Войти
Лётные качества - это один из трех основных режимов в науке летных испытаний, который также включает характеристики и системы. Лётные качества предполагают изучение и оценку характеристик устойчивости и управляемости самолета. Они имеют решающее значение для безопасности полета и легкости управления самолетом в устойчивом полете и маневрах.
Чтобы понять дисциплину летных качеств, необходимо понять концепцию устойчивости. Устойчивость можно определить только тогда, когда автомобиль находится в балансировке; то есть на транспортное средство не действуют неуравновешенные силы или моменты, которые заставляют его отклоняться от устойчивого полета. Если это условие существует, и если транспортное средство нарушено, устойчивость относится к тенденции транспортного средства вернуться в сбалансированное состояние. Если транспортное средство изначально стремится вернуться в сбалансированное состояние, оно считается статически устойчивым. Если он продолжает приближаться к усеченному состоянию без выхода за пределы, движение называется проседанием. Если движение заставляет автомобиль перескакивать с триммером, он может раскачиваться вперед и назад. Если это колебание затухает, движение называется затухающим колебанием, а транспортное средство - динамически устойчивым. С другой стороны, если движение увеличивается по амплитуде, транспортное средство считается динамически нестабильным.
Теория устойчивости самолетов была разработана Дж. Х. Брайаном в Англии в 1904 году. Эта теория по сути эквивалентна теории, преподаваемой сегодня студентам-авиастроителям, и была выдающимся интеллектуальным достижением, учитывая, что в то время, когда Брайан развивал теорию, он даже не слышал о первом полете братьев Райт. Из-за сложности теории и утомительных вычислений, необходимых для ее использования, конструкторы самолетов редко применяли ее. Очевидно, что для успешных полетов беспилотные самолеты должны были быть динамически устойчивыми. Самолет, которым управляли братья Райт, и большинство самолетов, которыми управляли после этого, не были стабильными, но методом проб и ошибок конструкторы разработали несколько самолетов, которые обладали удовлетворительными летными качествами. Однако многие другие самолеты обладали плохими летными качествами, что иногда приводило к авариям.
Управляемость - это те характеристики летательного аппарата, которые определяют легкость и точность, с которой пилот может выполнить летную задачу. Сюда входит человеко-машинный интерфейс. То, каким образом факторы конкретного транспортного средства влияют на летные качества, изучается на самолетах в течение десятилетий, а эталонные стандарты летных качеств как самолетов с неподвижным крылом, так и вертолетов были разработаны и теперь широко используются. Эти стандарты определяют подмножество пространства проектирования динамики и управления, которое обеспечивает хорошие характеристики управляемости для данного типа транспортного средства и летной задачи.
Брайан показал, что характеристики устойчивости самолетов можно разделить на продольные и поперечные группы с соответствующими движениями, называемыми режимами движения. Эти режимы движения были либо апериодическими, что означает, что самолет устойчиво приближается к условию дифферента или отклоняется от него, либо колебательным, что означает, что самолет колеблется относительно условия дифферента. Продольные режимы статически устойчивого самолета после возмущения, как было показано, состоят из долгопериодических колебаний, называемых фугоидными колебаниями, обычно с периодом в секундах, составляющим примерно четверть воздушной скорости в милях в час и короткопериодическое колебание с периодом всего несколько секунд. Боковое движение имело три режима движения: апериодический режим, называемый спиральным режимом, который мог быть дивергенцией или проседанием, сильно затухающий апериодический режим, называемый оседанием крена, и короткопериодические колебания, обычно плохо затухающие, называемые режимом голландского крена..
Некоторые первые конструкторы самолетов пытались создать самолеты, которые были бы динамически устойчивыми, но было обнаружено, что требования к устойчивости противоречат требованиям к удовлетворительным летным качествам. Между тем, не было доступной информации, которая могла бы помочь проектировщику в том, какие характеристики следует учитывать для обеспечения удовлетворительных летных качеств.
К 1930-м годам существовало общее мнение, что самолеты должны быть динамически устойчивыми, но некоторые авиационные инженеры начали осознавать конфликт между требованиями к устойчивости и летными качествами. Чтобы решить этот вопрос, Эдвард Уорнер, который работал консультантом компании Douglas Aircraft Company над дизайном DC-4, большого транспортного самолета с четырьмя двигателями, предпринял первые в США попытки написать набор требований. за удовлетворительные летные качества. Доктор Уорнер, член главного комитета NACA, также попросил провести летное исследование для определения летных качеств самолета в соответствии с предлагаемыми требованиями. Это исследование было проведено Лэнгли. В отчете Суле, озаглавленном «Предварительное исследование летных качеств самолетов», указаны несколько областей, в которых предложенные требования нуждаются в пересмотре, и показана потребность в дополнительных исследованиях других типов самолетов. В результате программу начал Роберт Р. Гилрут в качестве главного летчика-испытателя.
Методика изучения требований к летным качествам, использованная Гилрут, была первой, в которой были установлены инструменты для регистрации соответствующих величин, таких как положения и силы управления, угловые скорости самолета, линейные ускорения., воздушной скорости и высоты. Затем опытный летчик-испытатель выполнил программу заданных условий полета и маневров. После полета данные были расшифрованы из записей, и результаты сопоставлены с мнением пилота. Сегодня такой подход можно было бы считать обычным, но это был заметный оригинальный вклад Гилрута, который использовал преимущества приборов для регистрации полета, уже имеющихся в Лэнгли, и множество самолетов, доступных для испытаний в сопоставимых условиях.
Важной величиной при измерении летных качеств в поворотах или подтягиваниях является изменение управляющей силы на ручке управления или колесе со значением ускорения, перпендикулярным направлению полета, выраженным в единицах g. Эту величину обычно называют силой на грамм.
Новое поколение космических аппаратов, которые сейчас разрабатываются НАСА для замены космических шаттлов и возвращения астронавтов на Луну, будут иметь возможность ручного управления для нескольких задач миссии, а также простоту а точность, с которой пилоты могут выполнять эти задачи, будет иметь важное значение для производительности, риска миссии и затрат на обучение. В настоящее время не существует эталонных стандартов летных качеств пилотируемых космических аппаратов.
