Zrelaksowana stabilność - Relaxed stability

W lotnictwie stateczność rozluźniona lub ujemna to tendencja statku powietrznego do spontanicznej zmiany kąta nachylenia i przechylenia. Statek powietrzny z rozluźnioną statecznością nie może być wyważony w celu utrzymania określonego położenia, a gdy zostanie zakłócony kołysaniem lub kołysaniem, będzie kontynuował kołysanie lub kołysanie w kierunku zakłócenia z coraz większą prędkością.

Można to skontrastować z zachowaniem statku powietrznego o dodatniej stabilności, który może być wyważony do lotu w określonym położeniu, które będzie nadal utrzymywał przy braku sygnału sterującego, a jeśli zostanie zakłócony, będzie oscylował w prostym ruchu harmonicznym na malejąca skala wokół, a ostatecznie powrót do wyważonej postawy. Pozytywnie stabilny samolot będzie również odporny na wszelkie ruchy przechyłowe. Cessna 152 jest przykładem samolotu stabilny. Podobnie, statek powietrzny ze stabilnością neutralną nie powróci do swojego pierwotnego położenia bez kontroli, ale będzie nadal przechylać się lub pochylać w stałym (ani rosnącym, ani malejącym) tempie.

Wczesne samoloty

Wczesne próby lotu cięższego od powietrza charakteryzowały się odmienną koncepcją stateczności niż stosowana obecnie. Większość badaczy lotniczych uważała, że ​​lot nie różni się tak bardzo od lokomocji na powierzchni, z wyjątkiem tego, że powierzchnia była uniesiona. Myśleli o zmianie kierunku w odniesieniu do steru statku , tak aby maszyna latająca pozostała zasadniczo poziomo w powietrzu, podobnie jak samochód lub statek na powierzchni. Pomysł celowego przechylenia się lub przetoczenia na bok wydawał im się niepożądany lub nie pojawiał się w ich myślach.

Niektórzy z tych wczesnych badaczy, w tym Langley , Chanute , a później Santos-Dumont i bracia Voisin , poszukiwali ideału „nieodłącznej stabilności” w bardzo silnym sensie, wierząc, że latająca maszyna powinna być zbudowana tak, aby automatycznie przechylała się do poziomego ( bocznego ) pozycji po jakimkolwiek zakłóceniu. Osiągnęli to za pomocą skrzydeł komórkowych Hargrave (skrzydeł o konstrukcji skrzynkowej latawca , w tym paneli pionowych) i mocno dwuściennych skrzydeł. W większości przypadków nie obejmowały one żadnych środków dla pilota do kontrolowania przechyłu samolotu - mogli kontrolować tylko ster wysokości i ster. Nieprzewidywalnym skutkiem tego było to, że bardzo trudno było obrócić samolot bez toczenia. Były również silnie dotknięte bocznymi podmuchami i bocznymi wiatrami podczas lądowania.

Do braci Wright zaprojektowane ich 1903 pierwszy zasilany wydruku z ujemnym wzniosie (opadające) skrzydła, które są z natury niestabilne. Pokazali, że pilot może utrzymać kontrolę nad rolki bocznej i to był dobry sposób na latającą maszynę, aby włączyć do „ banku ” lub „chudego” na przełomie tylko jak ptak lub po prostu jak człowiek jedzie na rowerze. Co równie ważne, ta metoda umożliwiłaby odzyskanie maszyny, gdy wiatr przechylił maszynę na jedną stronę. Chociaż został użyty w 1903 roku, stał się szeroko znany w Europie dopiero w sierpniu 1908 roku, kiedy Wilbur Wright zademonstrował europejskim lotnikom znaczenie skoordynowanego wykorzystania steru wysokości, steru i przechyłu dla efektywnego wykonywania skrętów.

Pionowe ustawienie skrzydła

Pionowe ustawienie skrzydła zmienia stabilność przechyłu samolotu.

  • Samolot z „górną” pozycją skrzydła (tj. Ustawioną na górze kadłuba) ma wyższą stabilność przechyłu. Na przykład Cessna 152 .
  • Samolot z „dolnym” skrzydłem (tj. Pod kadłubem) ma mniejszą stabilność przechyłu. Piper Pawnee wykorzystuje „niski” skrzydło.

Niestabilny samolot

Współczesne samoloty wojskowe, szczególnie konstrukcje słabo obserwowalne („ niewidoczne ”), często wykazują niestabilność ze względu na swój kształt. Na przykład Lockheed F-117 Nighthawk wykorzystuje wysoce nietradycyjny kadłub i kształt skrzydła, aby zmniejszyć przekrój radaru i umożliwić względnie bezkarne przenikanie przez obronę przeciwlotniczą. Jednak płaskie fasetki konstrukcji zmniejszają jej stabilność do tego stopnia, że do zapewnienia bezpiecznej pracy wymagany był skomputeryzowany system fly-by-wire .

Konstrukcje o luźniejszej stabilności nie są ograniczone do samolotów wojskowych. McDonnell Douglas MD-11 ma swobodnej konstrukcji stabilność która została wdrożona w celu zaoszczędzenia paliwa. Aby zapewnić stabilność i bezpieczny lot, wprowadzono LSAS (Longitudinal Stability Augmentation System ), aby skompensować dość krótki stabilizator poziomy MD-11 i zapewnić, że samolot pozostanie stabilny. Jednak zdarzały się incydenty, w których rozluźniona stabilność MD-11 powodowała „zdenerwowanie podczas lotu”.

Celowa niestabilność

Lockheed F-117 Nighthawk jest wewnętrznie stabilna konstrukcja.

Najnowsza generacja myśliwców często wykorzystuje elementy konstrukcyjne, które zmniejszają stabilność, aby zwiększyć manewrowość . Większa stabilność prowadzi do mniejszego autorytetu powierzchni kontrolnej; dlatego mniej stabilna konstrukcja będzie miała szybszą odpowiedź na sygnały sterujące. Jest to bardzo pożądane w projektowaniu samolotów myśliwskich.

Mniej stabilny statek powietrzny wymaga mniejszych odchyleń sterów, aby zainicjować manewrowanie; w konsekwencji opór i naprężenia wywierane na powierzchnię sterową zostaną zmniejszone i poprawiona zostanie reakcja samolotu. Ponieważ te cechy zazwyczaj utrudniają lub uniemożliwiają sterowanie przez pilota, sztuczna stabilność będzie zwykle narzucana za pomocą komputerów, serwomechanizmów i czujników jako części systemu sterowania typu fly-by-wire .

Bibliografia

  1. ^ Crouch 2003 , s. 167–68.
  2. ^ a b c Villard, Henry Serrano (2002). Kontakt! : historia wczesnych lotników . Mineola, NY: Dover Publications. pp. 39–53. ISBN   978-0-486-42327-2 .
  3. ^ a b Letcher, Piers (2003). Ekscentryczna Francja: przewodnik Bradta po szalonej, magicznej i cudownej Francji . Chalfont St. Peter, Anglia ENG : Bradt Travel Guides. str.  38 -39. ISBN   978-1-84162-068-8 .
  4. ^ Tobin 2004 , s. 70.
  5. ^ Abzug, Malcolm; Larrabee, E Eugene (2002). Stabilność i kontrola samolotu: historia technologii, które umożliwiły lotnictwo (wyd. 2). Cambridge [UA]: Cambridge Univ. Naciśnij. pp. 335–37. ISBN   978-0-521-80992-4 .
  6. ^ PASZTOR, Andy (24 marca 2009). „FedEx Jet ma problemy z kontrolą” . WSJ . Źródło 1 października 2015 r .

Bibliografia