УЧИСЬ ЛЕТАТЬ НА ДЕЛЬТАПЛАНЕ (В.А. Жеглов, 1980 год) - часть 5

33 

При

 

изменении

 

направления

 

вектора

 

скорости

 

дельтаплана

 

относительно

 

воздуха

 

V

, 

без

 

изменения

 

его

 

величины

, 

будет

 

меняться

 

скорость

 

и

 

направление

 

движения

 

дельтаплана

 

от

-

носительно

 

земли

 (

рис

. 60).  

Рис

. 60. 

Схема

 

полета

 

дельтаплана

 

в

 

заданном

 

направлении

 

под

 

углом

 

к

 

ветру

 

В

 

случае

 

полета

 

по

 

ветру

 

следует

 

учитывать

, 

что

 

скорость

 

дельтаплана

 

относительно

 

земли

 

равна

 

сумме

 

воздушной

 

скорости

 

дельтаплана

 

V

 

и

 

скорости

 

ветра

 

W

 

(

рис

. 62). 

Дельтаплан

 

Дельтаплан

 

Дельтаплан

  

двигается

 

 

двигается

 

двигается

  

от

 

склона

  

вдоль

  

склона

  

на

 

склон

 

Дельтаплан

 

Дельтаплан

  

сносит

 

на

 

летит

  

склон

 

вдоль

 

склона

 

Рис

. 61. 

Влияние

 

скорости

 

дельтаплана

 

на

 

направление

 

его

 

движения

 

отно

-

сительно

 

земли

 

Рис

. 62. 

Сложение

 

векторов

 

скоростей

 

дельтаплана

 

и

 

ветра

 (

при

 

полете

 

по

 

ветру

) 

 

34 

 

При

 

парении

 

близко

 

у

 

склонов

 

необходимо

 

учитывать

 

тот

 

факт

, 

что

 

вблизи

 

поверхности

 

земли

 

происходит

 

торможение

 

воздушного

 

потока

, 

и

 

концевые

 

части

 

крыла

 

дельтаплана

 

бу

-

дут

 

подвергаться

 

действию

 

разных

 

по

 

величине

 

и

 

направлению

 

потоков

 

воздуха

. 

Поэтому

 

появляется

 

момент

 

М

кр

,

 

который

 

будет

 

стараться

 

накренить

 

дельтаплан

 

в

 

сторону

 

крыла

, 

находящегося

 

ближе

 

к

 

склону

. 

Иногда

 

этот

 

момент

 

бывает

 

настолько

 

велик

, 

что

 

веса

 

спорт

-

смена

 

может

 

быть

 

недостаточно

 

для

 

устранения

 

возникшего

 

крена

 (

рис

. 63). 

В

 

этом

 

случае

 

необходимо

 

набрать

 

скорость

 

и

 

сделать

 

энергичный

 

поворот

 

от

 

склона

. 

 

При

 

ветре

 

подобная

 

ситуация

 

может

 

возникнуть

, 

когда

 

выполняется

 

поворот

 

на

 

малой

 

высоте

 (

рис

. 64). 

 

 

Действие

 

ветра

, 

направленного

 

под

 

углом

 

к

 

горизонтальной

 

поверхности

, 

изменяет

 

тра

-

екторию

 

полета

 

дельтаплана

 

в

 

вертикальной

 

плоскости

. 

Примем

 

воздушную

 

скорость

 

дель

-

таплана

 

V

 

постоянной

. 

Тогда

 

траектория

 

его

 

полета

 

будет

 

изменяться

 

только

 

под

 

действием

 

вектора

 

скорости

 

ветра

 

W

.

 

Рассмотрим

 

действие

 

скорости

 

ветра

 

при

 

изменении

 

только

 

ее

 

направления

 (

рис

. 65). 

Из

 

рисунка

 

видно

, 

что

 

при

 

горизонтальной

 

скорости

 

ветра

 

дельтаплан

 

имеет

 

угол

 

планирования

 

значительно

 

больший

, 

чем

 

при

 

отсутствии

 

ветра

 (

рис

. 65, 

а

). 

Рис

. 63. 

