Главная > Разное > Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Продольная устойчивость

Как уже говорилось, статическая устойчивость обычного самолета поддерживается его хвостовой частью. Хотя статическая устойчивость связана только с устойчивостью равновесия, тем не менее она играет важную роль, поскольку можно доказать (что касается продольной устойчивости): практически все динамически устойчивые самолеты являются статически устойчивыми.

Анализ движения устойчивых самолетов показывает два различных вида продольного движения; один из них — медленное движение длинного периода, а другой — быстрое движение намного более короткого периода. Первый включает отклонения от прямой траектории центра тяжести; скорость центра тяжести увеличивается, пока самолет пикирует, и уменьшается, пока он набирает высоту. Угол крыла относительно траектории сохраняется почти постоянным. Этот тип движения впервые описал Жуковский в 1891 году [5], и позже независимо Ланчестер [6], обоих я уже упоминал в связи с теорией подъемной силы. На вклад Жуковского совершенно не обратили внимания, и это явление обычно известно как фугоидное движение Ланчестера. Мое знание греческого подсказывает «phygoid», но я не вполне уверен в термине. В любом случае это странное слово, по-видимому, появилось в результате ошибочного его истолкования Ланчестером. Греческое слово буквально означает «летать» в смысле исчезать перед лицом опасности, но не летать как птица. Различные траектории фугоидного движения воспроизведены на рис. 62. В соответствии со значением параметра А траектория становится горизонтальной линией, волнистой линией или

Рис. 62. Типичные траектории фугоидного движения.

рядом петель. Частный случай А = О представляет волнистую линию с точками заострения, которая возможна только для самолета с исчезающим моментом инерции, потому что самолету необходимо моментально поворачиваться на 180° в точке возврата. Хотя фугоидное движение является идеализированным типом движения, оно все же дает достаточно верную картину движений, где угол между крылом и траекторией остается постоянным. Общее движение можно представлять как колебание тангажа короткого периода, наложенное на фугоидное колебание. Действительно, в современных самолетах мы не часто замечаем эти фугоидные колебания; их период такой длинный, что они или исправляются летчиком или становятся незаметными из-за порывов ветра в возмущенном воздухе.

Даже если мы летаем в любую погоду, как это делают современные самолеты, все же не часто замечаем что-либо похожее на фугоидное

движение. Что мы иногда замечаем, так это короткопериодические колебания. Колебания тангажа короткого периода обычно очень быстро затухают, потому что хвост обеспечивает не только статическую устойчивость, но также затухание в тангаже. Недостаточное затухание неприятно для пассажира и значительно затрудняет работу летчика-стрелка на военных самолетах.

Трудности возникают, когда самолет летит в околозвуковом диапазоне или при высоких углах атаки. В главе IV я уже говорил об околозвуковых помехах, вызванных внезапными изменениями в моменте тангажа и тому подобном. Одна из трудностей, возникающих при высоких углах атаки, — так называемый бафтинг, обычно вызываемый некоторым отрывом вихрей, которое может возникать, например, на стыке крыла и фюзеляжа. Может произойти отрыв потока, потому что стык образует нечто вроде диффузора — трубы увеличивающегося поперечного сечения. Поскольку отрыв часто происходит через определенные промежутки времени благодаря отделению вихрей, то он может вызвать досадные колебания. Помеху можно исправить с помощью гладкого устройства между крылом и фюзеляжем, называемого обтекателем. Это устройство было создано в Калифорнийском технологическом институте [7] и впервые использовано на самолете компании «Альфа Нортроп» (Northrop Alpha).

Это типичный пример разработки, созданной в аэродинамической трубе и успешно примененной на практике. Я работал над этой проблемой вместе с Кларком Милликеном и Артуром Клейном. В 1932 году я прочитал лекцию в Париже по современным проблемам аэродинамики и отметил обтекатель на стыке крыла-фюзеляжа в качестве эффективного средства предотвращения бафтинга. Оказалось, что в то же самое время французские конструкторы занимались той же проблемой, какой и мы в Соединенных Штатах. Один из известных конструкторов позже мне рассказал, что после моей лекции он сразу же попытался установить обтекатель на своей новой опытной модели и добился успеха. Так, во Франции обтекатель связали с моим именем и назвали «карманом». Французы говорят, что у самолета есть «большой карман» или «малый карман». Я узнал об этом через много лет во время поездки во Францию; люди, имеющие отношение к авиации, услышав мое имя, спрашивали: «Человек с обтекателем?» Изобретение обтекателя на стыке крыла-фюзеляжа в действительности было совместной работой нашей команды в Калифорнийском технологическом институте.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление