сваливание самолета что это

Сваливание самолета что это

Сначала немного теории

На занятии по обучению полетам на малой скорости я показывал, как, снизив воздушную скорость и увеличив угол атаки крыла, можно сохранить необходимую для полета подъемную силу. Вам, наверное, интересно, есть ли предел увеличения угла атаки. В конце концов, здравый смысл подсказывает, что есть предел всему. Древние египтяне всегда руководствовались здравым смыслом, особенно когда решали, какого размера строить пирамиды (и пирамиды у них получались действительно здоровые). У крыльев тоже есть пределы.

При большом угле атаки крыла (около 18 градусов для большинства самолетов) над его верхней частью образуются аэродинамические завихрения. Эти завихрения срывают поток воздуха с крыла, препятствуют возникновению подъемной силы и вызывают сваливание. Угол, при котором возникает срыв потока с последующим сваливанием, называется критическим углом атаки.

Внимание! Даю ценный совет. Запомните на всю оставшуюся жизнь. Поскольку превышение критического угла атаки всегда ведет к сваливанию, чтобы выйти из сваливания, нужно уменьшить угол атаки до значения, которое будет меньше критического. Все понятно? Повторите про себя 10 раз, быстро.

Сваливание, угол атаки и откуда нос знает

Рисунок 1-1. Угол атаки

У каждой машинки (и молекулы воздуха) есть цель: преодолеть кривую, идущую через верхнюю изогнутую поверхность крыла. Если крыло имеет небольшой угол атаки, то кривая не очень резкая, и путешествие не представляет сложности (рис. 1-1).

Молекулы образуют завихрения, срываются в окружающий воздух и перестают обеспечивать постоянный, высокоскоростной, ламинарный воздушный поток на поверхности крыла (рис. 1-2). На крыле происходит срыв потока.

Рисунок 1-2. Крыло, на котором произошел срыв потока

Запомните, согласно Якобу Бернулли, чем меньше скорость воздушного потока на крыле, тем меньшую подъемную силу он обеспечивает. Остаются еще молекулы воздуха, ударяющие в крыло снизу, но мы уже знаем, что этой подъемной силы недостаточно для поддержки самолета. Когда подъемная сила меньше силы тяжести, с хорошими самолетами происходят плохие вещи. Крыло объявляет забастовку, и начинается сваливание. Оставшись без Бернулли, сила тяготения влечет самолет к земле по своим собственным законам.

Для любого крыла существует критический угол атаки (он слегка различается для разных самолетов). По достижении этого угла сотрудничество между крылом и ветром прекращается. И никакие теории не помогут преодолеть законы физики и аэродинамики. Полиция крыла всегда на страже. Стоит только превысить критический угол атаки, и молекулы воздуха перестанут обеспечивать подъемную силу. Звучит серьезно, и так оно и есть на самом деле. К счастью, имеется готовое решение. Нет-нет, не нужно кричать инструктору: «Берите управление на себя!» Сейчас я попрошу вас заткнуть одно ухо пальцем. Зачем? Затем что собираюсь сказать одну очень важную вещь и не хочу, чтобы она влетела в одно ухо и вылетела в другое. Итак, приготовились. Чтобы избежать срыва потока, следует уменьшить угол атаки. Для этого нужно плавно опустить нос самолета, используя тягу руля высоты (рис. 1-3A и 1-3B).

Рисунок 1-3. Сваливание и превышение критического угла атаки

А теперь спокойствие, только спокойствие. Как только угол атаки станет меньше критического, молекулы воздуха спокойно потекут через верх крыла и появится подъемная сила. Все очень просто. Теперь самолет может продолжать полет и выполнять то, что обычно делают самолеты (рис. 1-3C и 1-3D). Пожалуйста, никогда не забывайте об этом. Отлично, можете вынуть палец из уха.

Почему я придаю этому такое значение? Потому что в стрессовой ситуации (а отсутствие подъемной силы вызывает стресс у многих пилотов) вам захочется сделать то, что не нужно делать. У летчиков есть естественная склонность к тому, чтобы перемещать тягу руля высоты либо к себе, либо от себя, если требуется изменить угол тангажа самолета. Во время сваливания, когда самолет падает вниз, инстинктивно хочется отклонить тягу руля высоты к себе. Можно дернуть эту штуку хоть до колен, но ни к чему хорошему это не приведет. Самолет не выйдет из сваливания, а у тебя, друг мой, будет вид только что кастрированного быка.

Если на крыле произошел срыв потока, следует сделать одну очень важную вещь: уменьшить угол атаки до значения, не превышающего критическое. Только после этого сваливание прекратится. Включение режима полного газа также способствует процессу восстановления, поскольку самолет начинает набирать скорость. Увеличение горизонтальной скорости помогает уменьшить угол атаки.

Если на крыле произошел срыв потока, не сидите сложа руки. Вы же не зря зоветесь командиром экипажа. Делайте что-нибудь. Но только что-нибудь полезное.

Сваливание при любом пространственном положении или воздушной скорости

Следует знать, что самолет может попасть в режим сваливания при любом пространственном положении и воздушной скорости. Засуньте палец обратно в ухо. Направление носа самолета (вверх или вниз) и скорость полета (60 узлов или 160) не имеют значения. Самолет может превысить критический угол атаки при любом пространственном положении и воздушной скорости. На рисунке 1-4A изображено, как это может произойти.

Рисунок 1-4. Выход из сваливания при превышении критического угла атаки

Самолеты обладают инерцией, это значит, что они стремятся продолжать движение в том направлении, в котором двигались. Самолет A пикирует носом вниз со скоростью 150 узлов. (Не пытайтесь повторить это в домашних условиях!) Пилот слишком энергично потянул руль на себя, это привело к превышению критического угла атаки и срыву потока. Вот это да! Представьте себе. В режиме сваливания самолет пикирует вниз со скоростью 150 узлов! На рисунке 1-4B изображен самолет, скорость которого при горизонтальном полете составляет 100 узлов, а в режим сваливания он попал после того, как пилот слишком резко отклонил к себе тягу руля высоты.

Что нужно делать, чтобы выйти из сваливания? Во-первых, следует уменьшить угол атаки, переместив тягу руля высоты вперед или перестав тянуть к себе рычаг управления (не забывайте, что отклонение тяги руля управления на себя, возможно, послужило причиной большого угла атаки и последующего сваливания). Это позволит восстановить спокойный, высокоскоростной поток воздуха на крыле, и самолет продолжит полет.

Во-вторых (если требуется), можно использовать всю доступную мощность для разгона самолета и уменьшения угла атаки.

Когда сваливание прекратится, выведите самолет на требуемый угол тангажа, следя за тем, чтобы опять не произошел срыв потока. Сваливание после выхода из предыдущего сваливания называется вторичным. Ничего хорошего в нем нет, особенно с точки зрения сидящего рядом пилота-инструктора. (Понять, что инструктор недоволен, можно по разным остроумным замечаниям, например: «Да, подумать только! Рожать легче было».)

Если пойти на поводу у нетренированных инстинктов и продолжать тянуть на себя руль высоты, сваливание только усугубится. Опытные пилоты более осмотрительны. Они знают о возможности сваливания и умело сочетают отклонение руля высоты назад с режимами газа во время посадки для того, чтобы изменить глиссаду самолета без превышения критического угла атаки. (Инструктор покажет, как правильно использовать руль высоты и режим газа во время посадки.) Как пилоты определяют нужную степень воздействия на руль высоты? Как они определяют, что самолет не попадет в режим сваливания?

Если бы в самолете был индикатор угла атаки, распознавание сваливания не представляло бы проблем. Просто нужно было бы следить за тем, чтобы не превышать критическое значение угла атаки для данного крыла. Маленькие самолеты редко оборудуют индикаторами угла атаки, несмотря на их полезность. В игре Flight Simulator основным средством извещения о начале сваливания является звуковой сигнал, который начинается, когда самолет превысит скорость сваливания на несколько узлов. Кроме того, вы вдоволь насладитесь словом «Сваливание», которое появится на экране. В настоящем самолете, конечно же, этого не будет. Однако там может быть световой сигнал красного цвета, это почти то же самое.

Теперь, когда вы познакомились с основами аэродинамики сваливания, можно перейти к более подробному изучению выхода из режима сваливания.

Заканчиваем полет, начинаем сваливание

Отклонение рычага управления на себя ведет к превышению критического угла атаки крыльев и срыву потока. В воздушном потоке образуются завихрения, и он перестает спокойно обтекать верхнюю часть крыла. От этого уменьшается подъемная сила, и самолет начинает пикировать (если багаж, пассажиры и топливо были загружены в соответствии с правилами). Автоматическое пикирование чем-то похоже на применение метода Геймлиха к самому себе. Угол атаки уменьшается до значения, не превышающего критическое, и самолет получает возможность продолжать полет.

Если самолеты сконструированы таким образом, что могут самостоятельно выходить из сваливания, зачем все это учить? Проблема в том, что очень часто пилоты делают то, что мешает самолету выйти из сваливания. Поэтому следует знать, что именно не следует делать. Кроме того, чтобы выйти из случайного сваливания близко к земле, нужно уметь быстро восстанавливать положение самолета с минимальной потерей высоты. Давайте еще раз войдем в режим сваливания и посмотрим, что произойдет, если помешать самолету самостоятельно пикировать.

Что не следует делать при сваливании

Что произойдет, если войти в режим сваливания и помешать самолету восстановить положение?

Ответ таков: самолет останется в режиме сваливания даже при полностью отклоненном назад рычаге управления. Как бы вы ни тянули этот рычаг на себя, самолет не начнет набирать высоту. Внимательно подумайте: самолет может не выйти из сваливания до самой земли, хотя рычаг управления полностью отклонен назад. Радости мало, верно? Если удерживать рычаг управления, отклоненным назад, угол атаки крыла останется близким к критическому. К сожалению, именно так поступают некоторые пилоты, когда самолет попадает в режим сваливания.

Что следует делать при сваливании

Вот почему мы учили, что не нужно тянуть рычаг управления на себя, а нужно перемещать его вперед до тех пор, пока угол атаки крыла не станет меньше критического значения. Угол тангажа, необходимый для восстановления положения самолета в пространстве, зависит от нескольких факторов, поэтому при обучении отрицательный угол тангажа будет составлять от 5 до 10 градусов. Не стоит направлять самолет слишком круто носом вниз, поскольку это приведет к излишней потере высоты и увеличению воздушной скорости.

Как узнать, что угол атаки уменьшен до необходимого значения? При обучении на тренажере это нужно испытать: перестанет звучать сигнал, предупреждающий о сваливании, с экрана исчезнет слово «Сваливание», самолет вернется в режим полета, начнет расти воздушная скорость, а органы управления полетом будут четче реагировать на команды. Если на борту будет инструктор, его голос станет менее высоким, и китам больше не нужно будет выбрасываться на берег.

За некоторыми исключениями, именно так большинство пилотов распознают сваливание и выходят из него. После уменьшения угла атаки вы сразу захотите перейти в режим полного газа. Это помогает ускорить процесс восстановления пространственного положения. Будьте осторожны и следите за тем, чтобы не задирать нос самолета кверху. Это может снова привести к увеличению угла атаки и срыву потока. Когда самолет выйдет из сваливания (перестанет звучать предупреждающий сигнал), поднимите нос в положение для набора высоты и установите воздушную скорость набора высоты.

Сваливание при вылете

Что будет, если сваливание произойдет в режиме полного газа? Давайте представим, что самолет только что взлетел и набирает высоту в режиме полного газа (как вы обычно и делаете в этом самолете). Вдруг вы замечаете в кабине большого шмеля. Вы отвлекаетесь, забываете об управлении самолетом и пытаетесь прихлопнуть беднягу обеими руками. Самолет входит в режим сваливания, а вы тем временем прыгаете по кабине, как герой фильма про кун-фу. Что делать?

Ну что ж, кузнечик, никакие приемы кун-фу теперь не помогут, если не сделать одну вещь: уменьшить угол атаки до значения, не превышающего критическое. Когда самолет выйдет из сваливания, можно вернуть его в положение для набора высоты. Поскольку режим полного газа уже включен, рычаг управления двигателем можно не трогать.

Вот и состоялось первое знакомство с воздушным парком развлечений под названием «Мир сваливания». Единственная проблема состоит в том, что вы не посетили аттракцион «Реальная действительность». Вот что вы пропустили.

То, что самолет попадает в режим сваливания, если превысить критический угол атаки, запомнить легко. Но не забывайте, что это может произойти при любом пространственном положении, на любой воздушной скорости и при любой установке мощности двигателя. Пришло время признаться еще кое в чем.

На самом деле, если нос самолета направлен прямо вниз, а пилот энергично отклоняет рычаг от себя, самолет все равно не выйдет из режима сваливания. Конечно, никто не будет так поступать в настоящем самолете (даже если он взят напрокат). Запомните, это тренажер. В нем можно делать то, чего не сделаешь в настоящем самолете. Это как путешествие в вымышленную страну, где нам не грозит опасность. Поэтому используйте преимущество новой технологии и испытайте то, о чем другие только говорят.

Пришла пора учиться выходу из режима сваливания. Чтобы приступить к тренировке, щелкните ссылку Начать учебный полет. Желаю приятно провести время!

Источник

СВАЛИВАНИЕ САМОЛЕТА

Сваливанием самолета называют его непроизвольное быстро развивающееся движение со значительной угловой скоро­стью или амплитудой, обусловленное потерей устойчивости на боль­ших околокритических и критических углах атаки. Область углов атаки а и соответствующих значений суа (а), на которых возможно сваливание, показана на рис. 19.1 (области 1 и 2).

Сваливание возможно как на положительных, так и на отри­цательных углах атаки, и сопровождается переходом в их закрити — ческую область. Выход на околокритические и закритические углы атаки возможен в результате грубых ошибок пилотирования, при полете в сложных метеоусловиях и т. п. К выходу на большие око­локритические углы атаки может, например, привести действие резкого восходящего порыва ветра, когда истинный угол атаки определяется, как

где W — скорость восходящего потока.

К выходу на критические углы а может привести и отказ в си­стеме управления, связанный с быстрым неконтролируемым откло­нением (уводом) руля высоты.

В начальный момент времени при сваливании движение проис­ходит под действием дестабилизирующего момента тангажа, нара­стающего с ростом угла атаки из-за неустойчивости самолета на больших углах атаки по перегрузке (ап >0) или по углу атаки (/Я? >0).

При достаточном запасе устойчивости самолета в линейной области эти явления возникают только вблизи суа тах и акр из-за срыва потока’ на крыле (область а рис. 19.2). В некоторых случаях (например, из-за концевого срыва для стреловидного крыла, при небольших запасах устойчивости в линейной области) неустой­чивость по углу атаки может возникнуть и при углах атаки, мень­ших критического, соответствующего суа гаах и акр (см. рис. 19.2, область б). В этом случае сваливание может происходить и на таких умеренных ас, если запас устойчивости самолета недостаточен.

Дальнейшее развитие движения при сваливании зависит от начальных условий, характера возмущения, схемы и конфигурации самолета, положения органов управления.

При сваливании на скоростях, близких к минимальной, пере* грузка пуа близка к единице, боковые возмущения невелики н движение развивается, в основном, в продольной плоскости.