Действие

 

ветра

 

на

 

дельтаплан

, 

летящий

 

вблизи

 

склона

 

Рис

 64. 

Действие

 

ветра

 

на

 

дель

-

таплан

 

при

 

повороте

 

на

 

ма

-

лой

 

высоте

 

Рис

. 65. 

Действие

 

ветра

, 

направленного

 

под

 

углом

 

к

 

горизонтальной

 

поверхности

, 

на

 

дельтаплан

 

Однако

, 

как

 

было

 

отмечено

 

выше

, 

на

 

траекторию

 

движения

 

дельтаплана

 

в

 

вертикальной

 

плоскости

 

влияет

 

не

 

только

 

угол

 

наклона

 

вектора

 

скорости

 

ветра

, 

но

 

и

 

его

 

величина

 (

рис

. 66). 

Из

 

рисунка

 

видно

, 

как

 

по

 

мере

 

возрастания

 

величины

 

вектора

 

скорости

 

ветра

 (

при

 

постоян

-

ном

 

угле

 

его

 

наклона

 

с

 

горизонтом

) 

изменяется

 

величина

 

и

 

направление

 

вектора

 

скорости

 

Рис

. 66. 

Влияние

 

величины

 

скорости

 

ветра

 

на

 

полет

 

дельтаплана

 

Следует

 

помнить

, 

что

 

при

 

уменьшении

 

угла

 

атаки

 

дельтаплана

  (

при

 

наличии

 

восходя

-

щих

 

потоков

) 

он

 

может

 

перейти

 

на

 

углы

 

атаки

, 

близкие

 

к

 

минимально

 

допустимым

 (

углам

 

флаттера

, 

пикирования

), 

хотя

 

относительно

 

земли

 

дельтаплан

 

будет

 

лететь

 

горизонтально

 

или

 

даже

 

с

 

набором

 

высоты

 (

рис

. 67 

а

, 

б

). 

36 

Рис

. 67. 

Разложение

 

сил

 

при

 

изменении

 

угла

 

наклона

 

воздушной

  

скорости

 

дельтаплана

 

УСТОЙЧИВОСТЬ

 

И

 

УПРАВЛЯЕМОСТЬ

 

ДЕЛЬТАПЛАНА

 

Известно

 

три

 

вида

 

равновесия

 

тел

: 

устойчивое

, 

неустойчивое

 

и

 

безразличное

. 

Примером

 

видов

 

равновесия

 

может

 

служить

 

поведение

 

шарика

 

на

 

поверхностях

 

различной

 

формы

 (

рис

. 

68). 

Рис

. 68. 

Виды

 

устойчивости

 

Очевидно

, 

что

 

дельтаплан

 

должен

 

обладать

 

устойчивым

 

равновесием

 

или

 

устойчиво

-

стью

. 

В

 

противном

 

случае

 

дельтапланерист

 

вынужден

 

будет

 

постоянно

 «

бороться

» 

с

 

аппара

-

том

 

за

 

сохранение

 

необходимого

 

режима

 

полета

. 

Устойчивым

 

является

 

такой

 

дельтаплан

, 

который

 

возвращается

 

к

 

исходному

 

режиму

 

по

-

лета

 

после

 

прекращения

 

действия

 

случайного

 

возмущения

, 

вызвавшего

 

изменение

 

режима

 

полета

. 

Под

 

управляемостью

 

понимают

 

способность

 

дельтаплана

 

соответствующим

 

образом

 

реагировать

 

изменением

 

режимов

 

и

 

траектории

 

полета

 

на

 

перемещение

 

пилота

 

относительно

 

рулевой

 

трапеции

. 

Сопоставляя

 

понятия

 

устойчивости

 

и

 

управляемости

 

аппарата

, 

можно

 

сделать

 

вывод

, 

что

 

они

 

в

 

некоторой

 

степени

 

противоположны

. 

Устойчивость

 

есть

 

способность

 

сохранять

 

задан

-

ный

 

режим

 

полета

, 

а

 

управляемость

 – 

изменять

 

его

. 

