Spin (aerodynamika) - Spin (aerodynamics)

„Tailspin” przekierowuje tutaj. W przypadku innych zastosowań zobacz Tailspin (ujednoznacznienie) .
Spin — pogarszające się przeciągnięcie i autorotacja

W dynamiki lotu wirowania jest specjalną kategorię stall , w wyniku autorotacji (niekontrolowana rolki) wokół osi wzdłużnej samolotu oraz płytkich, obracanie tendencji spadkowej w przybliżeniu wyśrodkowanej na osi pionowej. Spiny mogą być wprowadzane celowo lub nieumyślnie z dowolnego położenia lotu, jeśli samolot ma wystarczające zbaczanie w punkcie przeciągnięcia. W normalnej rotacji skrzydło po wewnętrznej stronie zakrętu zatrzymuje się, podczas gdy skrzydło zewnętrzne pozostaje w locie. Możliwe jest przeciągnięcie obu skrzydeł, ale kąt natarcia każdego skrzydła, a co za tym idzie jego siła nośna i siła oporu , są różne.

Każda z tych sytuacji powoduje, że samolot wykonuje autorotację w kierunku zablokowanego skrzydła z powodu większego oporu i utraty siły nośnej. Spiny charakteryzują się dużym kątem natarcia, prędkością poniżej przeciągnięcia na co najmniej jednym skrzydle oraz płytkim opadaniem. Odzyskiwanie i unikanie awarii może wymagać określonego i sprzecznego z intuicją zestawu działań.

Spin różni się od nurkowania spiralnego, w którym żadne skrzydło nie jest zablokowane i które charakteryzuje się niskim kątem natarcia i dużą prędkością. Nurkowanie spiralne nie jest rodzajem spinu, ponieważ żadne skrzydło nie jest zablokowane. W nurkowaniu spiralnym samolot reaguje konwencjonalnie na sygnały wprowadzane przez pilota do sterowania lotem, a wyprowadzanie z nurkowania spiralnego wymaga innego zestawu działań niż te, które są wymagane do wyprowadzenia z korkociągu.

We wczesnych latach lotu spin był często określany jako „tailspin”.

Jak następuje wirowanie

Aerodynamiczny wykres wirowania: współczynniki siły nośnej i oporu w zależności od kąta natarcia

Wiele typów samolotów obraca się tylko wtedy, gdy pilot jednocześnie zbacza i zatrzymuje samolot (umyślnie lub nieumyślnie). W tych okolicznościach jedno skrzydło zatrzymuje się lub zatrzymuje się głębiej niż drugie. Skrzydło, które zatrzymuje się jako pierwsze, opada, zwiększając kąt natarcia i pogłębiając przeciągnięcie. Co najmniej jedno skrzydło musi być przeciągnięte, aby nastąpił obrót. Drugie skrzydło unosi się, zmniejszając kąt natarcia, a samolot odchyla się w kierunku głębszego skrzydła. Różnica w nośności między dwoma skrzydłami powoduje, że samolot się kołysze, a różnica w oporze powoduje, że samolot kontynuuje zbaczanie.

Przedstawiony w tej sekcji wykres charakterystyki rotacji jest typowy dla statku powietrznego o umiarkowanym lub wysokim współczynniku wydłużenia i niewielkim lub żadnym zmiataniu, co prowadzi do wirowania, które jest głównie toczeniem się z umiarkowanym odchyleniem. Dla skośnego skrzydła o niskim wydłużeniu ze stosunkowo dużym odchyleniem i bezwładnością pochylenia wykres będzie inny i ilustruje przewagę odchylenia.

Jednym z powszechnych scenariuszy, który może prowadzić do niezamierzonego obrotu, jest poślizgowy nieskoordynowany skręt w kierunku pasa startowego podczas sekwencji lądowania. Pilot, który przekracza zakręt do podejścia końcowego, może ulec pokusie zastosowania większej ilości steru w celu zwiększenia prędkości zakrętu. Wynik jest dwojaki: dziób samolotu opada poniżej horyzontu, a kąt przechylenia zwiększa się w wyniku przechylenia steru. Reagując na te niezamierzone zmiany, pilot zaczyna ciągnąć dźwignię steru wysokości do rufy (zwiększając w ten sposób kąt natarcia i współczynnik obciążenia), jednocześnie stosując przeciwną lotkę w celu zmniejszenia kąta przechylenia.

Doprowadzony do skrajności, może to spowodować nieskoordynowany skręt o wystarczającym kącie natarcia, aby spowodować przeciągnięcie samolotu. Nazywa się to przeciągnięciem kontroli krzyżowej i jest bardzo niebezpieczne, jeśli dzieje się na małej wysokości, gdzie pilot ma mało czasu na odzyskanie sił. Aby uniknąć takiego scenariusza, piloci uczą się, jak ważne jest wykonywanie skoordynowanych skrętów. Mogą po prostu zdecydować się na wykonanie ostatniego zakrętu wcześniej i płytko, aby zapobiec przekroczeniu linii środkowej drogi startowej i zapewnić większy margines bezpieczeństwa. Certyfikowane, lekkie, jednosilnikowe samoloty muszą spełniać określone kryteria dotyczące przeciągnięcia i korkociągu. Spiny są często wprowadzane celowo w celu treningu, testów w locie lub akrobacji.

Fazy

Początkowy spin i regeneracja

W samolocie, który jest w stanie wyprowadzać się z korkociągu, korkociąg ma cztery fazy. Niektóre samoloty są trudne lub niemożliwe do odzyskania z korkociągu, zwłaszcza z korkociągu płaskiego. Na małej wysokości odzyskiwanie korkociągu może być również niemożliwe przed uderzeniem w teren, co sprawia, że ​​niskie i powolne samoloty są szczególnie podatne na wypadki związane z korkociągiem.

  • Wejście – Samolot zostaje zatrzymany przez przekroczenie krytycznego kąta natarcia skrzydła , jednocześnie pozwalając samolotowi na zbaczanie lub przez wywołanie zbaczania sterem zainicjowanego w poślizgu nieskoordynowanego lotu.
  • Buforowanie – pod krytycznym kątem natarcia warstwa graniczna przepływu powietrza zaczyna oddzielać się od profilu skrzydła, powodując utratę siły nośnej i powodując oscylacje powierzchni sterowych spowodowane turbulentnym przepływem powietrza.
  • Odlot – Dron nie może dłużej utrzymywać stałego lotu w stanie przeciągnięcia i odbiega od pierwotnego toru lotu.
  • Wirowanie po przeciągnięciu – Dron zaczyna obracać się wokół wszystkich trzech osi, kąt nachylenia nosa może opadać lub w niektórych przypadkach wznosić się, dron zaczyna zbaczać, a jedno skrzydło opada.

Spiny można sklasyfikować za pomocą następujących deskryptorów:

  • Rozpoczęcie – gdy skrzydło wewnętrzne zatrzymało się głębiej niż skrzydło nacierające, dominują zarówno ruchy przechylenia, jak i odchylenia.
  • Opracowany – prędkość obrotowa samolotu, prędkość lotu i prędkość pionowa są ustabilizowane. Jedno skrzydło jest zatrzymane głębiej niż drugie, gdy samolot obraca się w dół po korkociągowej ścieżce.
  • Wyprowadzanie – Przy odpowiednich sygnałach sterujących, obrót odchylenia zostaje spowolniony lub zatrzymany, a położenie dziobu samolotu obniżone, co zmniejsza kąt natarcia skrzydła i przerywa przeciągnięcie. Prędkość lotu szybko wzrasta, gdy nos znajduje się nisko, a samolot nie jest już w korku. Stery reagują konwencjonalnie i samolot może wrócić do normalnego lotu.

Tryby

Amerykańska Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej ( NASA ) zdefiniowała cztery różne tryby wirowania. Te cztery tryby są określone przez kąt natarcia strumienia powietrza na skrzydło.

Klasyfikacja trybu wirowania NASA
Tryb wirowania Zasięg kąta ataku, stopnie
Mieszkanie 65 do 90
Umiarkowanie płaski 45 do 65
Umiarkowanie strome 30 do 45
Stromy 20 do 30

W latach 70. NASA wykorzystała swój tunel obrotowy w Langley Research Center do zbadania właściwości wirowania jednosilnikowych samolotów lotnictwa ogólnego. Zastosowano model w skali 1/11 z dziewięcioma różnymi konstrukcjami ogonów.

Niektóre konstrukcje ogonów, które powodowały nieodpowiednią charakterystykę wirowania, miały dwa stabilne tryby wirowania – jeden stromy lub umiarkowanie stromy; i drugi, który był albo umiarkowanie płaski, albo płaski. Odzyskiwanie z bardziej płaskiego z dwóch trybów było zwykle mniej niezawodne lub niemożliwe. Im dalej za rufą znajdował się środek ciężkości, tym bardziej płaski obrót i mniej niezawodne odzyskiwanie. We wszystkich testach środek ciężkości modelu znajdował się na poziomie 14,5% średniej cięciwy aerodynamicznej (MAC) lub 25,5% MAC.

Typy samolotów jednosilnikowych certyfikowanych w normalnej kategorii muszą wyprowadzić się z korkociągu trwającego co najmniej jeden obrót, podczas gdy samoloty jednosilnikowe certyfikowane w kategorii użytkowej muszą wykazać się wykonaniem sześcioobrotowego korkociągu, który nie może być nieodwracalny w żadnym momencie podczas korkociągu ze względu na działanie pilota lub charakterystykę aerodynamiczną. NASA zaleca różne konfiguracje ogonów i inne strategie, aby wyeliminować bardziej płaski z dwóch trybów wirowania i sprawić, by wyprowadzanie z bardziej stromego trybu było bardziej niezawodne.

Historia

W początkach lotnictwa spiny były słabo rozumiane i często śmiertelne. Właściwe procedury wyprowadzania nie były znane, a instynkt pilota, by odciągnąć drążek, służył tylko pogorszeniu obrotu. Z tego powodu spin zyskał reputację nieprzewidywalnego niebezpieczeństwa, które w każdej chwili może pozbawić lotnika życia i przed którym nie było obrony. We wczesnym lotnictwie poszczególni piloci badali spiny, przeprowadzając eksperymenty ad hoc (często przypadkowo), a aerodynamicy badali to zjawisko. Według Harry'ego Bruno w Wings over America (1944) Lincoln Beachey był w stanie wychodzić ze spinów do woli .

W sierpniu 1912 roku porucznik Wilfred Parke RN został pierwszym lotnikiem, który odzyskał równowagę po przypadkowym korkociągu, kiedy jego dwupłatowiec Avro Type G wszedł w korkociąg na 700 stóp (210 m) AGL w ruchu drogowym w Larkhill . Parke próbował odzyskać równowagę poprzez zwiększenie prędkości silnika, pociągnięcie drążka i przejście w rotację, bez efektu. Samolot spadł 450 stóp (140 m) i przerażeni obserwatorzy spodziewali się śmiertelnej katastrofy. Parke, choć unieruchomiony przez siły odśrodkowe, wciąż szukał ucieczki. Aby zneutralizować siły przygniatające go do prawej strony kokpitu, zastosował pełny prawy ster i samolot wypoziomował się 15 m nad ziemią. Mając samolot pod kontrolą, Parke wspiął się, wykonał kolejne podejście i bezpiecznie wylądował.

Pomimo odkrycia „techniki Parke'a” procedury przywracania korkociągu nie były rutynową częścią szkolenia pilotów aż do I wojny światowej. Pierwszym udokumentowanym przypadkiem zamierzonego korkociągu i wyładowania był przypadek Harry'ego Hawkera . Latem 1914 roku Hawker wyzdrowiał po celowym zakręceniu nad Brooklands w Anglii poprzez centralizację kontroli. Rosyjski lotnik Konstantin Artseulov , który samodzielnie odkrył na linii frontu technikę wyprowadzania samolotu , nieco inną niż ta , którą stosowali Parke i Hawker, zademonstrował ją w dramatycznym pokazie nad lotniskiem szkoły lotniczej Kacha w dniu 24 września 1916 roku, celowo wbijając Nieuport 21 do samolotu. zakręć i wybuduj się z niego dwa razy. Później Artseulov, w tym czasie instruktor w szkole, zaczął uczyć tej techniki wszystkich swoich uczniów, szybko rozpowszechniając ją wśród rosyjskich lotników i nie tylko.

W 1917 roku angielski fizyk Frederick Lindemann przeprowadził serię eksperymentów na BE2E, które doprowadziły do ​​pierwszego zrozumienia aerodynamiki rotacji . W Wielkiej Brytanii, począwszy od 1917 roku, procedury odzyskiwania korkociągu były rutynowo nauczane przez instruktorów latania w Szkole Latania Specjalnego Gosport, podczas gdy we Francji w Szkole Akrobacji i Walki Amerykanie, którzy zgłosili się na ochotnika do służby w słynnym Escadrille Lafayette, byli już w lipcu. 1917 nauka robienia tego, co Francuzi nazywali vrille .

W latach 20. i 30. XX wieku, zanim przyrządy latające w nocy były powszechnie dostępne na małych samolotach, pilotom często instruowano celowe wchodzenie w korkociąg, aby uniknąć o wiele bardziej niebezpiecznej spirali cmentarnej, gdy nagle znaleźli się otoczeni chmurami, tracąc tym samym wizualne odniesienie do grunt. Prawie w każdych okolicznościach pokład chmur kończy się nad poziomem gruntu, dając pilotowi rozsądną szansę na odzyskanie sił po korkociągu przed rozbiciem.

