4.6.1 Siły w zakrętach #

Gdyby samolot był oglądany w locie na poziomie prostym i poziomym z przodu [Figure 4-28], a jeśli siły działające na statek powietrzny

Można było zobaczyć, uniesienie i ciężar byłyby oczywiste: dwie siły. Gdyby samolot znajdował się w banku, byłoby oczywiste, że winda nie działała bezpośrednio naprzeciwko ciężaru, a teraz działa w kierunku banku. Podstawowa prawda o zakrętach: gdy samolot przechyla się, podnoszenie działa do wewnątrz w kierunku środka zakrętu, a także w górę.

Pierwsze prawo ruchu Newtona, prawo bezwładności, stwierdza, że obiekt spoczynkowy lub poruszający się w linii prostej pozostaje w spoczynku lub nadal porusza się w linii prostej, dopóki nie zostanie zastosowany przez jakąś inną siłę. Samolot, jak każdy poruszający się obiekt, wymaga siły bocznej, aby się skręcać. W normalnym zakręcie siła ta jest zasilana przez przechylenie samolotu, tak aby winda była wywierana zarówno do wewnątrz, jak i do góry. Siła podnoszenia podczas skrętu jest podzielona na dwa elementy pod kątem prostym względem siebie. Jeden element, który działa pionowo i przeciwnie do ciężaru (grawitacji), nazywany jest „pionowym elementem podnoszenia”. Drugi, który działa poziomo w kierunku środka skrętu, nazywany jest „poziomą częścią siły nośnej” lub siłą dośrodkową. Komponent poziomy podnośnika to siła, która ciągnie samolot z prostej ścieżki lotu, aby go skręcić. Siła odśrodkowa jest „równą i przeciwną reakcją” statku powietrznego na zmianę kierunku i działa równą i przeciwną do poziomej składowej nośnej. To wyjaśnia, dlaczego w prawidłowo wykonanym zakręcie siła, która obraca statek powietrzny, nie jest dostarczana przez ster. Ster służy do korygowania dowolnego odchylenia między prostą ścieżką nosa i ogona samolotu. Dobrym zakrętem jest taki, w którym nos i ogon samolotu podążają tą samą ścieżką. Jeśli żaden ster nie zostanie użyty w zakręcie, nos samolotu odchyla się na zewnątrz zakrętu. Ster służy do przywrócenia nosa do względnego wiatru.

Samolot nie jest sterowany jak łódź lub samochód. Aby statek powietrzny mógł się skręcić, musi być przechowany. Jeśli nie jest nachylony, nie ma dostępnej siły, która spowodowałaby odchylenie się od prostej ścieżki lotu. I odwrotnie, gdy samolot jest przechylony, obraca się, pod warunkiem, że nie prześlizguje się do wnętrza zakrętu.

Dobra kontrola kierunkowa opiera się na fakcie, że statek powietrzny próbuje skręcić za każdym razem, gdy jest przechylony. Piloci powinni pamiętać o tym fakcie podczas próby utrzymania samolotu w locie prosto i na poziomie.

Samo przechylenie samolotu w zakręt nie powoduje zmian w całkowitej ilości opracowanego dźwigu. Ponieważ podnośnik w czasie banku jest podzielony na elementy pionowe i poziome, zmniejsza się ilość podnoszenia przeciwstawiającego się grawitacji i podtrzymującej ciężar samolotu. W konsekwencji samolot traci wysokość, chyba że zostanie utworzony dodatkowy wind. Odbywa się to poprzez zwiększenie AOA, aż pionowa składowa podnośnika będzie ponownie równa ciężarowi. Ponieważ pionowa składowa podnoszenia maleje wraz ze wzrostem kąta nachylenia, AOA musi być stopniowo zwiększane, aby uzyskać wystarczającą pionową siłę podnoszenia, aby utrzymać wagę samolotu. Ważnym faktem, aby piloci pamiętali podczas wykonywania stałych zakrętów na wysokości, jest to, że pionowa składowa podnośnika musi być równa ciężarowi, aby utrzymać wysokość.

Przy danej prędkości lotu szybkość, z jaką skręca statek powietrzny, zależy od wielkości elementu poziomego podnoszenia. Stwierdzono, że pozioma składowa podnoszenia jest proporcjonalna do kąta przechylenia, to znaczy odpowiednio wzrasta lub zmniejsza się wraz ze wzrostem lub zmniejszeniem kąta przechylenia. Wraz ze wzrostem kąta przechylenia wzrasta pozioma składowa nośna, zwiększając w ten sposób zgnilizna. W związku z tym przy dowolnej prędkości lotu ROT można kontrolować, regulując kąt przechylenia.

