Repülőgépek statikai hosszstabilitása

A súlypont függőleges elhelyezésének figyelembevételekor a fenti kifejezést ki kell egészíteni a (c_D c_L)z_SP összetevővel.

2.3. Repülőgépek statikai hosszstabilitása

Hosszkiegyenlítés, statikai kormányozhatóság

Ahogy korábban ezt már leírtuk, a repülőgépek statikai hosszstabilitása a kezdeti tendencia jellemzése, mely szerint a kiegyenlített repülési helyzettől való eltérés kezdeti pillanatában keletkezik-e visszatérítő erő, ill. nyomaték. A kezdeti tendencia – szükséges, de nem végzik, amelytől függ a keletkező nyomaték. Hosszmozgásban, rendszerint, a terhelési többes -, és a sebesség szerinti statikai stabilitással szoktak foglalkozni.

A repülőgépek statikai kormányozhatóságát jellemzik a kormányszervek balansz kitérítései, valamint ezek változása a repülési sebesség és a terhelési többszörös szerint.

2.3.1. Repülőgépek statikai hosszstabilitása rögzített kormánylap esetén

 Repülőgépek statikai hosszstabilitása terhelési többes szerint

Függőleges irányú széllökés következtében, rögzített kormánylappal vízszintes repülést végző repülőgép görbe vonalú pályára kényszerül (2.3.1. sz. ábra).

Függőleges síkban, rögzített  mellett végrehajtott, első közelítésben, kvázistacionáriusnak tekinthető (  0), görbevonalú, állandó sebességű repülésben, a repülőgép eredő bólintó nyomatéki tényezője

 

^'

Fenti kifejezésben, az állásszöggel összefüggő felhajtóerő tényező

0 . 0

2.3.1. ábra: Függőleges széllökés hatására kialakuló görbevonalú repülés

Figyelembe véve, hogy a ^{ }^{ } (2.3.2. sz. ábra), az idő szerinti deriválás után, kvázistacionárius görbevonalú repülésben ^{  0}.

y y

A

V c

    (2.3.3)

Határozzuk meg az _yszögsebességet, a repülési pálya görbülését okozó L felhajtóerő és a görbevonalú mozgásban fellépő

W V2

m V

g R 

   

   

   

 

centrifugális erő egyenlőségéből

2 2

L 2 y y

A A

W V W V

c V S V

g c g c

 ^ ^ 

    

  (2.3.4)

, ebből

L y

 c



  (2.3.5)

, ahol a ² 

A

W g Sc

 ^  - a repülőgép viszonylagos sűrűsége, hosszmozgásban.

2.3.2. ábra: Kapcsolat a bólintási szög, az  állásszög és a  pályaszög között

 

^'

Mivel a kiválasztott bázis repülési helyzetben (n 1) a repülőgép ki van egyenlítve

 

^'

Az m_yR bólintó nyomaték felhajtóerő tényező szerinti teljes deriváltja mennyiségileg határozza meg az adott kiegyenlített bázis repülési helyzet, terhelési többes szerinti statikai hosszstabilitás mértékét (_n), rögzített kormánylap esetén.

a) b)

2.3.3. ábra: my R  cL függvény kapcsolat, az M,  áll esetén a)- statikai hosszstabilitással rendelkező, b)- nem rendelkező repülőgép

A _n (2.3.7) kifejezéséből látható, hogy a terhelési többes szerinti statikai hosszstabilitás mértéke függ a súlypont és a hátsó semleges pont egymáshoz képesti helyzetétől. A hosszmozgásbeli forgás csillapítása (^m_y ^{y  0}) növeli a terhelési többes szerinti statikai hosszstabilitás mértékét, azonban a _n nagyobb részét az ^yRL



^{SP N}R



mc  x  x derivált adja.

A 2.3.3. ábrán egy statikailag stabil és egy statikailag instabil bázis repülési helyzet látható.

Az a)esetben az



^{xSP  xN}_R



^0és ez biztosítja a repülőgép terhelési többes szerinti statikai hosszstabilitását, a b)esetben pedig, az



^{xSP  xN}_R



^0, tehát a repülőgép instabil, vagyis nem rendelkezik _n szerinti statikai hosszstabilitással, rögzített kormánylap esetén.

 Repülőgépek sebesség szerinti statikai hosszstabilitása

A sebesség szerinti statikai hosszstabilitás jellemzi a repülőgép megzavarás utáni viselkedését, feltéve, hogy a megzavarás egyenes vonalú repülésben éri el a gépet, és azt, hogy a normál irányú terhelési többes állandóságát a sebesség megfelelő megváltoztatása biztosítja.