Obecnie szkolenie z wirowania nie jest wymagane do certyfikacji pilota prywatnego w Stanach Zjednoczonych; do tego większość samolotów typu szkoleniowego jest opatrzona napisem „zabronione jest celowe wykonywanie korkociągów”. Niektóre modele Cessna 172 są certyfikowane do spinningu, chociaż może być trudno je wprawić w wirowanie. Generalnie jednak trening spinu odbywa się w ramach „kursu przywracania nietypowego położenia” lub jako część certyfikatu akrobacyjnego (chociaż nie wszystkie kraje faktycznie wymagają szkolenia w akrobacji). Jednak zrozumienie i umiejętność odzyskania sił po korkociągach jest z pewnością umiejętnością, której pilot stałopłatów mógłby się nauczyć dla bezpieczeństwa. Jest on rutynowo podawany w ramach szkolenia na szybowcach , ponieważ szybowce często działają na tyle wolno, że podczas skrętu znajdują się w warunkach bliskich przeciągnięcia. Z tego powodu w USA nadal oczekuje się wykazania wchodzenia z korkociągu i wyprowadzania z pozycji instruktora szybowcowego. Ponadto, przed wstępną certyfikacją, zarówno instruktorzy samolotowi, jak i szybowcowi potrzebują potwierdzenia biegłości w szkoleniu korkociągu w dzienniku pokładowym, które zgodnie z Federalnymi Przepisami Lotniczymi 61.183(i) może być wystawione przez innego instruktora. W Kanadzie spiny są obowiązkowym ćwiczeniem, aby uzyskać licencję pilota prywatnego i komercyjnego; Kandydaci na kanadyjskiego pilota rekreacyjnego (1 poziom poniżej licencji pilota turystycznego) muszą wykonać przeciągnięcie i opuszczenie skrzydła (na samym początku wejścia do korkociągu) i muszą wyprowadzić się z przeciągnięcia i opuszczenia skrzydła w ramach szkolenia.

Wejście i odzyskiwanie

Niektóre samoloty nie mogą być wyprowadzone z korkociągu przy użyciu wyłącznie własnych powierzchni sterowych i nie wolno im w żadnym wypadku pozwolić na wejście w korkociąg. Jeżeli statek powietrzny nie został certyfikowany do wyprowadzania z korkociągu, należy założyć, że korkociągi nie są możliwe do odzyskania i są niebezpieczne w tym samolocie. Podczas testowania i certyfikacji samolotów pod kątem korkociągów i wyprowadzania z korkociągu używane są ważne wyposażenie bezpieczeństwa, takie jak spadochrony do wyprowadzania korkociągu/przeciągnięcia , które na ogół nie są instalowane w samolotach produkcyjnych.

Procedury wlotu z korkociągu różnią się w zależności od typu i modelu statku powietrznego, ale istnieją ogólne procedury mające zastosowanie do większości statków powietrznych. Obejmują one zmniejszenie mocy do biegu jałowego i jednoczesne podniesienie nosa w celu wywołania pionowego przeciągnięcia. Następnie, gdy samolot zbliża się do przeciągnięcia, włącz pełny ster kierunku w żądanym kierunku, utrzymując jednocześnie pełne ciśnienie tylnej steru, aby wykonać obrót w pionie. Czasami sygnał przechyłu jest stosowany w kierunku przeciwnym do steru (tj. sterowanie krzyżowe).

Jeżeli producent statku powietrznego zapewnia konkretną procedurę wyprowadzania z korkociągu, należy ją zastosować. W przeciwnym razie, aby odzyskać równowagę po obrocie w pionie, można zastosować następującą ogólną procedurę: Najpierw moc zostaje zmniejszona do biegu jałowego, a lotki są zneutralizowane. Następnie dodawany jest całkowicie przeciwny ster (tj. w kierunku odchylenia) i przytrzymywany, aby przeciwdziałać rotacji korkociągu, a dźwignia steru wysokości jest szybko przesuwana do przodu, aby zmniejszyć kąt natarcia poniżej kąta krytycznego . W zależności od samolotu i rodzaju korkociągu, działanie steru wysokości może stanowić minimalny sygnał wejściowy przed zakończeniem rotacji lub w innych przypadkach pilot może być zmuszony do przestawienia steru steru wysokości do jego pełnej pozycji do przodu w celu wyprowadzenia z korkociągu pionowego. Po zatrzymaniu rotacji należy zneutralizować ster i samolot powrócić do lotu poziomego. Procedura ta jest często nazywana PARE dla P ower biegu jałowym A ilerons neutralne, R wymienia się naprzeciwko wirowania i utrzymaniu, a E dźwigacza przez obojętny.