Вместе

 

с

 

тем

 

между

 

этими

 

характеристи

-

ками

 

существует

 

тесная

 

связь

. 

Она

 

заключается

 

в

 

том

, 

что

 

с

 

повышением

 

устойчивости

 

дель

-

таплана

 

увеличиваются

 

управляющие

 

перемещения

 

пилота

 

и

 

нагрузки

 

на

 

рулевой

 

трапеции

. 

В

 

то

 

же

 

время

 

управлять

 

дельтапланом

, 

когда

 

перемещение

 

пилота

 

и

 

нагрузки

 

на

 

рулевой

 

трапеции

 

малы

, 

тоже

 

трудно

. 

Такое

 

управление

 

требует

 

от

 

пилота

 

большого

 

внимания

, 

точ

-

ного

 

и

 

плавного

 

управления

. 

Оптимальное

 

сочетание

 

устойчивости

 

и

 

управляемости

 

дельтаплана

 

позволяет

 

более

 

полно

 

использовать

 

его

 

летные

 

данные

, 

а

 

также

 

повысить

 

безопасность

 

в

 

различных

 

услови

-

ях

 

полета

. 

Для

 

рассмотрения

 

вопросов

 

устойчивости

 

и

 

управляемости

 

применяют

 

связанную

 

сис

-

тему

 

координат

 (

рис

. 69). 

Рис

. 69

. 

Система

 

связанных

 

осей

 

координат

 

38 

Допустим

, 

начало

 

системы

 

координат

 

находится

 

в

 

центре

 

тяжести

, 

продольная

 

ось

 

Х

 

направ

-

лена

 

параллельно

 

корневой

 

хорде

 

крыла

, 

поперечная

 

ось

 

Z

 

направлена

 

вдоль

 

размаха

 

крыла

 

и

 

перпендикулярна

 

к

 

оси

 

X, 

путевая

 

ось

 

Y

 

перпендикулярна

 

к

 

первым

 

двум

 

осям

. 

Устойчивость

 

и

 

управляемость

 

дельтаплана

 

относительно

 

оси

 

OZ

 

называется

 

продольной

, 

относительно

 

оси

 

О

Y

—

путевой

, 

относительно

 

оси

 

OX—

поперечной

. 

Поперечная

 

и

 

путевая

 

ус

-

тойчивость

 

и

 

управляемость

 

тесно

 

связаны

 

между

 

собой

 (

так

 

как

 

изменение

 

одной

 

из

 

них

 

приво

-

дит

 

к

 

изменению

 

другой

), 

поэтому

 

часто

 

принято

 

рассматривать

 

их

 

совместно

 

и

 

говорить

 

о

 

боко

-

вой

 

устойчивости

 

и

 

управляемости

. 

Продольная

 

устойчивость

 

и

 

управляемость

. 

Рассмотрим

 

устойчивость

 

дельтаплана

 

в

 

области

 

эксплуатационных

 

углов

 

атаки

. 

Определим

 

силы

 

и

 

моменты

, 

действующие

 

на

 

дельтаплан

 

в

 

продольном

 

направлении

. 

Назо

-

вем

 

моменты

, 

поднимающие

 

нос

 

дельтаплана

, 

кабрирующими

, 

а

 

моменты

, 

вызывающие

 

опуска

-

ние

 

носа

, 

пикирующими

. 

В

 

прямолинейном

 

установившемся

 

полете

 

на

 

дельтаплан

 

действует

 

полная

 

аэродинамиче

-

ская

 

сила

 

R, 

приложенная

 

в

 

центре

 

давления

 (

ЦД

), 

и

 

сила

 

тяжести

, 

приложенная

 

в

 

центре

 

тяже

-

сти

 (

ЦТ

). 

Способность

 

сохранять

 

равновесие

 

в

 

полете

 

проявляется

 

следующим

 

образом

. 

Пусть

, 

на

-

пример

, 

при

 

полете

 

в

 

неспокойной

 

атмосфере

 

вследствие

 

порыва

 

ветра

 

дельтаплан

 

был

 

выведен

 

из

 

равновесия

 (

увеличился

 

угол

 

атаки

) (

рис

. 70). 

