Как самолет рулит на земле. Как устроено управление самолетом в горизонтальной и вертикальной плоскостях? Объяснение с физической точки зрения довольно простое, но тяжелее это исполнить на практике

И снова срываем покровы с тайн. Хотя, какие тут тайны? Все прозрачно, честно, открыто. Сегодня я продолжу серию "ликбезов" темой о том, как пилоты управляют самолетом. На фоне различных т.н. "чайниковских" вопросов, которые мне (и не только) задают, я бы хотел особо выделить "проблему левой руки".

Как известно, в кабине современного пассажирского лайнера находятся два штурвала, если мы говорим про самолет традиционной схемы или два сайдстика, если речь идет о продукции Airbus или ОАК.

Собственно говоря, нижепроцитированный комментарий и подтолкнул меня засесть за эту запись:

"Денис, а в самолетах с джойстиками пилоты должны быть "амбидекстрами"? Это ж получается капитану надо управлять левой рукой? Бррр".

Ремарка - боковые ручки управления самолетом на английском языке зовутся sidestick"ами, но в обиходе, конечно же, получили прозвище "джойстика". Если вы не возражаете, я тоже буду называть его джойстиком.

Вот они в кабине А320, слева и справа (фото взято из просторов Интернета)

А вот он в Суперджете. Слева есть такой же.

Но я не просто возьму и отвечу на этот вопрос. Как обычно, я позволю себе поразглагольствовать, и зайду издалека.

Если же Вы хотите срезать маршрут и не желаете читать элементарщину о принципах управления самолетом и отличиях Боингов и Эрбасов, то можете просто прокрутить вниз до последней части.


У многих пассажиров бытует мнение, что пилотирует всегда Командир. Это неверно, т.к. вероятность того, что сегодня Вас будет везти сквозь воздушные ямы второй пилот, весьма высока, около 50%, и ей ни в коем случае нельзя пренебрегать.

Сочтем вышенаписанное неуклюжей попыткой пошутить, но даже в ней была доля правды, а именно, 50% вероятности. Обычно пилоты делят полеты пополам. Да, есть такие КВС которые предпочитают большинство полетов выполнять сами использовать автопилот на все его 100%, но есть и такие, которые из трех полетов как минимум два отдают своим вторым пилотам.

(Я отношусь к последним)

Поэтому в среднем те самые 50% и выходят. Оба пилота должны уметь это делать, но только на командира возлагается главная отвественность за все, что происходит, и поэтому он получает зарплату больше, чем второй пилот (хотя в западных компаниях с их системой seniority возможны варианты).

Так вот, чтобы оба пилота имели более-менее равные возможности по пилотированию самолета, им вручают штурвал/джойстик в руки и педали в ноги и ларингофон на шею

Педали и там и тут выполняют одинаковые функции - подставки для ног пилота, а еще они управляют рулем направления, который расположен на киле самолета. Если в полете отклонить левую педаль (именно переместить ее вперед, при этом правая педаль переместится назад на равное по модулю значение), то самолет начнем поворачивать носом влево и при этом крениться влево. Делать это следует исключительно осторожно, т.к. при управлении самолетом по курсу с помощью педалей возникает скольжение на внешнее к развороту крыло. При резких движениях оно может быть большим, что чревато потерей скорости и даже сваливанием, а нагрузка на киль - совсем чрезмерной! Пилоты используют педали в полете лишь для борьбы с боковым ветром при взлетах и посадках, а так же в некоторых нештатных ситуациях.

При движении самолета по земле с помощью нажатия на педали (теперь речь идет о нажатии на педаль по типу того, как это делается на автомобилях, на которых педали прикреплены к полу) пилот тормозит колеса. При нажатии левой педали будут задействованы тормоза на левой основной опоре шасси, при нажатии правой - на правой. Конечно же, можно нажимать и одновременно.

И в завершении разговора про педали - на большинстве самолетов они так же задействованы для управления поворотом колес передней опоры шасси. Правда, чаще всего на небольшой угол - такой, какой будет достаточен для коррекций отклонений при разбеге или торможении на полосе, если самолет движется с недостаточной скоростью, при которой руль направления еще не эффективен.

С помощью штурвала или джойстика пилот может поднимать или опускать нос самолета (увеличивать или уменьшать тангаж, если по-умному), создавать крен влево или вправо, или и то и другое одновременно. Одновременно со вводом самолета в крен он сам, по законам аэродинамики, начинает изменять курс в сторону крена, и делает это плавно и комфортно для пассажиров.

