WikiDer > Питч-ап

Pitch-up
Me 163 имел планки для контроля нагрузки по размаху. Их легче увидеть вверху изображения.

В аэродинамика, подача - это неуправляемое вращение самолета носом вверх. Это нежелательная характеристика, которая наблюдалась в основном у экспериментальных самолетов со стреловидным крылом при высоких дозвуковых числах Маха или большом угле атаки.[1]

История

Проблемы с питч-апом впервые были замечены на испытательных высокоскоростных самолетах со стреловидным крылом. Это была обычная проблема на Дуглас Скайрокет, который широко использовался для проверки проблемы.

Прежде чем феномен тангажа был хорошо понят, он преследовал все ранние самолеты со стреловидным крылом. в F-100 Супер Сабля он даже получил собственное название - танец с саблями. В самолетах с высоко расположенным хвостовым оперением, например F-101 Вуду, восстановление было особенно затруднено, потому что хвостовое оперение было помещено непосредственно в след крыла во время подъема по тангажу, что привело к глубокий стойло (хотя T-образный хвост изначально был предназначен для предотвращения запуска тангажа). Развертывание тормозного парашюта и значительная высота над землей были важны для шанса на восстановление.

Описание

У МиГ-17 крыло выдвигается вперед, чтобы центр давления находился рядом с точкой равновесия самолета. Для управления расходом по диапазону в него включены видные заборы крыла.

Крылья создают распределение давления на своей верхней и нижней поверхности, которое создает единую силу, действующую в точке, известной как "центр давления"или CoP, который обычно расположен между и ½ пути назад от передний край. Эта сила, направленная вверх и назад, заменяется эквивалентной парой сил, называемой подъемной силой и сопротивлением. Продольное положение, в котором действуют эти силы, и величина сил изменяются в зависимости от угол атаки. Кроме того, переменный момент тангажа существует для любого места действия силы, кроме CoP. Эти изменения приводят к требованию подрезать летательного аппарата при изменении настроек скорости или мощности.[2]

Еще одно важное соображение при проектировании самолета - это векторное сложение всех весовых коэффициентов частей самолета, включая крыло. Это тоже можно свести к одному весовому члену, действующему в какой-то момент вдоль продольная ось самолета "центр гравитации", или CoG. Если крыло расположено так, что его CoP находится рядом с CoG для самолета, в горизонтальном полете крыло будет поднимать самолет прямо вверх. Это уменьшает любые чистые силы, толкающие самолет вверх или вниз, но по ряду причин две точки обычно немного разделены и небольшое количество силы от поверхности управления полетом используется, чтобы уравновесить это.[2]

Такая же базовая компоновка желательна и для самолета со стреловидным крылом. На обычном прямоугольном крыле CoP встречает самолет в точке хорды, идущей прямо от корня. Хотя тот же анализ покажет центр точки давления для стреловидного крыла, его расположение может быть значительно позади передней кромки. измеряется у основания крыла. Для форм в плане с большой стреловидностью ПС может находиться за задний край корня крыла, требуя, чтобы крыло встречалось с самолетом, казалось бы, далеко вперед.[3]

В случае стреловидного крыла изменения КП с углом атаки могут быть увеличены.[4]

Внедрение стреловидных крыльев также произошло во время перехода к более коническим конструкциям. Хотя давно было известно, что эллиптическая форма в плане "идеальна" из индуцированное сопротивление Было также замечено, что линейная конусность крыла имела почти такой же эффект, но была легче. Исследования во время войны[5] привело к широкому распространению конусности, особенно в послевоенное время. Однако с самого начала было замечено, что такие конструкции имеют неблагоприятные характеристики стойла; поскольку наконечники были более нагружены на больших углах атаки, они действовали ближе к точке сваливания.

Хотя этот эффект был неблагоприятным для обычного самолета с прямым крылом, для конструкции со стреловидным крылом он имел неожиданные и опасные результаты. Когда законцовка сваливается на стреловидном крыле, центр давления, средняя точка подъема крыла в целом, перемещается вперед. Это потому, что секция, по-прежнему генерирующая значительную подъемную силу, находится дальше вперед. Это вызывает дополнительную силу поднятия носа, увеличивая угол атаки и вызывая срыв большей площади наконечника. Это может привести к цепной реакции, вызывающей резкую качку самолета носом вверх.

