на посадку на малой тяге. Без закрылков или спойлеров сложно увеличить крутизну глиссады без значительного увеличения скорости. Избыточная скорость может привести к тому, что самолёт будет лететь в зоне действия земли в течение длительного времени, что может привести к выкатыванию за пределы взлётно-посадочной полосы. При форвард-слипе (скольжении вперёд) создаётся значительно большее сопротивление, позволяющее пилоту снижать высоту без увеличения воздушной скорости, увеличивая угол снижения (угол глиссады). Форвард-слипы особенно полезны при эксплуатации учебных самолётов, выпущенных до 1950-х годов, акробатических самолётов, таких как Pitts Special, или любого самолёта с неисправными закрылками или спойлерами. Часто, если заставить самолёт в скольжении свалиться, он проявляет очень небольшую тенденцию к рысканию, которая обычно приводит к тому, что скольжение переходит во вращение. Сваливающийся в скольжении самолёт может лишь немного наклониться к горизонту. Фактически, в некоторых самолётах характеристики сваливания могут даже улучшиться.

Flying in a slip is aerodynamically inefficient, since the lift to drag ratio is reduced. More drag is at play consuming energy but not producing lift. Inexperienced or inattentive pilots will often enter slips unintentionally during turns by failing to coordinate the aircraft with the rudder. Airplanes can readily enter into a slip climbing out from take off on a windy day. If left unchecked, climb performance will suffer. This is especially dangerous if there are nearby obstructions under the climb path and the aircraft is underpowered or heavily loaded. A slip can also be a piloting maneuver where the pilot deliberately enters one type of slip or another. Slips are particularly useful in performing a short field landing over an obstacle (such as trees, or power lines), or to avoid an obstacle (such as a single tree on the extended centerline of the runway), and may be practiced as part of emergency landing procedures. These methods are also commonly employed when flying into farmstead or rough country airstrips where the landing strip is short. Pilots need to touch down with ample runway remaining to slow down and stop. There are common situations where a pilot may deliberately enter a slip by using opposite rudder and aileron inputs, most commonly in a landing approach at low power. Without flaps or spoilers it is difficult to increase the steepness of the glide without adding significant speed. This excess speed can cause the aircraft to fly in ground effect for an extended period, perhaps running out of runway. In a forward slip much more drag is created, allowing the pilot to dissipate altitude without increasing airspeed, increasing the angle of descent (glide slope). Forward slips are especially useful when operating pre 1950s training aircraft, aerobatic aircraft such as the Pitts Special or any aircraft with inoperative flaps or spoilers. Often, if an airplane in a slip is made to stall, it displays very little of the yawing tendency that causes a skidding stall to develop into a spin. A stalling airplane in a slip may do little more than tend to roll into a wings level attitude. In fact, in some airplanes stall characteristics may even be improved.

Продвигающийся поперек и боковой

Аэродинамически они идентичны после установления, но используются по разным причинам и создают различные траектории и курсы относительно тех, что были до начала скольжения. Скольжение вперед используется для закручения подхода (уменьшения высоты) без значительного увеличения скорости, используя увеличенное сопротивление. Боковое скольжение перемещает самолет вбок (часто, только относительно ветра), когда выполнение поворота нежелательно, а сопротивление рассматривается как побочный эффект. Большинство пилотов предпочитают входить в боковое скольжение непосредственно перед выравниванием или касанием посадочной полосы при посадке с боковым ветром.

Продвигающийся

Продвижение вперед изменяет направление самолета от опущенного крыла, сохраняя при этом его первоначальную траекторию полета (путь относительно земли). Для выполнения продвижения вперед пилот кренит самолет в сторону ветра и одновременно отклоняет руль направления в противоположную сторону (например, правый элерон и левый руль), чтобы продолжать движение к цели. Если бы вы находились на месте цели, вы бы увидели, что нос самолета смещен в одну сторону, крыло – в другую, и самолет наклонен вниз к вам. Пилот должен следить за тем, чтобы нос самолета был достаточно опущен для поддержания скорости. Однако необходимо соблюдать ограничения скорости планера, такие как VA и VFE. Продвижение вперед полезно, когда пилот заходит на посадку с избыточной высотой или должен выполнить крутое снижение за деревьями, чтобы приземлиться вблизи порога взлетно-посадочной полосы. При условии, что самолет правильно выровнен по оси взлетно-посадочной полосы, продвижение вперед позволяет сохранить траекторию полета, увеличивая угол снижения без значительного увеличения скорости. Поскольку направление полета не совпадает с осью взлетно-посадочной полосы, продвижение вперед необходимо устранить перед касанием, чтобы избежать чрезмерной боковой нагрузки на шасси, а при наличии бокового ветра может потребоваться соответствующее боковое скольжение при приземлении, как описано ниже.