(На маленьких нескоростных самолетах с очень нестреловидными крыльями для выполнения кооридинрованного разворота - то есть при полете в крене без скольжения на какое-либо крыло - приходится помогать себе педалью, отсюда распространение получило слово "педалировать", которым пилот заменяет слово "пилотировать")

Есть определенное различие между способами управления "традиционных самолетов" и модерновых - эрбасов и суперджетов. На последних пилот управляет самолетом через сито законов компьютера, который ставит финальную точку в определении на сколько именно и как быстро пилот хочет изменить параметры движения самолета в пространстве. И по особым законам он либо слушается робкого желания пилота, либо не дает особо смелым совершить бочку или иную фигуру пилотажа.

При этом, отклоняя джойстик, пилот задает самолету крен и тангаж, с которыми он желает лететь, после чего может прекратить играться, а самолет будет так и лететь с этими углами, а сам джойстик будет торчать нейтрально.

На традиционных самолетах степень влияния компьютера на решения пилотов не такие выраженные, поэтому при желании пилот В737 или даже огромного 747 может попробовать выполнить боевой разворот или хотя бы бочку. Правда, это очень и очень глупая затея, еще более идиотская, чем дрифт на КаМАЗе, занятого в лесозаготовках.

Маневрирование на таких самолетах все еще является искусством, которое требует определенного времени для освоения, т.к. желаемые параметры (крен, тангаж) в процессе маневра пилоту приходится поддерживать самому и корректирующие действия приходится делать постоянно. В неспокойной атмосфере, да плюс еще при изменении режима работы двигателей, самолет стремится показать пилоту "язык", извернуться и уйти от желаемых параметров... и, если пилот не пресечет это в зародыше, то ему снова придется собирать стрелки в кучу".

У опытных пилотов развивается особое чувство, называемым "чувством самолета ж@пой", которое практически в реальном времени позволят синхронизировать возмущенное движение самолета и свою реакцию на него.

Конечно же, и на 737 есть определенные защит, например, они будут бороться до последнего, если пилот вдруг захочет свалить самолет в штопор - включить сигнализацию, трясти штурвал, выпускать предкрылки, отклонять стабилизатор на пикирование, увеличивать нагрузку для взятия штурвала "на себя", если совсем уж пилот остолопупел и продолжает пытаться свалить самолет.

Но это далеко не та защита, которую обеспечивает отечественный Суперджет. Он точно рассчитан на идиотов в кабине, т.к. только идиоты способны создать ситуацию, при которой одна педаль полностью отклонена, скажем, влево, а джойстик полностью вправо. Суперджету такой расколбас не доставляет никаких забот, он, напомню, сам решает, как и насколько отклонять рулевые поверхности, и добавляет тяги двигателям, если будет совсем плохо, а если я захочу так раскорячиться на В737, то мне придется сильно постараться, чтобы самолет хотя бы не снижался.

Между двумя полярными "философиями" есть еще одна - современная концепция Боинга, реализованная на В777 и В787. Пилот управляет самолет штурвалом, но исключительно через компьютер, который помогает пилоту посредством защит "от дурака" и более мелких неприятностей, по типу таких же решений, которые реализованы на эрбасах.

Но при всем при этом Боинг не захотел идти до конца, то есть, внедрять пилотирование по принципу "постоянного удержания заданного крена и тангажа", поэтому пилоту все же приходится контролировать параметры в процессе маневрирования, хотя это будет проще сделать, чем на В737.

Будущее, безусловно, за концепцией "fly-by-wire" (летайте-по-проводам), в которой органы управления не связаны механически с рулевыми поверхностями, все входные сигналы обрабатываются компьютером и на выходе получают значение, наиболее соответствующее условиям задачи. Это позволяет реализовывать защиты от всего и вся на совершенно ином уровне, нежели это было выполнено на самолетах прошлых поколений.

В любом случае, автоматический помощник пока еще дополняет пилота, но не заменяет его. Срезает углы, но не пробивает новую дорогу.

Так вот, подведем промежуточный итог. Ноги на педалях, рука на джойстике, руки на штурвале.

Получается, что у пилота эрбаса одна рука не задействована?

Конечно же, это неправда! Ведь ей он может держать ложку, ведь самое главное преимущество этого самолета в том, что у него есть выдвижной столик! Только представьте себе, как это романтично - летишь себе, рулишь одной рукой, а левой лениво помешиваешь остывающий кофе!

Ок, пусть это будет моей второй неуклюжей шуткой, хотя, опять же, в этой попытке юмора есть своя правда. Так вот, господа, в самом первом предложении этой части записи я написал не совсем правду, и касалась она... штурвала.