Рис

. 70. 

К

 

вопросу

 

о

 

продольной

 

устойчивости

 

При

 

увеличении

 

угла

 

атаки

 

на

 

концевых

 

частях

 

купола

 

появляется

 

положительное

 

прираще

-

ние

 

аэродинамической

 

силы

 

∆

R

. 

Возникает

 

пикирующий

 

момент

, 

равный

 

∆

Ra

, 

который

 

возвращает

 

дельтаплан

 

на

 

исходный

 

угол

 

атаки

. 

Аналогично

 

проявляется

 

продольная

 

устойчивость

 

и

 

при

 

уменьшении

 

угла

 

атаки

. 

Очевидно

, 

что

 

чем

 

меньше

 

угол

 

при

 

вершине

 

каркаса

 (

т

. 

е

. 

большое

 

плечо

 

а

) 

и

 

чем

 

больше

 

площадь

 

концевых

 

частей

 

купола

 

дельтаплана

, 

тем

 

больше

 

момент

 

∆

Ra

 

и

 

тем

 

эффективнее

 

его

 

действие

, 

направленное

 

на

 

обеспечение

 

устойчивости

. 

Увеличение

 

геометрической

 

крутки

 

также

 

способствует

 

улучшению

 

устойчивости

 

по

 

углу

 

атаки

. 

Рассмотрим

 

положение

 

ЦД

 

крыла

 

дельтаплана

 

на

 

малых

 

углах

 

атаки

. 

На

 

малых

 

углах

 

атаки

 

давление

 

по

 

профилю

 

перераспределяется

 

таким

 

образом

, 

что

 

ЦД

 

может

 

смещаться

 

назад

, 

что

 

приводит

 

к

 

появлению

 

пикирующего

 

момента

, 

т

. 

е

. 

происходит

 

затягивание

 

в

 

пикирование

. 

Смещение

 

ЦД

 

назад

 

на

 

малых

 

α

 

свойственно

 

для

 

обычных

 (

неустойчивых

) 

профилей

. 

Отри

-

цательная

 

геометрическая

 

крутка

 

препятствует

 

этому

 

явлению

 (

но

 

не

 

всегда

 

в

 

полной

 

мере

). 

По

-

этому

 

для

 

обеспечения

 

устойчивости

 

дельтаплана

 

по

 

углу

 

атаки

 (

в

 

диапазоне

 

эксплуатационных

 

углов

 

атаки

) 

применяют

 

устойчивые

 

профили

, 

т

. 

е

. 

такие

, 

у

 

которых

 

ЦД

 

при

 

уменьшении

 

угла

 

атаки

 

не

 

смещается

 

назад

. 

Таким

 

свойством

, 

например

, 

обладают

 S-

образные

 

профили

. 

Они

 

при

-

39 

меняются

 

в

 

корневой

 

части

 

крыла

 

дельтаплана

, 

так

 

как

 

на

 

малых

 

углах

 

атаки

 

для

 

крыла

 

с

 

отрица

-

тельной

 

геометрической

 

круткой

 

основное

 

силовое

 

аэродинамическое

 

воздействие

 

приходится

 

на

 

центральную

 

часть

 

крыла

. 

В

 

отличие

 

от

 

жесткого

 

крыла

 

гибкое

 

крыло

 

может

 

значительно

 

менять

 

свою

 

форму

 

в

 

зави

-

симости

 

от

 

распределения

 

воздушной

 

нагрузки

 

на

 

крыло

. 

В

 

большой

 

степени

 

изменение

 

формы

 

зависит

 

от

 

характеристики

 

ткани

 (

жесткости

, 

удлинения

 

по

 

основным

 

направлениям

 

и

 

по

 

диаго

-

нали

 

и

 

др

.): 

чем

 

больше

 

тянется

 

ткань

, 

тем

 

больше

 

изменяется

 

форма

. 

Форма

 

гибкого

 

крыла

 

за

-

висит

 

от

 

нагрузки

 

на

 

ткань

: 

чем

 

меньше

 

купольность

, 

тем

 

больше

 

нагрузка

 

и

 

тем

 

значительнее

 

влияют

 

характеристики

 

ткани

 

на

 

изменение

 

формы

 

крыла

. 