Mnemonic „PARE” po prostu wzmacnia wypróbowanych i prawdziwe NASA działania-ożywienia standardowy wirowania bardzo samych działań najpierw ustalone przez NACA 1936, zweryfikowane przez NASA podczas intensywnego dekadę wirowania programu testowego nakładających 1970 i 80., i wielokrotnie rekomendowane przez FAA i wdrażane przez większość pilotów testowych podczas certyfikacji spin-testów lekkich samolotów.

Wirowanie odwrócone i wirowanie w pozycji pionowej lub pionowej są dynamicznie bardzo podobne i wymagają zasadniczo tego samego procesu regeneracji, ale przy użyciu przeciwnego sterowania podnośnikiem. W obrocie w pozycji pionowej zarówno kołysanie, jak i zbaczanie są w tym samym kierunku, ale obrót odwrócony składa się z przeciwstawnego przechyłu i odchylenia. Ważne jest, aby przeciwdziałać odchyleniu, aby uzyskać efekt powrotu do zdrowia. Pole widzenia w typowym spinie (w przeciwieństwie do płaskiego spinu) jest silnie zdominowane przez percepcję przewrócenia się z kursu, co może prowadzić do błędnego i niebezpiecznego wniosku, że dany odwrócony spin jest w rzeczywistości prostym spinem w przeciwnym kierunku (co prowadzi do próby odzyskania, w której ster prospinowy jest omyłkowo zastosowany, a następnie dodatkowo zaostrzony przez przytrzymanie nieprawidłowego sygnału steru wysokości).

W niektórych samolotach, które łatwo obracają się w pozycji pionowej i odwróconej, takich jak wyczynowe samoloty akrobacyjne typu Pitts i Christen Eagle, alternatywna technika odzyskiwania rotacji może również wpływać na wyprowadzanie, a mianowicie: Wyłącz zasilanie, Ręce zwolnij z drążka/jarzma, Ster całkowicie przeciwnie do rotacji (lub po prostu „naciśnij pedał steru, który jest najtrudniejszy do wciśnięcia”) i przytrzymaj (czyli technika Mueller/Beggs). Zaletą techniki Mueller/Beggs jest to, że nie jest wymagana wiedza o tym, czy rotacja jest wyprostowana, czy odwrócona w tym, co może być bardzo stresującym i dezorientującym czasem. Mimo że ta metoda działa w określonej podgrupie samolotów z dopuszczeniem do korkociągu, procedura NASA Standard/PARE może być również skuteczna, pod warunkiem, że należy zadbać o to, aby korkociąg nie przechodził po prostu z dodatniego na ujemny (lub odwrotnie) i że unika się zbyt szybkiego stosowania sterowania sterem wysokości, ponieważ może to spowodować aerodynamiczne zakrycie steru, czyniąc sterowanie nieskutecznym i po prostu przyspieszając obrót. Jednak sytuacja odwrotna może wcale nie być prawdziwa – istnieje wiele przypadków, w których Beggs/Mueller nie wyprowadza samolotu z korkociągu, ale NASA Standard/PARE przerywa korkociąg. Przed zakręceniem jakiegokolwiek statku powietrznego pilot powinien zapoznać się z instrukcją użytkowania w locie, aby ustalić, czy dany typ statku powietrznego ma jakieś specyficzne techniki wyprowadzania z korkociągu, które różnią się od standardowej praktyki.

Pilot może wywołać płaską rotację po ustaleniu rotacji poprzez przyłożenie całkowicie przeciwnej lotki do kierunku rotacji – stąd wymóg neutralizacji lotek w normalnej technice wyprowadzania z korkociągu. Aplikacja lotek tworzy opór wywołany różnicą, który unosi nos w kierunku poziomego ustawienia. Gdy nos podnosi się, ogon oddala się od środka obrotu, zwiększając boczny przepływ powietrza nad usterzeniem ogona. Zwiększenie bocznego przepływu przez pionowy statecznik/ster prowadzi do krytycznego kąta natarcia, powodując jego zatrzymanie. Normalny sygnał wyprowadzania przeciwnego steru dodatkowo zwiększa kąt natarcia, pogłębiając przeciągnięcie ogona, przez co sygnał steru jest nieskuteczny w przypadku spowolnienia/zatrzymania obrotów. Wyprowadzanie jest inicjowane przez utrzymanie steru wysokości i steru z pro-spinami oraz przyłożenie pełnej lotki do korkociągu. Opór różnicowy obniża teraz dziób samolotu, przywracając samolot do normalnego obrotu, z którego do wyjścia z manewru wykorzystywana jest technika PARE. **