Если я управляю самолетом вручную, например, при заходе на посадку, то даже на моем двуручном штурвале будет находится лишь ОДНА рука. Если я - Второй пилот и занимаю правое кресло, то это будет правая рука, а если я Капитан в левом кресле,то рука ЛЕВАЯ .

Оставшейся конечностью я буду управлять тягой двигателя посредством рычагов, которые расположены на пульте между пилотами. В моем самолете их два, а в В747 четыре - по количеству имеющихся двигателей.

Что касается пилота А320, то я не очень сильно съязвил про ложку, т.к. теоретически это вполне возможно (и, вероятно, кто-то даже уже попробовал). Все дело в том, что на моем В737 мы обычно выключаем автоматику, которая регулирует тягу двигателей для поддержания заданной скорости, если выполняем полет вручную. Так настоятельно рекомендуют документы.

А на самолетах типа А320, В777, Суперджет, автомат тяги обычно всегда включен, независимо от того, автопилот управляет самолетом или человек через хитрые компьютеры. Он контролирует скорость, а компьютер посредством отклонения рулей контролирует воздействия изменении тяги на самолет.

Более того, лягушатники изобрели свою философию, которая по сей день является коренным различием от философии всего остального мира - при управлении тягой автоматически, рычаги управления двигателем на эрбасе стоят на месте, в то время, как на 737, 777, 787, остальных самолетах, включая упомянутый Суперджет, во всем остальном исповедующий философию французов - они имеют обратную связь, то есть, перемещаются при работе автоматике, позволяя пилоту повышенный уровень контроля. Пилот всегда может "добавить" или "чуть придержать", если посчитает это зачем-то нужным (на В737 это требуется частенько).

Но в любом случае пилот эрбаса будет держать руку на рычагах управления двигателями на заходе, чтобы выполнить одно из двух простейших действий - либо инициировать уход на второй круг (сунув их вперед), либо перед касанием сунуть их назад, под услужливую подскащку "RETARD, RETARD!", произносимую электронным помощником.

ТЕПЕРЬ ПЕРЕЙДЕМ К ОТВЕТУ

То есть, и пилот А320 и пилот В737, сидящий в левом кресле, будет управлять самолетом ЛЕВОЙ рукой.

Так надо или не надо ему быть амбидекстером (человеком, который одинаково хорошо владеет обеими руками)?

Ответ: не надо.

Как не надо быть амбидекстером при повседневном управлении автомобилем. Нет, я понимаю, конечно же, что левая рука создана для мобильного телефона, а правой можно и руль крутить и кочергой ворочать (и даже поворотники включать), но таким цезарям место в цирке, а не на дороге.

Человек привыкает ко всему. Сложно лишь поначалу. Потом приходит моторный навык и человек выполняет необходимые движения практически без привлечения каких-либо мозговых усилий.

Все без исключения вторые пилоты при подготовке в качестве командира проходят через период "привыкания", который не заключается лишь в тренировке левой руки. Точно такие же проблемы возникают и с правой - ведь очень много действий приходится делать зеркально! И РУДы находятся теперь справа, и панель управления автопилотом там же. И, поверьте, с непривычки с этого угла она выглядит совсем иначе!

Я тоже прошел через это, причем несколько раз в своей карьере, и началось это еще в летном училище. В летке большинство полетов ты выполняешь в левом кресле и лишь небольшую часть - в правом, затем снова летаешь слева... а приходишь в авиакомпанию, тебя сажают на правую чашку.

В моей компании долгое время программа ввода в капитаны включала лишь две тренажерных сессии. Сейчас она занимает пять сессий по четыре часа, и я очень рад этому достижению - как раз хорошее время, чтобы пилот более-менее освоился в левом кресле и не пытался правой рукой достать левое ухо. Так что к линейной тренировке пилот подходит уже с определенными навыками.

В любом случае, даже в самых первых полетах, навыков, полученных в полетах с другого кресла достаточно, чтобы управлять самолетом, сменив руки на противоположные. Есть дискомфорт, повышение рабочего стресса, но ты способен управлять самолетом. Этот дискомфорт сходит на ноль по мере выполнения полетов, получения навыков, и затем наступает момент, когда ты считаешь, что именно левой рукой удобнее рулить самолетом, а правой - управлять двигателем.

