Перегрузка при глубоком вираже. Коэффициент перегрузки и скорость сваливания. Коэффициент перегрузки и полётные манёвры

При координированном повороте на постоянной высоте коэффициент перегрузки любого ЛА определяется двумя силами: центробежной и силой тяжести (рис. 4-44).

Для любого выбранного угла крена угловая скорость поворота меняется в зависимости от воздушной скорости — чем выше воздушная, тем ниже угловая скорости. Это уравновешивает дополнительную центробежную силу, позволяя коэффициенту пе­регрузки оставаться неизменным. Рис. 4-45 указывает на важный факт — после того, как угол крена достигает 45-50°, коэффициент перегрузки начинает очень быстро расти.

Для любого ЛА при угле крена 60° коэффициент перегрузки равен 2g. При 80° он равен 5,76g. Для сохранения первоначальной высоты крыло должно быть в состоянии создать подъёмную силу, соответствующую этой нагрузке.

Обратите внимание на то, насколько круто поднимается вверх кривая коэффициента перегрузки при угле крена, приближающемся к 90°. Этой точки она достигнуть не может, потому что при крене 90° поворот на постоянной высоте математически невозможен. ЛА можно накренить на 90°, но не во время координированного поворота. ЛА, который может выполнить поворот со скольжением на крыло при крене 90°, способен на прямолинейный полёт с таким креном. При угле крена более 80° коэффициент перегрузки превышает 6g — предельный коэффициент перегрузки для спортивнопилотажных ЛА.

При выполнении координированного поворота на постоянной высоте максимальный угол крена для ЛА общего назначения не должен превышать 60°. Этот угол крена и обеспечивающий его режим работы двигателя определяют предел безопасности для ЛА такого типа. Дополнительный крен в 10° увеличивает коэффициент перегрузки приблизительно на 1 g, приближая его к физическому пределу возможной нагрузки для ЛА такого типа (рис. 4-46).

Коэффициент перегрузки и скорость сваливания. Любой ЛА, в пределах возможностей его конструкции, может войти в режим сваливания на любой скорости. При достижении достаточно высокого УА гладкий воздушный поток, обтекающий аэродинамическую поверхность, нарушается и разделяется, вызывая резкое изменение полётных условий и внезапное падение подъёмной силы, которое, в свою очередь, приводит к сваливанию на крыло. Изучение этого явления показало, что скорость сваливания любого ЛА прямо пропорциональна квадратному корню из коэффициента перегрузки. Это означает, что ЛА с нормальной установившейся скоростью сваливания 100 км/ч может войти в режим сваливания на скорости 200 км/ч, если его коэффициент перегрузки достиг 4g. Если бы этот ЛА мог выдержать коэффициент перегрузки 9g, он мог бы войти в режим сваливания на 300 км/ч. Пилот должен знать, что:
случайное сваливание ЛА из-за увеличения коэффициента перегрузки (например, в крутом вираже или штопоре) может быть чрезвычайно опасно;
когда ЛА намеренно входит в режим сваливания на скорости, превышающую расчётную скорость маневрирования, его коэффициент перегрузки очень сильно возрастает.

На рис. 4-45 и 4-46 видно, что на крутом вираже при крене, превышающем 72°, коэффициент перегрузки равен 3g, а скорость сваливания значительно увеличивается. Если такой поворот совершает ЛА с нормальной установившейся скоростью сваливания 85 км/ч, для предотвращения сваливания его воздушная скорость должна быть больше 140 км/ч. Аналогичный эффект возникает при резком переходе на кабрирование или любом маневре, увеличивающий коэффициент перегрузки выше 1 g. Такая внезапная и неожиданная потеря управления, особенно на крутом вираже или при резком взятии на себя тяги руля высоты в непосредственной близости от земли, привела к множеству катастроф.

Поскольку при удвоении скорости сваливания коэффициент перегрузки увеличивается в 4 раза, переход в режим сваливания на относительно высоких воздушных скоростях может привести к огромным нагрузкам на конструкцию ЛА.

В настоящее время для каждой новой модели ЛА в обязательном порядке определяется максимальная скорость, на которой он может безопасно войти в режим сваливания. Эта скорость называется расчётной скоростью маневрирования (обозначается VA). Для более старых ЛА общего назначения эта скорость примерно в 1,7 раз больше нормальной скорости сваливания. Таким образом, ЛА старого образца, нормально входящий в режим сваливания на 100 км/ч, не следует переводить в этот режим на скорости более 170 км/ч (100 км/ч х 1,7 = 170 км/ч). ЛА с нормальной скоростью сваливания 100 км/ч, входящий в режим сваливания на скорости 170 км/ч, испытывает перегрузку, равную квадрату отношения этих скоростей, или 2,89g (1,7 х 1,7 = 2,89,30.) (Приведённые выше цифры приблизительны и должны рассматриваться только в качестве ориентировочных.

Расчётная скорость маневрирования определяется, исходя из эксплуатационных ограничений конкретного ЛА, полученных от производителя). Поскольку плечо и конструкция рычагов в системе управления полётом в различных ЛА варьируется (в не­которых типах используются «уравновешенные» управляющие поверхности, в то время как в других — нет), давление, приложенное пилотом к органам управления, не может выступать в качестве показателя коэффициента перегрузки в различных ЛА.

В большинстве случаев о величине коэффициента перегрузки опытный пилот может судить по тому, насколько сильно его вдавливает в кресло. Коэффициент перегрузки может измеряться с помощью бортового прибора, называемого «акселерометр», но на учебных ЛА в авиации общего назначения он встречается редко. Развитие способности судить о коэффициенте перегрузки по собственным ощущениям крайне важно для пилота. Знание вышеизложенных принципов чрезвычайно важно с точки зрения умения оценивать коэффициент перегрузки.

Глубокое понимание зависимости коэффициента перегрузки от различных значений угла крена и Уд помогает избежать двух наиболее серьёзных видов аварий:
1. Сваливание при крутом вираже или избыточном маневрировании в непосредственной близости от земли;
2. Структурные повреждения при выполнении фигур пилотажа или других резких манёврах, вызванные потерей управления.