Tekintettel arra, hogy az n  á ll esetén, az állásszög változás együtt jár a sebesség megfelelő változásával, a bólintó nyomaték nem egyedül az állásszög (c_L( ) ), hanem a repülési sebességnek (ill. M számnak) is függvénye. Ebben az esetben, a sebesség szerinti statikai stabilitás meglétéről, rögzített kormánylap esetén (a kiinduló repülési helyzet kiegyenlítéséhez tartozó magassági kormánylap balansz kitérítése mellett), a



d myR d cL



teljes derivált álapján döntenek, n  á ll esetén. A _V-vel jelölt teljes derivált tényező szerinti teljes deriváltja a sebesség szerinti statikai hosszstabilitás mértéke rögzített magassági kormánylap esetén.

Az n 1esetében

A _V derivált értékét és előjelét meghatározhatjuk vagy a fenti képletek segítségével, vagy pedig, az n 1 és a ^{  á ll}esetére megszerkesztett, különböző M számokra vonatkozó nyomatéki görbe meredekségéből, az m_yR(c_L()) 0 pontban (2.2.12. és 2.3.4. ábra).

2.3.4. ábra: Sebesség szerinti statikai hosszstabilitás meghatározásához

Ha az adott bázis repülési helyzetben a _V 0 , akkor a repülőgép rendelkezik sebesség szerinti statikai hosszstabilitással, rögzített magassági kormánylap esetén. A _V  0 esetben a repülőgép instabil és amennyiben a _V 0 akkor statikailag indifferens.

A 2.3.4. sz. ábrán besatírozott rész a sebesség szerinti instabilitás területe. Ezen az ábrán szaggatott vonallal jelöltük a mérsékelt M számokra vonatkozó m_yR (c_L) nyomatéki görbét. Nagy sebességű gépeknél a sebesség szerinti statikai hosszstabilitás elvesztése transzonikus tartományban alakulhat ki.

A sebesség szerinti stabilitás elvesztése a hullámkrízis következtében megnövekvő orrnehéz nyomaték miatt történik, mivel az ^M szám növekedésével, a hátsó semleges pont hátratolódása miatt, az ^m_yR^{M  0}. Ez a növekedés különösen nagy az egyenes szárnyú repülőgépeknél.

Általános esetben az m_yR^M derivált függ a kiegyenlített repüléshez tartozó magassági kormánylap (vagy balansz vezérsík) kitérítésétől.

Írjuk fel a stacionárius, egyenes vonalú repülésre vonatkozó bólintó nyomatéki tényezőt, az alábbi formában

 

₀

yR yR yR

m m m^

 

  

Ezzel az m_yR M szám szerinti deriváltja

 

₀ ^yR

yR yR

M M m

m m

M



 



  

 (2.3.12)

A (2.3.12)-ből látható, hogy az



m^yR ^/M  ⁰



esetén, az m_yR^M derivált függvénye a magassági kormánylap kitérítésnek. Az m_yR^M -re hatással van a M számmal együtt változó

y0

m nyomaték is. Kis repülési sebességeknél, amikor az ^m_yR^M  ⁰ érvényes a

L

V yR

mc

  egyenlőség.

 Statikai hosszstabilitás fogott kormánybot esetén

A nem visszaható kormányzási rendszerrel rendelkező repülőgépek automatikus vezérlő rendszere reagálva a megzavarásokra, függetlenül a pilóta beavatkozásától, valamely előre meghatározott módon téríti ki a bot vagy a szarv kormányt. Ennek megfelelően, a fogott kormánybot (rögzített^x_K) esetére definiált statikai hosszstabilitás mértéke különbözni fog a korábban tárgyalt, rögzített  ^ kormánylap esetére vonatkozó statikai hosszstabilitás mértékétől. Az automatikus vezérlő rendszerekkel részletesen a 4. fejezet foglalkozik.

2.3.2. Repülőgépek statikai hosszstabilitása elengedett kormány esetén

Az elengedett kormány fogalma nem alkalmazható a nem visszaható kormányzási rendszerrel rendelkező repülőgépekre. Ezeknél a gépeknél a kormánybot elengedésekor a buszter megtartja a kormánylap korábbi helyzetét. Ezért, ebben az esetben, a repülőgépek statikai hosszstabilitásában nincs különbség a fogott és az elengedett kormánybot esete között.

Visszaható kormányzásnál, a kormánybot elengedésekor a magassági kormánylap, a csuklónyomaték hatására, egy új helyzetbe áll be, mélyben zérus a csuklónyomaték.

Tegyük fel, hogy a repülőgép stacionárius, egyenes vonalú repülést végez, a bólintó nyomatékok kiegyenlítéséhez szükséges magassági kormánylap kitérítéssel. Ilyekor a kormánylapra ható csuklónyomatékot a kormányboton kifejtett F_K kormányerő nyomatéka egyenlíti ki.

A kormánybot elengedésekor, a ki nem egyenlített csuklónyomaték hatására a magassági kormánylap egy új, ún. lebegési helyzetbe áll be, melyben a csuklónyomaték nulla (2.3.5. sz. ábra).

2.3.5. ábra: Az



^mcyRL



_el derivált meghatározásához

A magassági kormánylap az új (_leb) helyzetbe kerülésével, megszűnik a bólintó nyomatéki egyensúly. A repülőgép addig fordul el a kereszttengelye körül, amíg ki nem alakul az újbóli nyomatéki egyensúly és ugyanakkor zérusértékű lesz a csuklónyomaték.

Tekintettel arra, hogy a magassági kormány elengedésével megváltozik a bólintó nyomaték, így megváltoznak az m_yR^cL és az m^_y^y deriváltak is.

Az elengedett kormány esetén a terhelési többes szerinti statikai hosszstabilitás mértékét, a korábbiakhoz hasonlóan, az alábbiak szerint írhatjuk fel

   

^y

m nyomatéki derivált meghatározásához fejezzük ki a _y

M leb

m 

 járulékos bólintó nyomatéki tényezőt. A

M Ezzel a vízszintes vezérsík nyomatéki tényezője, _lebesetén

0 elengedett kormány esetén

  ^{ }

^'



^yRL

 

^{SP N R}



^{yRL KM yM ( )}

Az

 

^myy _{e l}forgást csillapító nyomatéki tényező deriváltja, levezetés nélkül

 

^{y y yM KM M A} szerinti statikai hosszstabilitás mértéke elengedett kormány esetén

1 (1 ) és a sebesség szerinti statikai hosszstabilitás mértéke elengedett kormány esetén

.

Fentiek alapján belátható, hogy a hagyományos elrendezésű repülőgépek terhelési többes, ill. sebesség szerinti statikai hosszstabilitás mértéke elengedett kormány esetén kisebb, mint a rögzített kormánylapnál, mivel az m_yM^  0 , az 0 2.3.3. Repülőgépek kiegyenlítése és statikai kormányozhatóság jellemzői

hosszmozgás esetén

A kormánybot kitérítésének mértéke és a rajta kifejtendő erő nagysága függ a repülési sebességtől, magasságtól, terhelési többestől stb.

Adott stacionárius repülésben, a kormányzás jellemző paramétereinek (kormánybot kitérítés, az azon kifejtendő erő) változását a repülés során változtatható paraméterek (állásszög, csúszási szög, a terhelési többes, ^M szám stb.) függvényében adják meg. A függvény kapcsolatokat a balansz vagy más szóval kiegyenlítési görbék segítségével ábrázolják.

Hosszmozgás esetén jellemző üzemmódok: az egyenes vonalú stacionárius repülés, és a stacionárius (kvázistacionárius) görbevonalú repülés.

A statikai hosszstabilitáshoz hasonlóan, megkülönböztetjük: az egyenes vonalú stacionárius repülésre vonatkozó, sebesség szerinti balanszgörbéket, és görbevonalú állandósult repülésre vonatkozóan pedig, a terhelési többes szerinti balanszgörbéket.

Elsőnek határozzuk meg a kormányboton kifejtendő F_kerőt.

Egy egyszerű visszaható kormányzási rendszerben (2.3.6. sz. ábra), a kormánylapra ható

Mkcsuklónyomatékot teljes mértékben kiegyenlíti a pilóta által kifejtett F_k erő nyomatéka. Eltekintve a kormányrendszerbeli súrlódástól, a boton kifejtett erő

k k k

F   M (2.3.21)

, itt a _k

k

d d x

   - a hosszkormányzási rendszer áttétele, értéke általában ^{1 .02 .0 ,} ^m1 körüli.

2.3.6. ábra: A hosszirányú visszaható kormányzás kinematikája (hagyományos elrendezésű repülőgép)

Az ábra jelöléseivel, a bot előre nyomása pozitív -, a hátra húzás pedig, negatív előjelűnek tekintendő. A bot előremozdításakor, tehát, az 0

xk  .

 Aerodinamikai csuklónyomaték

Aerodinamikai csuklónyomaték: a kormány felületén ébredő aerodinamikai erőnek a kormánylap forgástengelyére vett nyomatéka.

A csuklónyomaték pozitív, ha pozitív irányba igyekszik elfordítani a kormánylapot.

Visszahatással rendelkező kormányzási rendszerekben a csuklónyomaték értéke meghatározza a pilóta által kifejtendő kormányerő nagyságát. Az automatikus és buszteres rásegítésű kormányzásnál ez nyomaték határozza meg a kormány felületeket mozgató rendszer teljesítményét.

A csuklónyomaték kifejezése

M M k M k

k k

M  m  qS c (2.3.22)

, ahol az m_k - csuklónyomatéki tényező, az S_{M k} a kormánylap vetülete és a c_{M k}- a kormánylap közepes aerodinamikai húrja.

Nagysebességű repülőgépeknél nagy a csuklónyomaték. A csuklónyomaték csökkenését az

mktényező csökkentésével, vagyis az ún. aerodinamikai kompenzációval lehet elérni. A megfelelően kiválasztott aerodinamikai kompenzáció csökkenti, bár nem nullára, a csuklónyomatékot. A nyomaték teljes kiegyenlítéséhez trimmlapokat használnak.

A trimmlap egy segédkormány-felület, a kormánylap hátsó részén található, a kitérítése független a kormánylap kitérítésétől (2.3.7. sz. ábra). A trimmlap-kitérítés a pilótafülkéből történik.

2.3.7. ábra: Trimmlap elvi működése

A zérus csuklónyomaték eléréséhez a trimmlapot megfelelő, a kormánylappal ellentétes irányú szögre kell kitéríteni.

A csuklónyomatékot méréssel határozzák meg. A mérési eredmények azt mutatják, hogy leválásmentes áramlás esetén, az m_k magassági kormánylap, az

kcs

m - csűrőkormány és az _k

m o oldalkormány csuklónyomatéki tényezője egyaránt lineárisan függ az  állásszögtől (oldalkormány esetén: a csúszási szögtől), valamint az adott kormánylap és a trimmlap  ^ kitérítési szögétől

C S

cs cs

o o

O

k k k k

cs cs

k kcs kcs kcs

o o

k ko ko ko

m m m m

m m m m

m m m m

  

 



 



 

 

  





 

 

 







(2.3.23)

Az összenyomhatóság jelentősen befolyásolja a csuklónyomatéki tényező értékét (2.3.8.

sz. ábra). A hullámkrízis megjelenésével, a kormánylapokra ható légerő nyomás középpontja hátratolódik, és ezzel hirtelen megnövekszik az m_k csuklónyomatéki tényező értéke.

2.3.8. ábra: Jellegzetes m_k(M) függvénykapcsolat

Figyelembe véve a magassági kormány csuklónyomatéki tényezőjének fenti kifejezését, a kormányboton kifejtendő erő

( ^M )

M

M k M k M

k k k k k

F   S c  m^  m^ m^ q (2.3.24)

A képletből látható, hogy az ^F_kerő függ a kormánylap méreteitől, a torló nyomástól, az

M számtól, és a trimmlap kitérítéstől ( ).

A nagysebességű gépeken a kormánylapokhoz közvetlenül kapcsolódó, teljesítmény növelést biztosító busztereket használnak (2.3.9. sz. ábra). Az aerodinamikai kompenzátoroktól eltérően, a buszter nem változtatja a csuklónyomatékot, hanem azáltal

a) b) 2.3.9. ábra: Kormányzási rendszer elvi felépítése

a) visszaható, buszteres rásegítéssel, b) buszteres, visszahatás nélküli

A 2.3.9.a). sz. ábrán látható rásegítéses kormányzási rendszerben ugyanúgy, mint a legegyszerűbb mechanikus rendszer esetében, visszahatás van a kormánylap és a kormánybot (lábkormány) között. A kormánylap kitérítéséhez szükséges erőkifejtés

( ^M )

M M

M k M k

k k vh k k k

F   k S c  m^  m^ m^ q (2.3.25)

, itt a k_{v h}- a kormányzási rendszer visszahatási tényezője, értéke általában

^{0 .0 50 .1}között van.

A visszahatás nélküli kormányzási rendszerben, a buszter az egész csuklónyomatékot felveszi. Ilyenkor, a pilótának a kormánylapok kitérítéséhez csak igen kis erőt kellene kifejtenie a rendszersúrlódás legyőzésére. Tehát vezetéskor a pilóta számára megszokott, az M_k- val összefüggő erőkifejtés hiányozna. Ezért a csuklónyomaték imitálására a kormányzási rendszerbe műterhelőket építenek be, vagyis a kormányszerveken mesterségesen hoznak létre meghatározott nagyságú terhelést. A műterhelők által előállított terhelések rendelkeznek torló nyomás, terhelési többes, repülési M szám, stb.

szerinti korrekcióval.

Hosszúidejű stacionárius repülésben, a pilóta tehermentesítésére speciális mechanizmussal leveszik a terhelést a kormányszervekről. Az aerodinamikai trimmlap mintájára, ezt a mechanizmust szintén trimm mechanizmusnak nevezik.

A visszahatás nélküli kormányzási rendszert hangsebesség körüli és hangsebesség fölötti repülőgépeken alkalmazzák. A visszahatással rendelkező buszteres kormányzási rendszer kevésbé univerzális, így ritkábban és csak szubszonikus repülőgépeken alkalmazzák.

A visszahatás nélküli kormányzási rendszerekben, a kormányboton kifejtendő erő, lineáris műterhelő karakterisztika esetén

k

k k m k

k

d F

F x k x

d x

  (2.3.26)

, ahol _m ^k

k

d F k

d x

 - a műterhelő merevségi tényezője (rugóállandó).

A lineáris karakterisztikával rendelkező műterhelők nagy hátránya, hogy a kismértékű kormánybot kitérítéshez (kis ^x_k) kis F_k tartozik, a nagymértékű botkitérítésnél pedig, a pilótának nagy erőt kell kifejtenie. Ez nagymértékben megnehezíti nagy, közel hangsebességgel repülő gépek kormányzását, mert a kismértékű botkitérítés (kis erőkifejtés) nagy normál irányú túlterhelést idézhet elő.

Ezért, hogy viszonylag nagy kifejtendő erőterhelés legyen kis kormány elmozdulásoknál, és közepes a nagy kormány elmozdulásoknál, nem lineáris merevséggel (töréssel) rendelkező műterhelőket használnak (2.3.10. sz. ábra).

2.3.10. ábra: Jellegzetes ( )

k k

F x függvénykapcsolat

 Repülőgép kiegyenlítés stacionárius vízszintes repülésben

Határozzuk meg a repülőgép kiegyenlítéséhez szükséges kormánybot kitérítést és az azon kifejtendő erő nagyságát stacionárius vízszintes repülésben. Az egyszerűség kedvéért, tételezzük fel, hogy a hosszirányú aerodinamikai erők hatása a bólintó nyomatékra elhanyagolhatóan kicsi.

A kiegyenlítés feltétele

 

^'

Figyelembe véve a (2.2.38) és a (2.2.39) kifejezéseket

, (2.3.28) kifejezést, a kiegyenlítés feltétele

 

^'

m^ értelemszerűen a vízszintes vezérsík, ill. a magassági kormány hatásossági tényezője állandó c_L esetén

* 1 , * 1

c függvényében. Azonban előnyösebb, a magassági kormánylap kitérítés ( ) meghatározása azM szám vagy a sebesség függvényében (mivel a pilóta főleg a sebességet tartja). Behelyettesítve a

LV R.

' hagyományos elrendezésű hangsebesség alatti repülőgépekre, akkor közelítőleg

'

Fentiek alapján meg lehet szerkeszteni a repülőgép vízszintes repülésére vonatkozó balanszgörbéket: a sebesség, ill. az M szám függvényében meghatározni a kiegyenlítéshez szükséges magassági kormánylap kitérítést, valamint az ehhez tartozó kormánybot elmozdítást ( _k

k

x 

  ). A balanszgörbéket meg kell szerkeszteni minden jellemző magasságra, repülési súlyra, súlypont helyzetre, és a hajtómű főbb repülési üzemmódjaira.

A 2.3.11. sz. ábrán láthatók egy hagyományos elrendezésű, hangsebesség alatti repülőgép balanszgörbéit, az összenyomhatóság figyelembevétele nélkül. A görbék jellege statikailag stabil, instabil, ill. indifferens repülőgép esetén különböző. A számítások útján vagy tényleges repülési kísérlettel meghatározott balanszgörbék alapján eldönthető, hogy rendelkezik-e az adott repülőgép statikai hosszstabilitással.