Этот эффект впервые был замечен в Дуглас D-558-2 Skyrocket в августе 1949 года, когда поворот на 0,6 G внезапно вышел из-под контроля до 6 G. Это не было полностью удивительным; эффект был замечен ранее в аэродинамическая труба симуляции.[4] Эти эффекты можно увидеть на любой скорости; в Skyrocket они возникли в основном в трансзвуковом (критерии Вейля-Грея), но с более сильно заостренными и сужающимися формами в плане, как на Североамериканский F-100 Super Sabreэффект был обычным и на низких скоростях (граница Ферлонга-МакХью), когда самолет летел с большими углами атаки, чтобы поддерживать подъемную силу на низких скоростях.[6]

Кроме того, стреловидные крылья имеют тенденцию создавать поток по размаху пограничный слой, заставляя часть воздушного потока перемещаться «вбок» вдоль крыла. Это происходит по всей длине крыла, но по мере движения к вершине боковой поток увеличивается, поскольку он включает в себя как вклад крыла в этой точке, так и поток по размаху из точек, расположенных ближе к корню. Этот эффект требует времени, чтобы нарастать, на более высоких скоростях поток, связанный с размахом, имеет тенденцию уноситься с задней части крыла, прежде чем он успеет стать серьезным. Однако на более низких скоростях это может привести к значительному накоплению пограничный слой на законцовке крыла, что усугубляет проблемы, указанные выше.[7]

Наконец, хотя это напрямую не связано с указанными выше эффектами, в раннем возрасте реактивных двигателей было обычным делом использовать Т-образный хвост конструкции, чтобы аэродинамические поверхности не попадали в зону реактивного двигателя. В этом случае событие по тангажу может вызвать турбулентный поток воздуха за крылом через горизонтальный стабилизатор, что затрудняет или делает невозможным приложение давления носовой части вниз для противодействия крену. Самолеты с низко расположенным хвостовым оперением не пострадали от этого эффекта и фактически улучшили свои возможности управления, поскольку след крыла пересекал поверхности управления, пролетая над ними. Однако этого не всегда было достаточно, чтобы исправить проблему; F-86 продолжал страдать от подъема по тангажу, несмотря на увеличивающееся давление носовой части вниз от поверхностей оперения.[8]

Смягчение

Вымывание хорошо виден на этом изображении CF-18 Hornet. Обратите внимание на угол наклона ракеты Sidewinder на планке законцовки крыла по сравнению с углом атаки фюзеляжа.

Поскольку основные причины проблемы с подъемом тангажа связаны с потоком по размаху и большей нагрузкой на наконечники, меры по решению этих проблем могут устранить проблему. В ранних проектах они, как правило, были «надстройками» к обычному крылу в плане, но в современных конструкциях это часть общей конструкции крыла и обычно контролируется с помощью существующих высотные устройства.

Первая известная попытка решить эти проблемы была предпринята на платформе Douglas Skyrocket, где они были впервые замечены. Это приняло форму серии генераторы вихрей добавлен к внешним частям крыла, разбивая пограничный слой. Однако на практике оказалось, что это практически не действует. Тем не менее подобное решение было предпринято на Боинг B-47 Stratojet где он оказался значительно более эффективным. Возможно, этому способствовало наличие гондольные двигатели, чьи вертикальные опоры служили преградой на пути потока.

Более распространенные решения проблемы потока по размаху - использование крыло ограждения или соответствующая зубчатая выемка на передней кромке крыла. Это нарушает поток и перенаправляет его назад, в то же время вызывая накопление застойного воздуха внутри, что снижает точку срыва. Это действительно влияет на общий воздушный поток на крыле и обычно не используется при слабой стреловидности.

Чтобы решить проблемы, связанные с нагрузкой по размаху, использовались более разнообразные методы, включая специальные планки или закрылки, использование вымывание или автоматизированный контроль элероны. Необычное решение примерили на XF-91 Thunderceptor Опытный образец истребителя должен был сделать законцовки крыла более широкими. аккорд чем корни крыльев. Идея заключалась в том, чтобы повысить эффективность законцовки крыла и заставить сначала срываться корни крыла.

Угол атаки датчики на самолете также могут определять, когда угол атаки приближается к положению, которое, как известно, приводит к повышению тангажа, и активировать такие устройства, как шейкер для палочек чтобы предупредить пилота, а толкатель палок который подавляет пилота и переводит нос самолета на более безопасный угол атаки. Твист или вымывание встроенные в законцовки крыла также могут уменьшить тангаж. Фактически, угол атаки на законцовке крыла становится меньше, чем где-либо на крыле, а это означает, что внутренние части крыла заглохнут первыми.

Часто используемым решением для повышения тангажа в современных боевых самолетах является использование контр-утка.[9] Еще одно современное решение по продвижению тангажа - использование ламелей. Когда предкрылки выдвигаются, они увеличивают развал крыла и увеличивают максимальную коэффициент подъема.[10]

Pitch-up также возможен в самолетах с крыло прямой стреловидности как используется на Грумман Х-29. У крыльев с прямой стреловидностью поток по размаху направлен внутрь, в результате чего корень крыла сваливается перед законцовкой крыла. Хотя на первый взгляд может показаться, что это вызовет смолу.вниз проблемы, крайнее заднее крепление крыла означает, что когда корень сваливается, подъемник движется вперед, к концам.

Танец с саблями

Когда стреловидное крыло начинает срываться, наиболее удаленные части имеют тенденцию срываться первыми. Поскольку эти порции отстают от центр давления, общая подъемная сила перемещается вперед, поднимая нос самолета вверх. Это приводит к более высокому угол атаки и вызывает срыв большей части крыла, что усугубляет проблему. Пилот часто теряет управление, что приводит к летальному исходу на малой высоте из-за того, что у пилота не было достаточно времени, чтобы восстановить управление или выбросить прежде, чем упасть на землю. Большое количество самолетов было потеряно из-за этого явления во время приземления, в результате чего они упали на взлетно-посадочную полосу, часто в огне.