После того, как я полгода полетал Капитаном, мне решили дать допуск к полетам с правого кресла (есть такая практика - летать двумя капитанами, но один играет роль второго пилота). И тут я снова ощутил неудобства от пересадки и смены рук. Возможно, даже большее неудобство, чем при пересадке в левое кресло, и я не знаю, как это обосновать. Но все равно, имеющихся навыков было достаточно, чтобы уверенно выполнять любое необходимое маневрирование, пусть это и вызывало дискомфорт.

Это случилось аж в 2007м году, и за эти годы я так часто пересаживался с одного кресла на другое (и как "второй пилот", и как инструктор), что сегодня я абсолютно никакого дискомфорта в пилотировании слева/справа не ощущаю.

Но иногда мои руки путаются в простой, казалось бы, операции - подвинуть кресло вперед, т.к. рычаг, отвечающий за перемещение кресла, опять-таки на обоих креслах расположен зеркально.

Еще одна завеса, надеюсь, сброшена.

Если вам интересна моя серия "ликбез", то ее всегда можно раскрыть по одноименному тегу.

А если Вам интересно узнать что-то новое из этой серии, о чем я еще не написал - пожалуйста, подкиньте идею! Если она понянет на отдельную статью, то поищу время для ее написания!

Летайте безопасно!

При создании самолета, инженерам пришлось решать сложную задачу управления крылатой машиной. Ведь самолет движется не только в горизонтальной плоскости. У автомобиля и корабля есть лишь один руль, позволяющий поворачивать налево или вправо. Самолету же нужен дополнительный руль для маневров в вертикальной плоскости – вниз и вверх.

В итоге, самолет оснастили двумя рулями – рулем направления и рулем высоты (глубины).
Для управления самолетом в горизонтальной плоскости пользуются рулем направления. Его устройство напоминает руль обыкновенного судна. Руль соединяется двумя тросами с элероном хвостовой части фюзеляжа. При повороте элерона вправо – самолет, за счет воздушного потока поворачивает вправо. Все предельно просто.

Руль высоты позволяет наклонять самолет вниз и вверх относительно поперечной оси фюзеляжа. За счет опускания элеронов на плоскостях самолета, воздушный поток устремляет машину вниз или вверх. Ручка руля высоты находится напротив сидения пилота. Когда пилот «берет на себя» штурвал, элероны поднимаются вверх, воздушные массы устремляются вверх и давят на заднюю часть крыла. Хвостовая часть самолета опускается, и самолет взмывает вверх.

Когда пилот опускает штурвал, «дает от себя», элероны высоты опускаются вниз и самолет устремляется вниз. Действие воздуха на плоскость происходит снизу крыла по тому же принципу, как при подъеме элеронов. Самолет теряет высоту за счет поднятия хвоста фюзеляжа.

При наклоне руля высоты в сторону, самолет кренится соответственно. Это происходит благодаря шарнирной системе руля высоты. Крен самолета происходит в результате попеременного опускания или поднятия элеронов. Этот принцип используют для балансировки самолета в горизонтальной оси плоскостей.

За счет одновременного использования рулей высоты и направления, самолет может одновременно менять высоту и направление полета. Рулем высоты пилот управляет правой рукой. Очень редко, когда нужно приложить усилие на вираже, пилот берется за штурвал обеими руками. В современных самолетах, за счет гидравлики, нужно совсем малое усилие на руль высоты.

Левая рука пилота управляет рычажками, регулирующими работу двигателя. Все остальные приборы и приспособления, которые обеспечивают стабильность полета, управляются левой рукой летчика.

Принцип действия рулей и элеронов достаточно прост. Этот принцип не изменился с развитием самолетостроения. Разница заключается лишь в инженерных решениях компоновки системы управления, которая соответствовала бы задачам проектируемой модели. В современных самолетах, для изготовления элеронов используют металлические облегченные каркасы, обшитые листами дюралюминия. Так же, широко используют гидравлические и электрические приводы для обеспечения оптимальных режимов эксплуатации самолета.

У многих мужчин уже в тридцатилетнем возрасте начинают выпадать волосы. Вы можете попробовать средство миноксидил от облысения, которое можно приобрести через интернет на сайте minoxid.ru.

Часто, наблюдая за летящим в небе самолётом, мы задаёмся вопросом, как самолёт поднимается в воздух. Как он летит? Ведь самолёт значительно тяжелее воздуха.

Почему поднимается дирижабль

Мы знаем, что аэростаты и дирижабли поднимает в воздух сила Архимеда . Закон Архимеда для газов гласит: «Н а тело, погружённое в газ, действует выталкивающая сила, равная силе тяжести вытесненного этим телом газа» . Эта сила противоположна по направлению силе тяжести. То есть, сила Архимеда направлена вверх.