Chociaż techniki wejścia są podobne, nowoczesne wojskowe samoloty myśliwskie często wymagają jeszcze innej odmiany technik odzyskiwania korkociągu. Podczas gdy moc jest nadal zwykle redukowana do jałowego ciągu i kontroli pochylenia, prawie nigdy nie jest używany przeciwny ster. Niekorzystne zbaczanie powodowane przez powierzchnie toczne (lotki, poziome ogony różnicowe itp.) takich samolotów jest często bardziej skuteczne w powstrzymywaniu obrotu korkociągu niż ster(y), które zazwyczaj zostają wygaszone przez skrzydło i kadłub ze względu na układ geometryczny bojowników. Stąd, preferowana technika wyprowadzania polega na tym, że pilot stosuje pełną kontrolę przechyłu w kierunku obrotu ( tj. rotacja w prawo wymaga wprowadzenia prawego drążka), ogólnie pamiętana jako „drążek w rotację”. Podobnie ta aplikacja sterująca jest odwrócona dla odwróconych obrotów.

Środek ciężkości

Na charakterystykę samolotu w zakresie wirowania istotny wpływ ma położenie środka ciężkości . Ogólnie rzecz biorąc, im bardziej wysunięty do przodu środek ciężkości, tym mniej samolot będzie się obracał i tym łatwiej może wyprowadzić go z obrotu. I odwrotnie, im dalej od tyłu znajduje się środek ciężkości, tym łatwiej samolot będzie się obracał i tym mniej łatwo może wyprowadzić się z korkociągu. W każdym samolocie przednia i tylna granica środka ciężkości jest dokładnie określona. W niektórych samolotach zatwierdzonych do celowego wykonywania korkociągów granica na rufie, przy której można wykonywać korkociągi, nie jest tak daleko na rufie, jak granica na rufie dla lotów ogólnych. Celowe wykonywanie korkociągu nie powinno być wykonywane przypadkowo, a najważniejszym środkiem ostrożności przed lotem jest ustalenie, czy środek ciężkości samolotu znajduje się w zakresie zatwierdzonym dla zamierzonego korkociągu. Z tego powodu piloci powinni najpierw określić, jaką „tendencję” ma samolot, zanim przeciągnie. Jeśli tendencja do pochylania się (ciężki nos) podczas przeciągania, samolot prawdopodobnie sam się wybuduje. Jednakże, jeśli tendencja do wznoszenia się (ciężki ogon) podczas przeciągania, samolot prawdopodobnie przejdzie w „płaski obrót”, w którym wyprowadzanie z przeciągnięcia byłoby opóźnione lub może nie być w ogóle możliwe do odzyskania.

Jedną z metod zalecanych przed ćwiczeniem korkociągów jest określenie tendencji samolotu do przeciągnięcia poprzez wykonanie „testu pochylenia”. Aby to zrobić, powoli zmniejsz moc do biegu jałowego i zobacz, w którą stronę pochyla się nos. Jeśli się pochyli, samolot jest możliwy do odzyskania. Jeśli nos unosi się do góry, przeciągnięcie byłoby trudne do odzyskania lub całkowicie nie do odzyskania. „Test pitch” należy wykonać tuż przed wykonaniem manewru korkociągu.

Spiny nie do odzyskania

DH 108 -The pocisków w kształcie przedmiotów na końcach skrzydeł są pojemniki na spadochrony anty-spin.

Jeżeli środek ciężkości samolotu znajduje się za granicą zatwierdzoną do wykonywania korkociągu, jakikolwiek korkociąg może okazać się niemożliwy do odzyskania, z wyjątkiem użycia specjalnego urządzenia do odzysku korkociągu, takiego jak spadochron odzyskujący korkociąg specjalnie zainstalowany w ogonie samolotu; lub przez zrzucenie specjalnie zainstalowanego balastu na ogonie samolotu.

Niektóre samoloty II wojny światowej były notorycznie podatne na obrót, gdy były błędnie załadowane; na przykład Bell P-39 Airacobra . P-39 był unikalną konstrukcją z silnikiem za fotelem pilota i dużym działem z przodu. Bez amunicji lub przeciwwagi w przedziale nosowym, środek ciężkości P-39 znajdował się zbyt daleko na rufie, by mógł odzyskać siły po obrocie. Radzieccy piloci przeprowadzili liczne testy P-39 i byli w stanie zademonstrować jego niebezpieczną wirującą charakterystykę.