При сваливании на больших скоростях, а также при наличии в момент выхода на околокритические углы атаки значительного скольжения или угловой скорости крена (сваливание при выполне­нии маневра) из-за несимметричности обтекания консолей крыла в процессе движения возникают значительные моменты крена и рыскания, и сваливание характеризуется быстро развивающимся апериодическим пространственным движением с нарастанием угла крена.

Для сваливания характерна быстрая потеря высоты, что осо­бенно опасно на режимах взлета и захода на посадку.

Обычные приемы пилотирования (попытка парировать вращение по крену с помощью элеронов и т. п.) при сваливании неэффек­тивны и могут оказывать противоположное действие, способствуя развитию пространственного движения, вплоть до перехода самолета в штопор, т. е. к другой, более опасной критической форме движе­ния. При правильном пилотировании в процессе сваливания тре­буется прежде всего резким отклонением органов управления тан — гажом уменьшить углы атаки до допустимых и лишь затем пари­ровать возникшее вращение самолета по крену и рысканию.

Углы атаки сваливания определяются при специальных испыта­ниях. Выход на ас при нормальной эксплуатации недопустим.

Для предупреждения сваливания на самолете устанавливают сигнализаторы выхода на опасные углы атаки, автоматические средства управления, ограничивающие угол атаки или управляю­щее воздействие летчика, если оно может вывести самолет на такие углы.

При эксплуатации самолета ограничивают предельные углы атаки допустимыми значениями с заданным запасом по отношению к углу сваливания.

Ё процессе проектирования й доводки самолета границы сва­ливания можно сдвинуть в сторону больших углов атаки повыше­нием устойчивости самолета по перегрузке в области значитель­ных а, как собственной, так и обеспечиваемой автоматикой (послед­нее, как правило, требует введения в систему управления датчиков углов атаки). Конструктивными средствами, предупреждающими сваливание, являются правильный выбор формы крыла в плане и его крутки, исключающий появление концевого срыва на допу­стимых углах атаки, отсутствие у самолета боковой асимметрии и т. п.

Источник

Что такое сваливание самолета? Вывод самолета из сваливания sky-trip.ru

Что нужно делать

В наше время компьютерные технологии достигли такого уровня, который позволяет создавать разнообразные тренажёры. И почему бы не применять этот процесс во благо авиации более масштабно? С учётом уже накопленного опыта можно было бы создать тренажёр, имитирующий сваливание самолета, чтобы пилоты транспортных самолётов могли получать основные практические навыки и предупреждать попадание аппарата в критический режим, а также умение вывести самолёт из такой ситуации.

Абсолютно все катастрофы, когда самолёт попадает в СПП (сложное пространственное положение), а также в режим сваливания, имеют единственную общую причинно-следственную связь. Это прежде всего психологическая неготовность экипажа распознавать начало опасной ситуации, а потому и неспособность к действиям, которые необходимы, когда происходит сваливание самолета с эшелона.

Что это?

О критических режимах

Обучение

После каждой масштабной авиакатастрофы такие разговоры становятся на время громче. Как только случается сваливание самолета, это порождает очередной всплеск дебатов по вечным вопросам «что делать» и, тем более, «кто виноват». Через несколько месяцев трагедия забывается, и далее разговоров дело не идёт. Межгосударственному авиационному комитету (МАК) в отчётах приходится раз за разом писать одно и то же, с рекомендациями авиакомпаниям и властям улучшить подготовку пилотов по предотвращению попадания в критические режимы и умению из них выходить.

Испытания

Когда проходят лётные испытания транспортного воздушного судна для его сертификации, обязательно проверяется минимально допустимая скорость сваливания самолета. Это, наверное, наиболее сложные и самые интересные виды испытаний. Перед этим обязательны специальная подготовка по выводу самолёта из СПП, из различных штопоров на самолёте того класса, который позволяет всё это делать.

Здесь используется любой шанс для приобретения новых навыков и знаний. Тяжёлые самолёты не подлежат такой проверке, хотя в реальной эксплуатации и у них время от времени сваливание самолета в штопор бывает. Чтобы провести такое испытание, нужны расчёты, сделанные предварительно, а с тяжёлыми машинами это весьма сложно.