Если сила тяжести равна силе Архимеда, то тело находится в равновесии. Если же сила Архимеда больше силы тяжести, то тело поднимается в воздухе. Так как баллоны аэростатов и дирижаблей заполняют газом, который легче воздуха, то сила Архимеда выталкивает их вверх. Таким образом, сила Архимеда является подъёмной силой для летательных аппаратов легче воздуха.

Но сила тяжести самолёта значительно превышает силу Архимеда. Следовательно, поднять самолёт в воздух она не может. Так почему же он всё-таки взлетает?

Подъёмная сила крыла самолёта

Возникновение подъёмной силы часто объясняют разностью статических давлений воздушных потоков на верхней и нижней поверхности крыла самолёта.

Рассмотрим упрощённый вариант появления подъёмной силы крыла, которое располагается параллельно потоку воздуха. Конструкция крыла такова, что верхняя часть его профиля имеет выпуклую форму. Воздушный поток, обтекающий крыло, разделяется на два: верхний и нижний. Скорость нижнего потока остаётся практически неизменной. А вот скорость верхнего возрастает за счёт того, что он должен преодолеть больший путь за то же время. По закону Бернулли, чем выше скорость потока, тем ниже давление в нём. Следовательно, давление над крылом становится ниже. Из-за разницы этих давлений возникает подъёмная сила , которая толкает крыло вверх, а вместе с ним поднимается и самолёт. И чем больше эта разница, тем больше и подъёмная сила.

Но в этом случае невозможно объяснить, почему подъёмная сила появляется, когда профиль крыла имеет вогнуто-выпуклую или двояковыпуклую симметричную форму. Ведь здесь воздушные потоки проходят одинаковое расстояние, и разницы давлений нет.

На практике профиль крыла самолёта располагается под углом к воздушному потоку. Этот угол называется углом атаки . А поток воздуха, сталкиваясь с нижней поверхностью такого крыла, скашивается и приобретает движение вниз. Согласно закону сохранения импульса на крыло будет действовать сила, направленная в противоположном направлении, то есть, вверх.

Но эта модель, описывающая возникновение подъёмной силы, не учитывает обтекание верхней поверхности профиля крыла. Поэтому в данном случае величина подъёмной силы занижается.

На самом деле всё намного сложнее. Подъёмная сила крыла самолёта не существует как самостоятельная величина. Это одна из аэродинамических сил.

Набегающий поток воздуха воздействует на крыло с силой, которая называется полной аэродинамической силой . А подъёмная сила - это одна из составляющих этой силы. Вторая составляющая – сила лобового сопротивления. Вектор полной аэродинамической силы – это сумма векторов подъёмной силы и силы лобового сопротивления. Вектор подъёмной силы направлен перпендикулярно вектору скорости набегающего воздушного потока. А вектор силы лобового сопротивления – параллельно.

Полная аэродинамическая сила определяется как интеграл от давления вокруг контура профиля крыла:

Y – подъёмная сила

Р – тяга

dΩ – граница профиля

р – величина давления вокруг контура профиля крыла

n – нормаль к профилю

Теорема Жуковского

Как образуется подъёмная сила крыла, впервые объяснил русский учёный Николай Егорович Жуковский, которого называют отцом русской авиации. В 1904 г. он сформулировал теорему о подъёмной силе тела, которое обтекается плоскопараалельным потоком идеальной жидкости или газа.

Жуковский ввёл понятие циркуляции скорости потока, что позволило учесть скос потока и получить более точное значение подъёмной силы.

Подъемная сила крыла бесконечного размаха равна произведению плотности газа (жидкости), скорости газа (жидкости), циркуляции скорости потока и длины выделенного отрезка крыла. Направление действия подъемной силы получается поворотом вектора скорости набегающего потока на прямой угол против циркуляции.

Подъёмная сила

Плотность среды

Скорость потока на бесконечности

Циркуляция скорости потока(вектор направлен перпендикулярно плоскости профиля, направление вектора зависит от направления циркуляции),

Длина отрезка крыла (перпендикулярно плоскости профиля).

Величина подъёмной силы зависит от многих факторов: угла атаки, плотности и скорости воздушного потока, геометрии крыла и др.

Теорема Жуковского положена в основу современной теории крыла.

Самолёт может взлететь только в том случае, если подъёмная сила больше его веса. Скорость он развивает с помощью двигателей. С увеличением скорости увеличивается и подъёмная сила. И самолёт поднимается вверх.