Aby zapewnić pionową składową podnośnika wystarczającą do utrzymania wysokości w zakręcie poziomym, wymagany jest wzrost AOA. Ponieważ opór płata jest wprost proporcjonalny do jego AOA, opór indukowany wzrasta wraz ze wzrostem siły nośnej. To z kolei powoduje utratę prędkości lotu proporcjonalnie do kąta przechylenia. Mały kąt przechylenia powoduje niewielkie zmniejszenie prędkości, podczas gdy duży kąt przechyłowy powoduje duże zmniejszenie prędkości. Dodatkowy ciąg (moc) musi być

Stosowany, aby zapobiec redukcji prędkości lotu w zwojach poziomu. Wymagana ilość dodatkowego ciągu jest proporcjonalna do kąta przechylenia.

Aby zrekompensować dodatkowy lift, co spowodowałoby zwiększenie prędkości podczas skrętu, należy zmniejszyć AOA lub zwiększyć kąt przechylenia, jeśli ma być utrzymana stała wysokość. Jeśli kąt przechylenia jest utrzymywany na stałym poziomie, a AOA zmniejszy się, zgnilizna maleje. Aby utrzymać stałą zgnilność wraz ze wzrostem prędkości lotu, AOA musi pozostać stały, a kąt przechylenia wzrasta.

Wzrost prędkości lotu powoduje wzrost promienia skrętu, a siła odśrodkowa jest wprost proporcjonalna do promienia skrętu. W prawidłowo wykonanym zakręcie element poziomy podnośnika musi być dokładnie równy i przeciwny do siły odśrodkowej. W miarę zwiększania prędkości w zakrętach o stałym tempie, promień zakrętu wzrasta. Ten wzrost promienia zakrętu powoduje wzrost siły odśrodkowej, który musi być zrównoważony wzrostem poziomej składowej nośnej, którą można zwiększyć tylko poprzez zwiększenie kąta przechylenia.

W zakrętach poślizgu samolot nie skręca z odpowiednim dla używanego brzegu, ponieważ statek powietrzny jest odchylony na zewnątrz toru lotu skrętu. Samolot jest zbyt duży dla zgnilizny, więc poziomy element nośny jest większy niż siła odśrodkowa. [Figure 4-29] Równowaga między elementem nośnym poziomym a siłą odśrodkową jest przywracana poprzez zmniejszenie brzegu, zwiększenie zgnilizny lub kombinację dwóch zmian.

Skręt w poślizgu wynika z nadmiaru siły odśrodkowej nad poziomym elementem podnoszenia, ciągnąc samolot na zewnątrz zakrętu. Zgnilizna jest zbyt duża dla kąta przechylenia. Korekta zakrętu poślizgu wiąże się zatem z zmniejszeniem zgnilizny, wzrostem banku lub kombinacją dwóch zmian.

Aby utrzymać daną zgnilicę, kąt przechylenia musi być zmieniany wraz z prędkością lotu. Staje się to szczególnie ważne w przypadku szybkich statków powietrznych. Na przykład, z prędkością 400 mil na godzinę (mph), statek powietrzny musi być przechylony około 44°, aby wykonać skręt o standardowym obrocie (3° na sekundę). Pod tym kątem przechylenia tylko około 79 procent podnoszenia samolotu stanowi pionową komponentę podnośnika. Powoduje to utratę wysokości, chyba że AOA jest wystarczająco zwiększona, aby zrekompensować utratę pionowego podnoszenia.

4.6.2 Siły w podjazdach #

Ze względów praktycznych podnoszenie skrzydeł w stanie ustalonym Normalne wznoszenie jest takie samo, jak w locie na poziomie ustalonym przy tej samej prędkości. Chociaż tor lotu zmieniał się po ustaleniu wznoszenia, AOA skrzydła w odniesieniu do nachylonej ścieżki lotu powraca do praktycznie tych samych wartości, co podnośnik. Następuje początkowa chwilowa zmiana, jak pokazano na rysunku 4-30. Podczas przejścia z lotu na wzniesieniu na wzniesieniu do wznoszenia następuje zmiana podnoszenia, gdy po raz pierwszy zostanie zastosowane ciśnienie tylnej windy. Podniesienie nosa samolotu zwiększa AOA i chwilowo zwiększa podnoszenie. Windykacja w tym momencie jest teraz większa niż waga i rozpoczyna wspinaczkę samolotu. Po ustabilizowaniu ścieżki lotu na nachyleniu w górę, AOA i Lift ponownie powracają do około poziomowych wartości lotu.