Одним из самых громких инцидентов стала потеря F-100C-20-NA. Супер Сабля 54-1907 и его пилот при попытке аварийной посадки в Эдвардс AFB, Калифорния 10 января 1956 года. Случайно именно этот инцидент был подробно зафиксирован на Пленка 16 мм с помощью камер, настроенных для освещения несвязанного теста. Пилот отчаянно пытался восстановить управление из-за неправильной техники приземления,[11] наконец, крен и рыскание вправо, прежде чем удариться о землю с фюзеляжем, повернутым примерно на 90 градусов к линии полета. Андерсон, 1993 г.[12] заявляет, что F-100 был заметно слабее в свое время и имел очень ярко выраженные "обратные" тенденции, если воздушной скорости позволяли слишком сильно снижаться.

Совершенно новый F-100C пилотировал лейтенант Барти Р. Брукс, уроженец Марта, Оклахома и Техас A&M выпускник 1708-го перегонного крыла отряда № 12, Келли AFB, Техас. Самолет был одним из трех, доставленных из Северной Америки. Палмдейл посадить Джордж AFB, Калифорния, но ось шарнира передней опоры вышла из строя, позволяя колесу вращаться наугад, поэтому он направился к Эдвардсу, у которого взлетно-посадочная полоса была длиннее.[13] На подходе, на большом угле атаки, истребитель вышел за пределы своего диапазона полета и, слишком далеко в состоянии сваливания, потерял управление по курсу со смертельным исходом. Эти сцены были вставлены в фильм Охотники, в главных ролях Роберт Митчам и Роберт Вагнер, в кино Х-15 с актером Чарльз Бронсон играя пилота, и в фильме, снятом по телевидению Красный флаг: лучшая игра, хотя в Охотники И в Красный флаг: лучшая игра, предположительно представленные самолеты были соответственно F-86 и F-5E.[14] Этот инцидент был также отмечен в песне пилота-истребителя "Give Me Operations" (на мелодию песни "Как тебя звали в Штатах?"):[15]

"Не давайте мне One-Double-Oh
Чтобы сражаться с дружественным или врагом
Этот старый танец с саблями
Сделал мне дерьмо в штаны
Не давайте мне One-Double-Oh ".[13][16][17]

Смотрите также

Ссылки и примечания

  1. ^ https://archive.org/details/TheCambridgeAerospaceDictionary/mode/2up/search/cambridge+aerospace+dictionary+gunston?q=cambridge+aerospace+dictionary+gunston
  2. ^ а б Ион Паращивою, «Дозвуковая аэродинамика», Presses inter Polytechnique, 2003, §1.9
  3. ^ Малькольм Абзуг и Юджин Ларраби, «Устойчивость и управление самолетом», Cambridge University Press, 2005, стр. 179
  4. ^ а б Малькольм Абзуг и Юджин Ларраби, «Устойчивость и управление самолетом», Cambridge University Press, 2005, стр. 177
  5. ^ Истман Джейкобс, «Конические крылья, заклинивание наконечника и предварительные результаты испытаний откидной створки», НАКА, 13 мая 1947 г.
  6. ^ Кеннет Шпрееманн, «Руководство по проектированию для оценки и исследования питч-апов при высоких дозвуковых скоростях, возможных ограничений из-за вариаций соотношения сторон крыла»[постоянная мертвая ссылка], NASA ™ X-26, 1959, стр. 5
  7. ^ Малькольм Абзуг и Юджин Ларраби, «Устойчивость и управление самолетом», Cambridge University Press, 2005, стр. 174
  8. ^ Малькольм Абзуг и Юджин Ларраби, «Устойчивость и управление самолетом», Cambridge University Press, 2005, стр. 178
  9. ^ Реймер, Дэниел П. (1989), Дизайн самолета: концептуальный подход, Раздел 4.5 - Геометрия и расположение хвоста. Американский институт аэронавтики и астронавтики, Вашингтон, округ Колумбия. ISBN 0-930403-51-7
  10. ^ Клэнси, Л.Дж. (1975), Аэродинамика, Раздел 6.9
  11. ^ http://www.sabredance.net/officialaccidentreport.htm
  12. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-07-17. Получено 2017-11-04.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  13. ^ а б Смертельный танец с саблями
  14. ^ Танец с саблями
  15. ^ Айвз, Берл, "Сборник песен Берла Айвза", Ballantine Books, Inc., Нью-Йорк, ноябрь 1953 г., стр. 240.
  16. ^ Mudcat.org: как твое имя в штатах
  17. ^ The Unhymnal - Неофициальный песенник групп Университета Клемсона, редактировать около 1967 года, Университет Клемсона, Клемсон, Южная Каролина.

Библиография