Если подъёмная сила и вес самолёта равны, то он летит горизонтально. Двигатели самолёта создают тягу – силу, направление которой совпадает с направлением движения самолёта и противоположно направлению лобового сопротивления. Тяга толкает самолёт сквозь воздушную среду. При горизонтальном полёте с постоянной скоростью тяга и лобовое сопротивление уравновешены. Если увеличить тягу, самолёт начнёт ускоряться. Но и лобовое сопротивление увеличится тоже. И вскоре они снова уравновесятся. И самолёт будет лететь с постоянной, но большей скоростью.

Если скорость уменьшается, то становится меньше и подъёмная сила, и самолёт начинает снижаться.

Самолет относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Это означает, что для его полета нужны определенные условия, сочетание точно рассчитанных факторов. Полет самолета – это результат действия подъемной силы, которая возникает при движении потоков воздуха навстречу крылу. Оно повернуто под точно рассчитанным углом и имеет аэродинамическую форму, благодаря которой при определенной скорости начинает стремиться вверх, как говорят летчики – “становится на воздух”.

Разгоняют самолет и поддерживают его скорость двигатели. Реактивные толкают самолет вперед за счет сгорания керосина и потока газов, вырывающихся из сопла с большой силой. Винтовые двигатели “тянут” самолет за собой.


Крыло современных самолетов является статичной конструкцией и само по себе не может самостоятельно создавать подъемную силу. Возможность поднять многотонную машину в воздух возникает только после поступательного движения (разгона) летательного аппарата с помощью силовой установки. В этом случае крыло, поставленное под острым углом к направлению воздушного потока, создает различное давление: над железной пластиной оно будет меньше, а снизу изделия – больше. Именно разность давлений приводит к возникновению аэродинамической силы, способствующей набору высоты.

Подъемная сила самолетов состоит из следующих факторов:

  1. Угла атаки
  2. Несимметричного профиля крыла

Наклон металлической пластины (крыла) к воздушному потоку принято называть углом атаки. Обычно при подъеме самолета упомянутое значение не превышает 3-5°, чего достаточно для взлета большинства моделей самолетов. Дело в том, что конструкция крыльев с момента создания первого летательного аппарата претерпела серьезные изменения и сегодня представляет собой несимметричный профиль с более выпуклым верхним листом металла. Нижний лист изделия характеризуется ровной поверхностью для практически беспрепятственного прохождения воздушных потоков.

Интересно:

Почему пыль на белом фоне черная, а на черном - белая?

Схематично процесс образования подъемной силы выглядит так: верхним струйкам воздуха нужно пройти больший путь (из-за выпуклой формы крыла), чем нижним, при этом количество воздуха за пластиной должно остаться одинаковым. В результате верхние струйки будут двигаться быстрее, создавая согласно уравнению Бернулли область пониженного давления. Непосредственно различие в давлении над и под крылом вкупе с работой двигателей помогает самолету набрать требуемую высоту. Следует помнить, что значение угла атаки не должно превышать критической отметки, иначе подъемная сила упадет.

Крыла и двигателей недостаточно для управляемого, безопасного и комфортного полета. Самолетом нужно управлять, при этом точность управления более всего нужна во время посадки. Летчики называют посадку управляемым падением – скорость самолета снижается так, что он начинает терять высоту. При определенной скорости это падение может быть очень плавным, приводящим к мягкому касанию колесами шасси полосы.

Управление самолетом совершенно не похоже на управление автомобилем. Штурвал пилота предназначен для отклонения вверх и вниз и создания крена. “На себя” – это набор высоты. “От себя” – это снижение, пикирование. Для того, чтобы повернуть, изменить курс, нужно нажать на одну из педалей и штурвалом наклонить самолет в сторону поворота… Кстати, на языке пилотов это называется “разворот” или “вираж”.

Для разворота и стабилизации полета в хвосте самолета расположен вертикальный киль. А находящиеся под ним и над ним небольшие “крылья” – это горизонтальные стабилизаторы, которые не позволяют огромной машине бесконтрольно подниматься и опускаться. На стабилизаторах для управления имеются подвижные плоскости – рули высоты.

Интересно:

Почему магнит притягивает? Описание, фото и видео

Для управления двигателями между креслами пилотов находятся рычаги – при взлете они переводятся полностью вперед, на максимальную тягу, это взлетный режим, необходимый для набора взлетной скорости. При посадке рычаги отводят полностью назад – в режим минимальной тяги.