Боковой прокат

На боковой скольжении также используются элероны и противоположный руль направления. В этом случае оно выполняется путем опускания крыла и применения ровно столько противоположного руля направления, чтобы самолет не разворачивался (сохраняя тот же курс), при этом поддерживая безопасную воздушную скорость за счет тангажа или тяги двигателя. По сравнению с форвард-слипом, используется меньше руля направления: только достаточное для прекращения изменения курса. В состоянии бокового скольжения продольная ось самолета остается параллельной первоначальной траектории полета, но самолет больше не летит по этой траектории. Горизонтальная составляющая подъемной силы направлена к нижнему крылу, тяня самолет вбок. Это сценарий с безветрием, встречным или попутным ветром. В случае бокового ветра крыло опускается по направлению ветра, чтобы самолет летел по первоначальной траектории. Это техника захода на посадку с боковым скольжением, используемая многими пилотами в условиях бокового ветра (боковое скольжение без сноса). Другой способ удержания желаемой траектории – техника "краб": крылья удерживаются горизонтально, но нос самолета направлен (частично) в боковой ветер, а возникающий снос удерживает самолет на траектории. Боковым скольжением можно пользоваться исключительно для выравнивания с осевой линией взлетно-посадочной полосы на этапе захода на посадку при боковом ветре или применять в последние моменты приземления при боковом ветре. Для начала бокового скольжения пилот кренит самолет в сторону ветра, чтобы сохранить положение по осевой линии взлетно-посадочной полосы, одновременно удерживая курс по осевой линии рулем направления. Боковое скольжение приводит к тому, что сначала касается земли одна основная стойка шасси, а затем вторая. Это позволяет колесам постоянно быть выровненными по траектории, избегая тем самым боковой нагрузки при касании. Метод бокового скольжения при посадке с боковым ветром не подходит для самолетов с длинными крыльями и низкой посадкой, таких как планеры, где вместо этого до момента касания поддерживается угол "краба" (направление в ветер). Производитель самолетов Airbus рекомендует использовать заход на посадку с боковым скольжением только при слабом боковом ветре.

Угол бокового скольжения

Угол бокового скольжения, также называемый углом бокового сноса (AOS, AoS, греческая буква бета), – термин, используемый в гидродинамике, аэродинамике и авиации. Он характеризует разворот продольной оси самолета относительно встречного потока воздуха. В динамике полета он обозначается сокращенно (бета) и обычно считается "положительным", когда встречный поток воздуха направлен справа от носа самолета. Угол бокового скольжения по сути является углом атаки по курсу самолета. Это ключевой параметр при рассмотрении курсовой устойчивости. В динамике транспортных средств угол бокового скольжения определяется как угол между вектором скорости и продольной осью транспортного средства в центре тяжести в данный момент времени. С увеличением поперечного ускорения при повороте угол бокового скольжения уменьшается. Таким образом, при очень высоких скоростях поворота и малом радиусе поворота поперечное ускорение велико, и угол бокового скольжения может принимать отрицательные значения.

Другие виды использования слипа

Есть и другие, специализированные обстоятельства, когда срыв может быть полезен в авиации. Например, при аэрофотосъемке срыв позволяет опустить одну сторону самолета, чтобы можно было делать снимки земли через боковое окно. Пилоты также используют срыв для посадки в условиях обледенения, если переднее ветровое стекло полностью обледенело — при посадке с небольшим боковым креном пилот может видеть взлетно-посадочную полосу через боковое окно самолета. Срыв также применяется в высшем пилотаже и воздушном бою.

Как проскальзывание влияет на полет

Когда самолет входит в скольжение вперед без каких-либо изменений тяги или положения руля высоты, пилот заметит увеличение скорости снижения (или уменьшение скорости набора высоты). Это обычно происходит в основном из-за увеличения сопротивления фюзеляжа. Воздушный поток обтекает фюзеляж под углом, увеличивая эффективную площадь поперечного сечения, что приводит к увеличению сопротивления.