Учёт коэффициента перегрузки при проектировании ЛА

Ответ на вопрос «насколько прочным должен быть ЛА?» зависит, главным образом, от области применения этого ЛА. Вопрос крайне непростой, поскольку максимально возможные нагрузки значительно превышают допустимые для любой эффективной конструкции ЛА. Чрезмерную нагрузку на конструкцию ЛА могут вызвать, например, жёсткая посадка или слишком резкий выход из пикирования. В то же время такие нагрузки могут оказаться вполне допустимыми, если конструкция ЛА рассчитана на быстрый взлёт, медленную посадку и значительный полезный груз. В этом смысле становится важной задачей определить наибольшее значение коэффициента перегрузки, допустимое при штатной эксплуатации ЛА в различных полётных ситуациях. Эта величина называется коэффициентом максимальной эксплуатационной перегрузки (КМЭП).

ЛА должен выдерживать такую перегрузку без каких-либо структурных повреждений. Хотя обычно предполагается, что конструкция ЛА должна сохранять эксплуатационные качества при перегрузках, превышающих КМЭП в 1,5 раза, считается допустимым, если в этом случае некоторые части ЛА потеряют первоначальную форму, а конструкция подвергнется не слишком существенным повреждениям. Коэффициент перегрузки в 1,5 КМЭП называется «коэффициентом запаса прочности». Такой запас прочности обеспечивает (до некоторой степени) устойчивость ЛА к нагрузкам выше тех, которые ожидаются при штатной эксплуатации. Сказанное не означает, что пилот может сознательно и на постоянной основе задействовать запас прочности во время полёта. Скорее, этот запас предусмотрен для сохранения целостности ЛА в непредусмотренных полётных ситуациях.

Приведённые выше соображения справедливы для любых условий нагрузки, будь то порывы ветра, маневрирование или приземление. Принятые сегодня параметры устойчивости ЛА к перегрузке от порывов ветра, по своей сути, не меняются в течение многих десятилетий. Сотни тысяч эксплуатационных часов доказали, что они обеспечивают необходимую безопасность. Поскольку пилот не имеет практической возможности контролировать перегрузку от порывов ветра (за исключением снижения скорости ЛА при входе в область турбулентности), требования к устойчивости к этому виду перегрузки примерно одинаковы для большинства ЛА общего назначения, вне зависимости от области их применения.

В целом, коэффициент перегрузки от порыва ветра является определяющим при проектировании ЛА, не предназначенных для спортивно-пилотажного использования. Совершенно иной является ситуация с так называемым «коэффициентом эксплуатационной перегрузки». При обсуждении этой темы необходимо остановиться на: (1) ЛА, спроектированных в соответствии с системой категорий (т.е. обычных, универсальных, спортивно-пилотажных) и (2) старых ЛА, спроектированных ещё до введения этой системы. ЛА, спроектированные в соответствии с системой категорий, легко идентифицируются маркировкой в кабине пилотов, которая указывает на эксплуатационную категорию (или категории) конкретного ЛА.

С увеличением сложности разрешённых манёвров растёт и коэффициент перегрузки. Смысл введения системы категорий заключается в обеспечении максимально эффективной эксплуатации ЛА. Если ЛА предназначен исключительно для обычных задач, необходимый коэффициент перегрузки (а значит, и вес ЛА) меньше, чем в том случае, если он выполняет тренировочные или спортивно-пилотажные задачи, поскольку они предполагают более высокую нагрузку при маневре.

ЛА, не имеющий маркировки категории, скорее всего, проектировался на основе более ранних инженерных стандартов, которые не предполагали конкретных эксплуатационных ограничений. Такие ЛА (с полным полётным весом до 1,8 т) по допустимым перегрузкам сравнимы с современными универсальными ЛА и могут эксплуатироваться в тех же условиях. Если полный полётный вес такого ЛА превышает 1,8 т, коэффициент перегрузки снижается. Такие ЛА считаются сравнимыми по прочности с современными обычными ЛА и могут эксплуатироваться в тех же условиях, что они.