Многие пассажиры с интересом смотрят, как перед посадкой задняя часть огромного крыла вдруг опускается вниз. Это закрылки, “механизация” крыла, которая выполняет несколько задач. При снижении полностью выпущенная механизация тормозит самолет, чтобы не дать ему слишком разогнаться. При посадке, когда скорость очень невелика, закрылки создают дополнительную подъемную силу для плавной потери высоты. При взлете они помогают основному крылу удерживать машину в воздухе.

Чего не нужно бояться в полете?

Есть несколько моментов полета, способных напугать пассажира – это турбулентности, прохождение через облака и хорошо видимые колебания консолей крыла. Но это совершенно не опасно – конструкция самолета рассчитана на огромные нагрузки, гораздо больше тех, что возникают при “болтанке”. К подрагиванию консолей следует относиться спокойно – это допустимая гибкость конструкции, а полет в облаках обеспечивается приборами.

Средство управления (рули крена), которым оснащаются обычные самолёты и созданные по схеме «утка». Элероны размещаются на задней кромке консолей крыла. Они предназначены для управления углом наклона «железных птиц»: в момент применения рули крена отклоняются в противоположные стороны, дифференциально. Для того чтобы самолёт склонился вправо, левый элерон направляется вниз, а правый - вверх, и наоборот.

В чём состоит принцип действия рулей крена? Подъёмная сила снижается у той части крыла, которая размещена перед элероном, поднятым вверх. У части крыла, которая размещена перед опущенным элероном, подъёмная сила возрастает. Таким образом формируется силовой момент, который модифицирует скорость вращения самолёта вокруг оси, идентичной продольной оси машины.

История

Где впервые появился элерон? Это удивительное приспособление было установлено на моноплане, созданном в 1902 году новатором Ричардом Перси из Новой Зеландии. К сожалению, его машина совершала лишь весьма неустойчивые и короткие полёты. совершившим абсолютно координируемый полёт с применением рулей крена, оказалась машина 14 Bis, изготовленная Альберто Сантос-Дюмоном. Прежде аэродинамическое средство управления заменяло искажение крыла, исполненное братьями Райт.

Итак, изучаем далее элерон. Это приспособление имеет множество достоинств. Регулирующую поверхность, которая совмещает закрылки и рули крена, именуют флаперон (flaperon). Чтобы элероны имитировали функцию выпущенных закрылков, их одновременно опускают вниз. Для длительного управления креном к этому отклонению добавляется простой дифференциальный поворот.

Для регулировки наклона у лайнеров с вышеуказанной компоновкой могут также применяться модифицирующийся вектор тяги моторов, газовые рули, спойлеры, руль направления, трансформация центра масс самолёта, дифференциальное смещение высотных рулей и прочие уловки.

Побочные явления

Как действует элерон? Это капризный механизм, который имеет некоторые недостатки. Одним из побочных эффектов его действия является незначительное рысканье в противоположную сторону. Иными словами, при использовании элеронов для поворота вправо самолёт в момент увеличения крена может немного переместиться влево. Данный эффект появляется из-за разницы в лобовом сопротивлении между левой и правой консолью крыла, вызванной переменой подъёмной силы при колебании элеронов.

Большим коэффициентом лобового сопротивления владеет та консоль крыла, у которой элерон отклонён вниз. В нынешних системах управления «железными птицами» данное побочное явление уменьшают разными приёмами. Например, для того чтобы создать крен, элероны смещают также в противоположную сторону, но на неравные углы.

Эффект реверса

Согласитесь, управление самолётом требует сноровки. Так, на скоростных машинах со значительно удлинённым крылом может замечаться эффект реверса рулей крена. Как он выглядит?

Если при отклонении элерона, размещённого близко к законцовке крыла, появилась маневренная нагрузка, крыло самолёта выворачивается, и угол атаки на нём отклоняется. Такие события могут сглаживать эффект, полученный от смещения элерона, а могут привести к противоположному результату.

Например, если необходимо увеличить подъёмную силу полукрыла, элерон отклоняется вниз. Далее на заднюю кромку крыла начинает действовать сила, устремлённая вверх, крыло выворачивается вперёд, и угол атаки на нём снижается, что сокращает подъёмную силу. Фактически, действие рулей крена на крыле при реверсе аналогично влиянию на них триммера.

