Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Самолет с низкой или отрицательной устойчивостью
Aircraft with low or negative stability
В авиации самолет считается обладающим ослабленной устойчивостью, если он имеет низкую или отрицательную устойчивость. Самолет с отрицательной устойчивостью будет склонен к спонтанному изменению углов тангажа и крена. Такой самолет нельзя настроить для поддержания определенного положения, и при воздействии на тангаж или крен он будет продолжать изменять тангаж или крен в направлении воздействия с постоянно возрастающей скоростью. Это отличается от поведения самолета с положительной устойчивостью, который можно настроить для полета в определенном положении, которое он будет поддерживать без управляющего воздействия, а при отклонении будет совершать затухающие гармонические колебания вокруг этого положения, в конечном итоге к нему возвращаясь. Самолет с положительной устойчивостью также будет сопротивляться любому движению по крену. Cessna 152 является примером устойчивого самолета. Аналогично, самолет с нейтральной устойчивостью не вернется в исходное положение без управляющего воздействия, но будет продолжать вращаться или тангировать с постоянной (не возрастающей и не убывающей) скоростью.
In aviation, an aircraft is said to have relaxed stability if it has low or negative stability. An aircraft with negative stability will have a tendency to change its pitch and bank angles spontaneously. An aircraft with negative stability cannot be trimmed to maintain a certain attitude, and will, when disturbed in pitch or roll, continue to pitch or roll in the direction of the disturbance at an ever increasing rate. This can be contrasted with the behaviour of an aircraft with positive stability, which can be trimmed to fly at a certain attitude, which it will continue to maintain in the absence of control input, and, if perturbed, will oscillate in simple harmonic motion on a decreasing scale around, and eventually return to, the trimmed attitude. A positively stable aircraft will also resist any bank movement. A Cessna 152 is an example of a stable aircraft. Similarly, an aircraft with neutral stability will not return to its original attitude without control input, but will continue to roll or pitch at a steady (neither increasing nor decreasing) rate.
Первые самолеты
Ранние попытки создания летательных аппаратов тяжелее воздуха отличались от современной концепции устойчивости. Большинство исследователей в области авиации рассматривали полет как нечто не сильно отличающееся от наземного передвижения, за исключением того, что поверхность была приподнята. Они представляли изменение направления как управление рулем корабля, стремясь к тому, чтобы летательный аппарат оставался в воздухе примерно на одном уровне, подобно автомобилю или кораблю на поверхности. Идея намеренного крена или переката на бок казалась нежелательной или вовсе не приходила им в голову. Некоторые из этих ранних исследователей, включая Лэнгли, Шануте, а позже Сантос-Дюмона и братьев Воазин, стремились к идеалу "естественной устойчивости" в очень строгом смысле, полагая, что летательный аппарат должен автоматически возвращаться в горизонтальное (боковое) положение после любого возмущения. Они достигали этого с помощью клеточных крыльев Харгрейва (крылья с конструкцией, напоминающей коробчатый воздушный змей, включая вертикальные элементы) и крыльев с выраженным V-образным углом. В большинстве случаев они не предусматривали средств управления креном для пилота.
Early attempts at heavier than air flight were marked by a differing concept of stability from that used today. Most aeronautical investigators regarded flight as if it were not so different from surface locomotion, except the surface was elevated. They thought of changing direction in terms of a ship's rudder, so the flying machine would remain essentially level in the air, as did an automobile or a ship at the surface. The idea of deliberately leaning, or rolling, to one side either seemed undesirable or did not enter their thinking. Some of these early investigators, including Langley, Chanute, and later Santos Dumont and the Voisin brothers, sought the ideal of "inherent stability" in a very strong sense, believing a flying machine should be built to automatically roll to a horizontal (lateral) position after any disturbance. They achieved this with the help of Hargrave cellular wings (wings with a box kite structure, including the vertical panels) and strongly dihedral wings. In most cases they did not include any means for a pilot to control the aircraft roll
Конструкции с ослабленной устойчивостью не ограничиваются военными самолетами. McDonnell Douglas MD-11 имеет нейтральную устойчивость, реализованную для экономии топлива. Для обеспечения устойчивости и безопасности полета была внедрена система увеличения продольной устойчивости (LSAS), компенсирующая относительно короткий горизонтальный стабилизатор MD-11 и гарантирующая стабильность самолета. Однако были случаи, когда ослабленная устойчивость MD-11 приводила к "нештатным ситуациям в полете".
Relaxed stability designs are not limited to military jets. The McDonnell Douglas MD 11 has a neutral stability design which was implemented to save fuel. To ensure stability for safe flight, an LSAS (Longitudinal Stability Augmentation System) was introduced to compensate for the MD 11's rather short horizontal stabilizer and ensure that the aircraft would remain stable. However, there have been incidents in which the MD 11's relaxed stability caused an "inflight upset".
Умышленная нестабильность
Многие современные истребители часто используют конструктивные элементы, снижающие стабильность для повышения маневренности. Большая стабильность приводит к уменьшению эффективности органов управления; следовательно, менее стабильная конструкция быстрее реагирует на команды управления. Это крайне важно при проектировании истребителей. Менее стабильному самолету требуются меньшие отклонения органов управления для начала маневра; как следствие, снижается сопротивление и нагрузки на органы управления, а также повышается управляемость самолета. Поскольку эти характеристики обычно затрудняют или делают невозможным управление самолетом пилотом, искусственная стабильность обычно обеспечивается с помощью компьютеров, сервоприводов и датчиков, являющихся частью системы электродистанционного управления.
Many modern fighter aircraft often employ design elements that reduce stability to increase maneuverability. Greater stability leads to lesser control surface authority; therefore, a less stable design will have a faster response to control inputs. This is highly sought after in fighter aircraft design. A less stable aircraft requires smaller control deflections to initiate maneuvering; consequently, drag and control surface imposed stresses will be reduced and aircraft responsiveness will be enhanced. Since these characteristics will typically make control by the pilot difficult or impossible, artificial stability will typically be imposed using computers, servos, and sensors as parts of a fly by wire control system.