Współczesne samoloty myśliwskie nie są odporne na zjawisko nienaprawialnych charakterystyk wirowania. Inny przykład nieodwracalnego obrotu miał miejsce w 1963 r., kiedy Chuck Yeager zasiadł za sterami hybrydy rakietowo-odrzutowej NF-104A : podczas czwartej próby ustanowienia rekordu wysokości, Yeager stracił kontrolę i wszedł w obrót, a następnie wyrzucił się i przeżył. Z drugiej strony, bombowiec Cornfield był przypadkiem, w którym wyrzucenie pilota przesunęło środek ciężkości na tyle, aby pusty teraz samolot mógł samodzielnie wyprowadzić się z obrotu i wylądować.

W specjalnie skonstruowanych samolotach akrobacyjnych spiny mogą być celowo spłaszczane poprzez zastosowanie mocy i lotek w normalnym obrocie. Doświadczane tempo rotacji jest dramatyczne i może przekraczać 400 stopni na sekundę w pozycji, która może nawet mieć nos nad horyzontem. Manewry takie należy wykonywać ze środkiem ciężkości w normalnym zakresie i po odpowiednim przeszkoleniu, z uwzględnieniem ekstremalnych sił żyroskopowych generowanych przez śmigło i wywieranych na wał korbowy. Obecny światowy rekord Guinnessa w liczbie kolejnych odwróconych płaskich obrotów wynosi 98, ustanowiony przez Spencera Sudermana 20 marca 2016 r., latającego eksperymentalnym wariantem Pittsa S-1, oznaczonym jako Sunbird S-1x. Suderman wystartował z wysokości 24500 stóp (7500 m) i odzyskał na wysokości 2000 stóp (610 m).

Projektowanie samolotów

Ze względów bezpieczeństwa wszystkie certyfikowane jednosilnikowe stałopłat , w tym certyfikowane szybowce , muszą spełniać określone kryteria dotyczące przeciągnięcia i korkociągu. Zgodne projekty zazwyczaj mają skrzydło o większym kącie natarcia u nasady skrzydła niż na końcu skrzydła, tak że nasadka skrzydła najpierw zatrzymuje się, zmniejszając dotkliwość opadania skrzydła w miejscu przeciągnięcia i być może również pozwalając lotkom pozostać nieco skutecznym do przegroda migruje na zewnątrz w kierunku końcówki skrzydła. Jedną z metod dostosowywania takiego zachowania przeciągnięcia jest znana jako wymywanie . Niektórzy projektanci samolotów rekreacyjnych dążą do opracowania samolotu, który w charakterystyczny sposób nie jest zdolny do obracania się, nawet w nieskoordynowanym przeciągu .

Niektóre samoloty zostały zaprojektowane ze stałymi szczelinami na krawędzi natarcia . Tam, gdzie szczeliny znajdują się przed lotkami, zapewniają dużą odporność na przeciągnięcie i mogą nawet uniemożliwić samolotowi zakręcenie.

Te systemy sterowania lotem niektórych szybowców i samolotów rekreacyjnych są tak zaprojektowane, że gdy porusza pilotażowe Ścisła kontrola windy do jego pełni rufowym położeniu, jak w niskim locie prędkości i lotu na wysokim kąta natarcia , spływu krawędzie obu lotek są automatycznie podniesiony nieznacznie, tak aby kąt natarcia został zmniejszony w zewnętrznych obszarach obu skrzydeł. Wymaga to zwiększenia kąta natarcia w wewnętrznych (środkowych) obszarach skrzydła i sprzyja przeciąganiu wewnętrznych obszarów na długo przed końcówkami skrzydeł.