Так или иначе реверс рулей крена обнаруживался на многих реактивных самолётах (особенно на Ту-134). Кстати, на Ту-22 из-за такого эффекта предельное было снижено до 1,4. Вообще, управление элеронами пилоты изучают продолжительное время. Самыми распространёнными методами предотвращения реверса рулей крена являются применение элеронов-интерцепторов (интерцепторы находятся возле центра хорды крыла и при выпуске практически не вызывают его закручивания) либо установка добавочных элеронов около центроплана. Если присутствует второй вариант, внешние (размещённые около законцовок) рули крена, нужные для продуктивного управления на низких скоростях, выключаются при высоких, и поперечное управление осуществляется за счёт внутренних элеронов, которые не дают реверса благодаря внушительной жёсткости крыла, присутствующей в области центроплана.

Системы управления

А сейчас рассмотрим управление самолётом. Группу бортовых аппаратов, гарантирующих регулировку перемещения «стальных птиц», именуют системой управления. Так как пилот размещён в кабине, а рули и элероны расположены на крыльях и хвосте самолёта, между ними установлена конструктивная связь. В её обязанности входит обеспечение надёжности, лёгкости и эффективности управления положением машины.

Разумеется, при смещении координирующих поверхностей, влияющее на них усилие увеличивается. Однако это не должно приводить к недопустимому возрастанию напряжения на рычагах регулировки.

Режим управления самолётом может быть автоматическим, полуавтоматическим и ручным. Если человек с помощью мускульной силы заставляет работать инструменты пилотирования, то такая система управления называется ручной (прямое регулирование лайнера).

Системы с ручным администрированием могут быть гидромеханическими и механическими. Фактически, мы выяснили, что крыло самолёта играет важную роль в управлении. На машинах гражданской авиации базовую регулировку осуществляют два пилота с помощью кинематических устройств, регулирующих усилия и перемещения, командных двойных рычагов, механической проводки и поверхностей управления.

Если пилот управляет машиной с помощью механизмов и устройств, обеспечивающих и повышающих качество процесса пилотирования, то система управления именуется полуавтоматической. Благодаря автоматической системе пилот лишь контролирует группу самодействующих деталей, которая создаёт и изменяет координирующие силы и факторы.

Комплекс

Средством базового управления лайнером называют комплекс бортовых устройств и конструкций, с помощью которых лётчик приводит в действие средства регулировки, изменяющие режим полёта или балансирующие машину в заданном режиме. Сюда входят рули, элероны, переставной стабилизатор. Элементы, гарантирующие регулировку добавочных деталей контроля (закрылки, спойлеры, предкрылки), именуют либо вспомогательным управлением.

В систему базового координирования лайнера входят:

  • командные рычаги, на которые пилот воздействует, перемещая их и прикладывая к ним усилия;
  • специальные и автоматические устройства;
  • проводка пилотирования, соединяющая системы базового контроля с командными рычагами.

Осуществление управления

Пилот выполняет продольное управление, то есть изменяет угол тангажа, отклоняя штурвальную колонку от себя или на себя. Поворачивая штурвал влево или вправо и отклоняя элероны, лётчик реализует поперечное управление, накреняя машину в нужную сторону. Для смещения руля направления пилот нажимает на педали, которые применяются также для контроля передней опоры шасси во время движения лайнера по земле.

Вообще, пилот является главным звеном в ручной и полуавтоматической системах управления, а закрылки, элероны и прочие детали самолёта - это всего лишь способ передвижения. Лётчик воспринимает и перерабатывает сведения о положении машины и рулей, действующих перегрузках, вырабатывает решение и воздействует на командные рычаги.

Требования

Базовое управление самолётом должно отвечать следующим требованиям:

  1. При управлении машиной движения ног и рук пилота, необходимые для смещения командных рычагов, должны совпадать с природными рефлексами человека, которые появляются при удержании равновесия. Перемещение командной рукояти в нужную сторону должно вызывать движение «стальной птицы» в том же направлении.
  2. Реакция лайнера на смещение командных рычагов должна иметь незначительную задержку.
  3. В момент отклонения инструментов контроля (рулей, элеронов и так далее) усилия, прикладываемые к командным рукояткам, должны увеличиваться плавно: их нужно направлять в сторону, обратную перемещению рукояток, а величину труда необходимо согласовывать с режимом полёта машины. Последнее помогает пилоту получить «чувство управления» самолётом.
  4. Рули должны действовать независимо друг от друга: отклонение, к примеру, руля высоты не может вызывать отклонение элеронов, и наоборот.
  5. Углы смещения рулевых поверхностей обязаны обеспечить вероятность полёта машины на всех требуемых взлётных и посадочных режимах.

Надеемся, данная статья помогла вам понять предназначение элеронов и разобраться в базовом управлении «стальных птиц».

 

Возможно, будет полезно почитать: