Недавно на офф. форуме БзС подняли интересный вопрос: а почему в нарождающемся симе на ЛаГГе можно разогнаться в пикировании до 550 км/ч под углом вплоть до 80 град и безболезненно выйти из него с потерей высоты не превышающей 250 метров, хотя в РЛЭ черным по белому написано: "При пикировании под углом 60 град и достижении скорости 600 км/час по прибору самолет при выводе теряет 1400 метров высоты"?
Ответ со стороны разработчиков последовал незамедлительно: "Я Смотрю тут прям фестиваль воинствующего невежества... ФМ лага финальная, именно так он и должен летать." (c) Han.
Через некоторое время было выдано "расчетное обоснование": Ну да, таки выходит за 250мПо прикидке на бумажке - это 9..10 же.
И объяснение нестыковки поведения модели самолета с РЛЭ: "Так что с самолетом все ок, просто довольно крутой летчик у нас, но вы же тут все крутые собрались."
Действительно, если посчитать потребный радиус кривизны траектории для выхода самолета из пикирования при вышеупомянутых условиях, то
r = V^2/(g*(ny - cos(θ/2))) Аэродинамика и динамика полета маневренных самолетов. Лысенко. стр. 433.
Подставляем заданные значения и получаем:
r = 153^2 / (9,8 * (10 - 0,866) = 262 метра.
Действительно, совсем даже не 1400. Но может быть, у летчика не хватит сил для того, чтобы на такой скорости взять полностью ручку на себя?
Посчитаем усилие на ручке:
Известно, что потребный момент для поворота руля высоты рассчитывается по формуле:
Mш = mш * Sв * bв * qг.о.
Где:
Мш - потребный момент для поворота руля высоты (шарнирный момент)
mш - безразмерный коэффициент шарнирного момента
Sв - площадь руля высоты
bв - средняя аэродинамическая хорда руля высоты
qг.о. - скоростной напор воздуха, набегающий на горизонтальное оперение.
Найдем необходимые значения:
В Техническом Описании ЛаГГа на стр. 13 дана площадь руля высоты:
Sв = 1,46 м^2
Там же указана хорда руля высоты: 0,540 м. Но нам нужна средняя хорда. Учитывая то, что руль высоты на ЛаГГе имеет эллипсообразную форму, найдем среднюю хорду руля высоты как среднюю хорду эллипсообразного крыла, умножив значение хорды на эмпирический коэффициент для расчета средней хорды эллипсообразного крыла = 0,85 (Справочник авиаконструктора. ЦАГИ. 1937, стр. 371), тогда:
bв = 0,85 * 0,54 = 0,46 м.
Скоростной напор определяется по известной формуле, как 1/2 от произведения плотности воздуха на квадрат скорости потока:
qг.о. = 153^2/16 = 1463 кг/м^2
Осталось посчитать самое главное - коэффициент шарнирного момента. В общем виде этот коэффициент зависит в свою очередь от четырех коэффициентов, учитывающих влияние угла установки стабилизатора, положения руля высоты, сервокомпенсатора и триммера (если они есть). Для простоты дела предположим, что самолет у нас оттримирован и усилие на ручке (шарнирный момент) во время пикирования у нас равно 0. Тогда при изменении положения руля высоты величина шарнирного момента будет полностью определятся только значением коэффициента, учитывающего положение руля высоты. Обычно его величина определяется продувками в аэродинамической трубе, но существуют и различные эмпирические формулы для прикидочного расчета, например:
mр = 0,14 * (1 - 6,5 * (Sо.к./Sв)^3/2) * aг.о. Продольная устойчивость и управляемость самолета. Остославский. 1951. стр. 149
Где:
Sо.к. - площадь осевой аэродинамической компенсации руля высоты
Sв - площадь руля высоты
аг.о. - производная аэродинамической подъемной силы руля высоты, для симметричных профилей, обычно используемых для рулей высоты = 0,06
Интересно отметить тот факт, что на ЛаГГе полностью отсутствует какая бы то ни было аэродинамическая компенсация усилий на руле высоты, поэтому Sо.к./Sв = 0 и коэффициент шарнирного момента для оттриммированного самолета определяется просто выражением:
мш = mр * δ = 0,14 * 0,06 * δ = 0,0084 * δ
Где:
δ - угол отклонения руля высоты от положения "по потоку".
В результате шарнирный момент руля высоты для оттриммированного ЛаГГа, летящего на скорости 550 км/ч вблизи земли будет равен:
Мш = mш * Sв * bв * qг.о. = 0,0084 * 1,46 м^2 * 0,46 м * 1463 кг/м^2 * δ = 8 кг*м * δ
Таким образом, для того, чтобы повернуть руль высоты ЛаГГа при заданных условиях полета, к нему необходимо приложить момент, равный 8 кг*м на каждый градус поворота руля.
Длина ручки управления самолетом ЛаГГа исходя из иллюстрации в Техническом Описании составляет примерно 750 мм (от оси вращения до точки приложения усилий летчиком). Длина рычага от оси вращения ручки до точки соединения с жесткой тягой примерно равна длине рычага, закрепленного на руле высоты и составляет 260-280 мм. Таким образом передаточное отношение системы управления (отношение момента, прикладываемого летчиком к ручке, к моменту, прикладываемого к рулю высоты) приблизительно равно 750 / 270 = 2,7.
Таким образом, чтобы отклонить РуС оттриммированного ЛаГГа, пикирующего на скорости 550 км/ч у земли, скажем, на 10 градусов, летчик должен приложить к ручке момент, равный 8 * 10 / 2,7 = 30 кг*м.
А с учетом того, что длина ручки составляет не один метр, а 750 мм, летчик должен приложить к ручке усилие 30 * 1,33 = 40 кг.
Физически крепкий человек, конечно, сможет потянуть на себя ручку с таким усилием, но эта величина дает хорошее представление о пилотировании ЛаГГа на высоких скоростях.
Итак, для того, чтобы наш самолет вышел из пикирования с потерей высоты 250 метров, казалось бы все условия выполняются - и самолет не развалится от перегрузки и ручку от самолета летчик не оторвет (хотя придется ему, конечно, несладко). Откуда же тогда в РЛЭ берется 1400 метров потери высоты?
Ответ на этот вопрос, собственно говоря, содержится в самом РЛЭ, в котором просто требуется "Выводить самолет из пикирования ПЛАВНО".
Ответ на вопрос "А почему плавно?" содержится в следующих же строках:
108. Самопроизвольный срыв самолета в штопор во всех случаях происходит из-за ошибки в технике пилотирования: при перетягивании ручки на себя на любом режиме полета (особенно на вираже и ПРИ ЭНЕРГИЧНОМ ВЫВОДЕ САМОЛЕТА ИЗ ПИКИРОВАНИЯ).
Отсюда можно сделать вывод, что "1400 метров потери высоты на выходе из пикирования по РЛЭ" вызваны вовсе не стремлением авторов РЛЭ уберечь пилота от обременительных перегрузок, а вполне конкретной особенностью данного самолета, выражающейся в самопроизвольном срыве в штопор при попытке пилота выйти из пикирования не "плавно", а "энергично".
Интересно, что эта особенность даже дополнительно рассматривается в РЛЭ в разделе, посвященном выводу самолета из штопора:
"Попытка ускорить вывод из пикирования может привести к повторному срыву самолета в штопор. При ускоренном выводе самолета из пикирования самолет бросает с крыла на крыло. Это свидетельствует о слишком поспешном движении ручки на выводе из пикирования. В подобных случаях во избежание повторного срыва в штопор надо отдать немного ручку от себя и затем более плавно выводить самолет из пикирования."
Отсюда понятно, что ни о каких "ручку до пупа за 250 метров до земли" даже и речи быть не может. Жаль, если ФМ ЛаГГа и действительно не подвергнется пересмотру до релиза.
Ответить с цитированием