Jeśli wjazd zostanie wprowadzony bez zmiany ustawienia mocy, prędkość lotu stopniowo się zmniejsza, ponieważ ciąg wymagany do utrzymania danej prędkości lotu poziomego jest niewystarczający, aby utrzymać tę samą prędkość w podjeździe. Gdy tor lotu jest nachylony w górę, składnik masy samolotu działa w tym samym kierunku i równolegle do całkowitego oporu statku powietrznego, zwiększając w ten sposób całkowity efektywny opór. W konsekwencji całkowity opór jest większy niż moc, a prędkość lotu spada. Zmniejszenie prędkości lotu stopniowo skutkuje odpowiednim spadkiem oporu, aż całkowity opór (w tym składowa ciężaru działająca w tym samym kierunku) równa się ciągu. [Figure 4-31] Ze względu na pęd, zmiana prędkości lotu jest stopniowa, różni się znacznie w zależności od wielkości samolotu, wagi, całkowitego oporu i innych czynników. W konsekwencji całkowity opór jest większy niż ciąg, a prędkość lotu spada.

Ogólnie rzecz biorąc, siły nacisku i oporu, podnoszenia i ciężaru ponownie stają się zrównoważone, gdy prędkość lotu ustabilizuje się, ale przy wartości niższej niż podczas lotu na poziomie prostym przy tym samym ustawieniu mocy. Ponieważ waga samolotu działa nie tylko w dół, ale także do tyłu z oporem podczas wznoszenia, wymagana jest dodatkowa moc, aby utrzymać taką samą prędkość lotu, jak w locie poziomym. Ilość mocy zależy od kąta wznoszenia. Gdy wzniesienie jest ustalone na tyle strome, że dostępna jest niewystarczająca moc, następuje wolniejsza prędkość.

Ciąg wymagany do stabilizowanego wznoszenia jest równy oporowi plus pewien procent wagi zależny od kąta wznoszenia. Na przykład wzniesienie o 10° wymagałoby pchnięcia, aby wyrównać opór plus 17 procent wagi. Wspinanie się prosto w górę wymagałoby pchnięcia, aby dorównać całej wadze i oporu. Dlatego kąt wznoszenia dla wydajności wznoszenia zależy od ilości nadmiaru mocy dostępnej do pokonania części wagi. Zwróć uwagę, że samoloty są w stanie wytrzymać wspinaczkę z powodu nadmiernego ciągu. Gdy nadmierny ciąg zniknie, samolot nie jest już w stanie się wspinać. W tym momencie samolot osiągnął swój „absolutny pułap”.

4.6.3 Siły w zjazdach #

Podobnie jak podczas podjazdów, siły działające na samolot przechodzą wyraźne zmiany, gdy zejście jest wjeżdżane z lotu na poziomie prostym i poziomym. W poniższym przykładzie statek powietrzny opada z taką samą mocą, jak w locie na poziomie prostym i poziomym.

Ponieważ nacisk do przodu jest przyłożony do jarzma sterującego, aby zainicjować zniżanie, AOA jest chwilowo zmniejszone. Początkowo pęd samolotu powoduje, że statek powietrzny na krótko porusza się wzdłuż tej samej ścieżki lotu. W tej chwili AOA zmniejsza się, powodując zmniejszenie całkowitego podnoszenia. Ponieważ ciężar jest teraz większy niż winda, samolot zaczyna opadać. Jednocześnie ścieżka lotu przechodzi od poziomu do malejącej ścieżki lotu. Nie należy mylić redukcji dźwigu z niemożnością wygenerowania wystarczającej siły nośnej, aby utrzymać lot poziomy. Ścieżka lotu jest manipulowana z dostępnym ciągiem w rezerwie i z windą.

Aby zejść z tą samą prędkością, jaką stosowano w locie na poziomie prostym i poziomym, moc musi być zmniejszona podczas wchodzenia zjazdu. Składnik ciężaru działający do przodu wzdłuż ścieżki lotu wzrasta wraz ze wzrostem kąta szybkości opadania i odwrotnie, wraz ze zmniejszaniem się kąta szybkości opadania. Składnik ciężaru działający do przodu wzdłuż ścieżki lotu wzrasta wraz ze wzrostem kąta szybkości opadania i odwrotnie, wraz ze zmniejszaniem się kąta szybkości opadania.