Катастрофы

Математическое моделирование режимов полёта, если оно связано с обтеканием нестационарным, пока не движется вперёд. А решать такие задачи необходимо, потому что уж очень много стало катастроф в гражданской авиации в последнее время. Это следствие потери управления, когда происходит СПП или сваливание самолета в воздушную яму. Лётчики теряют пространственную ориентировку, а за лётные ограничения воздушное судно уже вышло.

Как учат

Подготовка линейных пилотов проходит по программам, не предусматривающим обучение таким важным элементам, как вывод самолета из сваливания. В советское время лётчики учились на Як-18, на котором возможен любой высший пилотаж, и потому вплоть до восьмидесятых годов они знали, что такое штопоры, виражи с креном, горка, пикирование и тому подобное. Более того, они в этих ситуациях были лично полеты за штурвалом самолета. Сейчас программы очень сильно сокращены с той мотивацией, что гражданскому пилоту такое не нужно.

Последствия

Эксперты уверены, что первопричиной большинства крупных авиакатастроф в последние несколько десятков лет является отсутствие навыков и знаний, неумение действовать в тех или иных критических ситуациях. Здесь могут быть и ошибки пилотов, и причины извне, но и в том и в другом случае пилот не знает, что ему надлежит делать. Например, в 2008 году в Перми Boeing 737-500, на котором индикация авиагоризонта прямого вида, а не обратного, как на отечественных воздушных судах.

Примеры

Так случилось при заходе на посадку в Джакарте с лайнером авиакомпании Etihad, когда травмировались более тридцати человек, так было и с судами авиакомпаний Allegiant Air и JetBlue, где тоже соответственно пять и восемь человек пострадали, и, наконец, громкий случай с самолётом, летевшим в Шанхай из Франкфурта, где семнадцать человек получили травмы.

Ещё примеры

А бывает, что делают абсолютно другое, прямо противоположное нужным действиям. Таково было сваливание самолета ТУ-154 (авиакомпания «Пулково») в 2006 году. Пилоты хотели обойти грозу сверху, теряя скорость и впадая в сваливание. Таким же образом самолёт А330 (Air France) потерпел катастрофу в 2009 году над Атлантическим океаном.

Главная причина

Если бы пилоты потерпевших катастрофу лайнеров умели распознать опасность и предотвращать её, и если бы они умели выводить летательный аппарат из создавшейся нештатной ситуации, катастроф бы не происходило. Нужны большие знания и ещё большие умения.

Судя по данным анализа, девяносто процентов катастроф произошли сугубо по незнанию и неумению пилотов, и в тех же девяносто процентов случаев катастрофу можно было предотвратить. Только на очень малой высоте это невозможно, как, например, случилось в Шереметьево с самолётом Як-40, где погиб тележурналист Артём Боровик. Тогда сваливание самолета случилось сразу после отрыва, высота не была набрана совсем.

Выводы

Начало перестройки ознаменовалось приходом в авиацию новых людей, которым интересна была только прибыль, и в погоне за ней их не интересовал ни один вопрос безопасности. А вот в США, напротив, именно в девяностые годы открылось много частных учебных центров, куда самые серьёзные авиакомпании присылали своих пилотов для прохождения спецкурса, который включал и теоретическую, и практическую подготовку. Для полётов использовались небольшие самолёты, поскольку проходить такой курс на большом и опасно, и дорого.

Ещё дешевле и безопаснее обучать лётчиков на тренажёрах, где можно отработать любые навыки пилотирования при всех критических режимах. Другой вопрос, что адекватной математической модели для, например, сваливания, пока ещё не существует, да и многие другие критические режимы отработать на тренажёре пока невозможно. Надо вести дело именно в этом направлении, чтобы лётчик мог реально почувствовать, что может вывести самолёт из сваливания, тогда он обретёт уверенность и будет иначе действовать, чтобы не допустить катастрофы.

Источник