Amerykański standard certyfikacji dla samolotów cywilnych o maksymalnej masie startowej 12500 funtów (5700 kg) jest częścią 23 Federalnych Przepisów Lotniczych , mającą zastosowanie do samolotów w kategoriach normalnych, użytkowych i akrobatycznych. Część 23, §23.221 wymaga, aby samoloty jednosilnikowe zademonstrowały wyprowadzanie z korkociągu jednoobrotowego, jeżeli celowe korkociągi są zabronione lub sześcioobrotowego korkociągu, jeżeli celowe korkociągi są zatwierdzone. Nawet duże, jednosilnikowe samoloty przewożące pasażerów, takie jak Cessna Caravan, muszą zostać poddane jednoobrotowemu obrotowi przez pilota testowego i wielokrotnie udowodnione, że odzyskują siły w ciągu nie więcej niż jednego dodatkowego obrotu. W przypadku niewielkiej liczby typów samolotów FAA dokonała ustalenia równoważnego poziomu bezpieczeństwa (ELOS), dzięki czemu demonstracja korkociągu w jednym zakręcie nie jest konieczna. Na przykład zostało to zrobione z Cessna Corvalis i Cirrus SR20/22 . Pomyślne zademonstrowanie jednoobrotowego korkociągu nie powoduje, że samolot jest dopuszczony do celowego korkociągu. Aby samolot został zatwierdzony do celowego zakręcenia, pilot testowy musi wielokrotnie poddawać go kręceniu trwającemu sześć obrotów, a następnie zademonstrować wyprowadzanie w ciągu półtora dodatkowego obrotu. Testowanie rotacji jest potencjalnie niebezpiecznym ćwiczeniem, a samolot testowy musi być wyposażony w urządzenie do odzyskiwania rotacji, takie jak spadochron ogonowy, odrzucany balast lub jakąś metodę szybkiego przesuwania środka ciężkości do przodu.

Samoloty rolnicze są zazwyczaj certyfikowane w kategorii normalnej przy umiarkowanej wadze. W przypadku samolotów jednosilnikowych wymaga to udanej demonstracji obrotu w jednym obrocie. Jednak przy pełnym zbiorniku rolniczym samoloty te nie są przeznaczone do wirowania, a odzyskanie jest mało prawdopodobne. Z tego powodu, przy masie powyżej maksymalnej dla normalnej kategorii, samoloty te nie są poddawane próbom korkociągu i w konsekwencji mogą być certyfikowane tylko w kategorii ograniczonej. Jako przykład samolotu rolniczego patrz seria Cessna AG .

Zestaw do wirowania

Aby niektóre szybowce mogły swobodnie obracać się w celach szkoleniowych lub pokazowych, u producenta dostępny jest zestaw do obracania szybowców .

Wiele samolotów szkolnych może wydawać się odpornych na wchodzenie w korkociąg, chociaż niektóre są celowo zaprojektowane i certyfikowane do korkociągów. Dobrze znanym przykładem samolotu zaprojektowanego do łatwego obracania się jest Piper Tomahawk , który jest certyfikowany do wykonywania obrotów, chociaż charakterystyka wirowania Piper Tomahawk pozostaje kontrowersyjna. Samoloty, które nie są certyfikowane do korkociągów, mogą być trudne lub niemożliwe do odzyskania, gdy korkociąg przekroczy standard certyfikacji jednoobrotowej.

Chociaż wirowanie zostało usunięte z większości programów nauczania w locie, niektóre kraje nadal wymagają szkolenia w locie w zakresie odzyskiwania korkociągu. Stany Zjednoczone wymagają szkolenia z wirowania dla kandydatów na instruktorów lotnictwa cywilnego i pilotów wojskowych. Obrót występuje tylko po przeciągnięciu , więc FAA kładzie nacisk na szkolenie pilotów w zakresie rozpoznawania przeciągnięcia, zapobiegania i wyprowadzania jako sposobu na zmniejszenie liczby wypadków spowodowanych niezamierzonymi przeciągnięciami lub korkociągami.

Obrót jest często onieśmielający dla niewtajemniczonych, jednak wielu pilotów przeszkolonych we wprowadzaniu i wyprowadzaniu z korkociągu odkrywa, że ​​to doświadczenie buduje świadomość i pewność siebie. Podczas korkociągu pasażerowie samolotu odczuwają jedynie zmniejszoną grawitację podczas fazy wchodzenia, a następnie doświadczają normalnej grawitacji, z wyjątkiem tego, że ekstremalne położenie dziobu w dół powoduje wypychanie pasażerów do przodu w kierunku ich uprzęży. Szybka rotacja w połączeniu z postawą noskiem w dół daje efekt wizualny zwany przepływem gruntu, który może być dezorientujący.

Procedura wyprowadzania z korkociągu wymaga użycia steru w celu zatrzymania obrotu, następnie steru wysokości w celu zmniejszenia kąta natarcia, aby zatrzymać przeciągnięcie, a następnie wyjścia z nurkowania bez przekraczania maksymalnej dozwolonej prędkości ( VNE ) lub maksymalnego przeciążenia . Maksymalne obciążenie G dla lekkiego samolotu w normalnej kategorii wynosi zwykle 3,8 G. Dla lekkiego samolotu w kategorii akrobatycznej zwykle wynosi co najmniej 6 G.

Zobacz też

Bibliografia

Źródła

Zewnętrzne linki