Значительное

 

изменение

 

формы

 

гибкого

 

крыла

 

может

 

привести

 

к

 

ухудшению

 

характеристи

-

ки

 

устойчивости

 

и

 

управляемости

 

дельтаплана

. 

Для

 

материалов

 

типа

 

болонья

 

и

 

АЗТ

 

следует

 

также

 

учитывать

 

сильную

 

зависимость

 

характе

-

ристик

 

ткани

 

от

 

влажности

, 

поэтому

 

очевидна

 

невозможность

 

их

 

применения

 

на

 

дельтапланах

 

с

 

малой

 

купольностью

. 

При

 

попадании

 

дельтаплана

 

на

 

углы

 

атаки

, 

близкие

 

к

 

нулю

, 

или

 

при

 

разгрузке

 

крыла

 (

n

y

<1) 

может

 

произойти

 

потеря

 

формы

 

гибкого

 

крыла

. 

Потеря

 

формы

 

может

 

сопровождаться

 

интенсив

-

ным

 

волнообразным

 

движением

 

поверхности

 

купола

. 

Если

 

по

 

всей

 

поверхности

 

купола

 

дельта

-

плана

 

проходят

 

профилированные

 

латы

, 

то

 

волнообразного

 

движения

 

может

 

и

 

не

 

быть

 

и

 

форма

 

профиля

 

крыла

 

практически

 

не

 

меняется

, 

однако

 

потеря

 

формы

 

всего

 

гибкого

 

крыла

 

состоит

 

в

 

том

, 

что

 

крыло

 

теряет

 

отрицательную

 

геометрическую

 

крутку

. 

Потеря

 

формы

 

гибкого

 

крыла

 

может

 

привести

 

к

 

затягиванию

 

в

 

пикирование

, 

поэтому

 

каж

-

дый

 

дельтаплан

 

должен

 

быть

 

оборудован

 

дополнительными

 

антипикирующими

 

устройствами

, 

которые

 

возвращали

 

бы

 

его

 

в

 

исходное

 

состояние

 

горизонтального

 

полета

, 

либо

 

его

 

конструкция

 

должна

 

обеспечивать

 

самостоятельный

 

выход

 

из

 

пикирования

. 

Способность

 

аппарата

 

к

 

само

-

стоятельному

 

выходу

 

из

 

пикирования

 

является

 

основным

 

признаком

 

его

 

устойчивости

 

по

 

углу

 

атаки

. 

Одной

 

из

 

отличительных

 

особенностей

 

дельтаплана

 

является

 

низкое

 

расположение

 

центра

 

тяжести

, 

чем

 

ниже

 

ЦТ

, 

тем

 

более

 

устойчив

 

дельтаплан

. 

Данное

 

явление

 

относится

 

как

 

к

 

про

-

дольной

, 

так

 

и

 

к

 

поперечной

 

устойчивости

. 

С

 

ростом

 

скорости

 

существенное

 

значение

 

на

 

величину

 

пикирующего

 

момента

 

может

 

ока

-

зать

 

сопротивление

 

пилота

. 

Так

, 

переход

 

из

 

горизонтального

 

положения

 

в

 

вертикальное

 

приво

-

дит

 

к

 

возрастанию

 

пикирующего

 

момента

 (

рис

. 71). 

Рис

. 71. 

Влияние

 

воздушного

 

сопротивления

 

пилота

 

на

 

образование

 

пикирующего

 

момента

 

Основными

 

критериями

 

продольной

 

устойчивости

 

и

 

балансировки

 

являются

 

следующие

: 

- 

способность

 

дельтаплана

 

летать

 

с

 «

брошенной

» 

ручкой

 

рулевой

 

трапеции

 (

т

. 

е

. 

при

 

отсутствии

 

усилия

 

на

 

ручку

); 

- 

при

 

изменении

 

скорости

 

полета

 

должно

 

возникать

 

усилие

 

на

 

ручке

 

управления

, 

препятствующее

 

этому

 

изменению

 

скорости

; 

- 

способность

 

дельтаплана

 

сохранять

 

и

 

возвращаться

 

к

 

определенной

 

скорости

,  

рав

-

ной

 

скорости

 

полета

 

с

 «

брошенной

» 

ручкой

. 

