ПОПЕРЕЧНА СТІЙКІСТЬ ЛІТАКА
Здатність літака без втручання льотчика відновлювати в польоті початковий стан поперечної рівновагиназивається поперечною стійкістю.
Розглянемо поведінку літака за випадкового порушення поперечної рівноваги. Наприклад, під впливом вертикального пориву вітру на одне з напівкрил літак почне обертатися щодо осі X, тобто кренитися.
При обертанні літака навколо поздовжньої осі відбувається зміна кутів атаки на півкрилах: на крилі, що опускається, кути атаки збільшуються, а на піднімається - зменшуються (Рис. 25). У результаті підйомні сили напівкрил також змінять свої первісні величини: на підйомному підйомна силаУПОДбуде менше вихідної, а на тому, що опускається більше, тобто. напівкрила і, діючи на плече, створить гальмуючий (демпфуючий) момент МХ.демпф, що перешкоджає подальшому збільшенню кута крену. Однак демпфуючий момент діє тільки при обертанні літака щодо осі Х і як тільки обертання (креніння) припиняється, припиняється і дія цього моменту. Тому відновити вихідну поперечну рівновагу демпфуючий момент не може.
Демпфуючий момент рівноваги не відновить, проте обертання літака припиниться, і він залишиться нахиленим на деякий кут g (Рис. 26).
Мал. 25. Схема сил, які діють літак при його обертанні щодо осі Х
Мал. 26 Відновлення поперечної рівноваги при ковзанні літака
Літак, що нахилився, починає ковзати на опущене крило під впливом сили ZСК, що становить сили ваги і підйомної сили (див. Рис. 26). При польоті літака зі ковзанням характер обтікання напівкрил ірозподіл тиску на них змінюється. На опущеному напівкрилі умови обтікання краще, але в піднятому через аеродинамічного затінення гірше, унаслідок чого на опущеному підлогу в крилі підйомна сила створюється більшої величини, ніж у піднятому (Уоп).
Результуюча підйомна силаУ',як показано на Рис. 26, зміститься у бік опущеного напівкрила і, діючи на плечіащодо центру тяжіння, створить відновлюючий момент(МВОСТ),який після припинення дії зовнішніх сил припинить свою дію. Таким чином, поперечна стійкість забезпечується самим крилом, але не за рахунок тільки крену, а і за рахунок ковзання, що виникає при цьому.
Величина відновлювального моменту, ступінь статичної поперечної стійкості залежать від площі крила, кута поперечного V, стріловидності, подовження крила, площі вертикального оперення і т. д.
Мал. 27 . Вплив кута поперечного V на поперечну стійкість літака
Розглянемо вплив згаданих чинників на поперечну стійкість літака.
Площа крила сильно впливає на величину моменту, що демпфує. При постійній швидкості та висоті польоту в діапазоні льотних кутів атаки величина приросту підйомної сили DУ залежить тільки від Da та площі крила S.
Демпфуючий момент МХдемпф виникає за наявності обертання літака навколо осі X, у результаті з'являється різницю у кутах атаки напівкрил. Від величини цієї різниці залежить зміна у підйомних силах правого та лівого напівкрил.
(9.15)
З формули випливає, що за інших рівних умов величина зміни підйомної сили на крилі, а, отже, і МХдемпф залежатиме від площі крилаS.Чим більше площа крила, тим важче літак виходить зстану рівноваги, і навпаки, якщо літак має глибоке порушення рівноваги, то момент, що демпфує, буде стримувати швидке повернення до вихідного положення.
Кут поперечного V крила має велике значення для поперечної стійкості літака. Як видно на Мал. 27 при ковзанні крила, що має кут поперечного V, напівкрила обтікаються бічним потоком повітря під різними кутами атаки. У опущеного напівкрила кут атаки більший, ніж у піднятого, відповідно відбудеться збільшення підйомної сили на опущеному та зменшення на піднятому півкрилах.
Зі збільшенням кута поперечного V різниця в кутах атаки та підйомних силах опущеного та піднесеного крил також збільшиться. Внаслідок цього матиме місце збільшення відновлювального моменту.
Таким чином, що більше кут поперечного V крила, то краще поперечна стійкість літака. У сучасних літаків із прямими та трапецієподібними крилами кут поперечного V знаходиться в межах від 0 до +7°.
Стріловидність крила збільшує поперечну стійкість літака. Чим більший кут стріловидності, тим краще поперечна стійкість. Це пояснюється неоднаковим характером обтікання стрілоподібних напівкрил при порушенні поперечної рівноваги. Якщо порушено поперечну рівновагу, то літак здійснює політ зі ковзанням. За наявності прямої стрілоподібності величина підйомної сили залежить не від швидкості потокуV ,а від її складових V1, спрямованих перпендикулярно до передніх кромок. Так як ефективна швидкість V1 у крила, висунутого вперед, більше, а відстає менше, то і підйомні сили напівкрил також будуть неоднакові.
Внаслідок цього з'являється додатковий момент, що відновлює, за рахунок стріловидності. Таким чином, пряма стрілоподібністькрила сприяє підвищенню поперечної стійкості літака. Однак у літаків з крилом прямої стріловидності поперечна стійкість може зрости настільки, що стане зайвою. А це погіршить керованість і може спричинити так звану коливальну нестійкість. З цієї причини у літаків зі стрілоподібним крилом кут поперечного V роблять, як правило, негативним (до -5°) Цим погіршують поперечну стійкість, щоб домогтися прийнятних значень керованості і виключити небажані побічні явища у вигляді коливальної нестійкості.
Подовження крила. Чим більше подовження крила, тим на більшому плечі буде діяти підйомна сила Укр, що змістилася в напрямку крила, і тим більше буде відновлюючий момент, а, отже, краще поперечна стійкість літака.
На поперечну стійкість впливають бічні поверхні фюзеляжу, вертикального оперення, мотогондол. Якщо центр тиску цих поверхонь виявиться вищим за центр тяжіння літака, то моменти аеродинамічних сил, що діють на бічні поверхні фюзеляжу, вертикального оперення, і мотогондол, будуть прагнути відновити порушену рівновагу. Це позитивно позначиться на поперечній стійкості, особливо у літаків з нижнім та середнім розташуванням крила, і меншою мірою у літаків з верхнім розташуванням.