 

40 

Продольная

 

устойчивость

 

по

 

углу

 

атаки

 

повышается

 

вследствие

 

следующих

 

факторов

: 

- 

увеличения

 

стреловидности

 

крыла

 (

уменьшения

 

угла

 

при

 

вершине

 

каркаса

) 

при

 

наличии

 

отрицательной

 

геометрической

 

крутки

; 

- 

увеличения

 

отрицательной

 

геометрической

 

крутки

 

при

 

наличии

 

стреловидности

; 

- 

увеличения

 

удлинения

 

стреловидного

 

крыла

; 

- 

уменьшения

 

сужения

 

стреловидного

 

крыла

; 

- 

увеличения

 

S

-

образности

 

килевого

 

кармана

. 

Продольное

 

управление

 

дельтапланом

 

производится

 

перемещением

 

веса

 

пилота

, 

а

 

значит

, 

и

 

общего

 

центра

 

тяжести

, 

вперед

 

или

 

назад

. 

Пусть

, 

например

, 

пилот

 

пожелал

 

увеличить

 

угол

 

атаки

 

и

 

переместил

 

свое

 

тело

 

назад

. 

Центр

 

тяжести

 

сместился

 

назад

 (

рис

. 72), 

силы

 

G

 

и

 

R

 

создали

 

каб

-

рирующий

 

момент

, 

и

 

дельтаплан

 

начал

 

увеличивать

 

угол

 

атаки

 

α

. 

Это

 

увеличение

 

угла

 

атаки

 

со

-

провождается

, 

как

 

было

 

указано

 

выше

, 

появлением

 

 

Рис

. 72. 

Появление

 

управляющего

 

момента

 

при

 

изменении

 

положения

 

ЦТ

 (

продольное

 

управление

) 

приращения

 

аэродинамической

 

силы

 

∆

R

, 

которая

 

создает

 

момент

 

M=

∆

Ra.

 

Когда

 

кабрирую

-

щий

 

момент

 

уравновесится

 

моментом

 

М

,

 

дельтаплан

 

прекратит

 

дальнейшее

 

увеличение

 

угла

 

ата

-

ки

 

и

 

полетит

 

на

 

новом

 

установившемся

 

режиме

. 

При

 

этом

 

на

 

ручке

 

рулевой

 

трапеции

 

будет

 

ощущаться

 

определенная

 

нагрузка

. 

Аналогично

 

при

 

перемещении

 

пилота

 

вперед

 

происходит

 

пе

-

ревод

 

дельтаплана

 

на

 

меньшие

 

углы

 

атаки

 (

на

 

режим

 

большой

 

скорости

). 

Боковая

 

устойчивость

 

и

 

управляемость

 

дельтаплана

 

Поперечная

 

устойчивость

.

 

Под

 

поперечной

 

устойчивостью

 

понимается

 

способность

 

дель

-

таплана

 

устранять

 

возникающий

 

в

 

полете

 

крен

 

или

 

сохранять

 

полет

 

с

 

заданным

 

углом

 

крена

. 

Допустим

, 

дельтаплан

 

накренился

 

на

 

угол

 

γ

,

 

при

 

этом

 

полная

 

аэродинамическая

 

сила

 

откло

-

нится

 

от

 

вертикали

 

на

 

тот

 

же

 

угол

. 

При

 

сложении

 

с

 

силой

 

тяжести

 

G

 

она

 

даст

 

равнодействую

-

щую

 

силу

 

F

 (

рис

. 73). 

 

Рис

. 73

. 

Объяснение

 

поперечной

 

устойчивости

 

Под

 

действием

 

силы

 F, 

которая

 

в

 

начальный

 

момент

 

никакой

 

другой

 

силой

 

не

 

уравновешена

, 

дельтаплан

 

будет

 

скользить

 

на

 

крыло

 

в

 

сторону

 

крена

.