2.3.11. ábra: Balanszgörbék statikailag stabil, instabil és indifferens repülőgép esetén A balansz kitérítés és a kiegyenlítéshez szükséges kormánybot elmozdítás sebesség szerinti változását a ^d

  deriváltak jellemzik. Határozzuk meg ezeket a deriváltakat az alábbi megfontolások alapján.

Állandó sebességgel, vízszintesen repülő (n 1) gép, eredő bólintó nyomatéki tényezője: ^m_yR  ⁰. A repülési sebesség megváltozásával megjelenik, a repülőgép súlypontjára vonatkozó, ki nem egyenlített m_yR bólintó nyomaték. A repülőgépvezető, a magassági kormánylap megfelelő kitérítésével ( ), kiegyenlíti ezt a nyomatékot és ez utóbbi kifejezés sebesség szerinti teljes deriváltját, ^{n 1} esetén

1 1

Ezután írjuk fel a kormánybot elmozdításának sebesség szerinti teljes deriváltját

1 1 jelentése, hogy fogott kormánybotról van szó)

. 50%-ával történő növeléséhez tartozó magassági kormánylap kitérítésének mértéke, ill. az ehhez szükséges kormánybot elmozdítás mértéke.

A _V és _k

V

x deriváltak értéke és előjele jelentősen befolyásolja a repülőgép kormányozhatóságát. Így például, a hagyományos elrendezésű repülőgépnél _V  0, és az

k á ll kormánybot mozgatás normálisnak tekinthető, mivel ez felel meg a pilóta természetes reflexeinek.

Fenti feltételek megszegése repülés főbb üzemmódjaiban nem megengedett, biztosításukhoz szükséges, hogy a repülőgép rendelkezzen sebesség szerinti statikai hosszstabilitással, fogott kormánylap és fogott kormánybot



 V^, V fb ⁰



esetén.

A 2.3.11. sz. ábrán feltüntetett három balanszgörbe között az (x_SP x_{N R})0 tartozó görbe elégíti ki a    

Most pedig, a repülési sebesség, ill. az ^M szám függvényében, határozzuk meg a staconárius vízszintes repülés kiegyenlítéséhez szükséges F_k erőkifejtést.

Ehhez, először a (2.3.25) kifejezésének deriválásával fejezzük ki a súlypont egységnyi,

Figyelembe véve a (2.3.33) összefüggést

.

Ezzel, a visszaható kormányzási rendszer esetében

*

M alábbi kifejezését

0 0 .

Fenti kifejezésben szereplő

y Re l

mc derivált meghatározásához a (2.3.17) kifejezést használhatjuk, melyben abból indulunk ki, hogy az

y y*

m^  m^ .

A (2.3.40) kifejezés birtokában megszerkeszthetők a visszaható kormányzási rendszerrel rendelkező repülőgépek ( )

Fk V balanszgörbéi. A 2.3.12 sz. ábra mutatja a mérsékelt sebességgel, vízszintesen repülő, sebesség szerinti statikai hosszstabilitással rendelkező, és nem rendelkező repülőgépek kiegyenlítési görbéit.

2.3.12. ábra: Hagyományos elrendezésű repülőgép balanszgörbéi 1- statikailag stabil, 2- statikailag instabil repülőgép

Stacionárius vízszintes repülésben, trimmlap megfelelő kitérítésével, vagy pedig, a trimm mechanizmus működtetésével kiegyenlítéskor megszüntethető a kormányboton keletkező erőterhelés. Azt a repülési üzemmódotVtrim m, melyben az 0

Fk  , az erőterhelés vonatkozásában kiegyenlítettnek tekintik. A trimmlap kitérítésének változtatásával, más és más V_{trim m} sebességeken valósítjuk meg a kormánybot

Visszaható kormányzási rendszerrel rendelkező repülőgépek esetében, határozzuk meg a (2.3.40) szerinti erőkifejtés sebesség szerinti teljes deriváltját az 0

Fk  -nál (amikor az

Rel 0

my  ), mivel ez felel meg az elengedett kormánynak. Ennek megfelelően

0 0

 - sebesség szerinti statikai hosszstabilitás mértéke, elengedett kormány esetében.

2.3.13. ábra: Kormánybot tehermentesítése a trimmlap kitérítésével Ezután vezessük be az

kV

F sebesség szerinti erőkifejtés mértékét, ami nem más, mint az erő, amit a pilótának ki kell fejteni ahhoz, hogy 50% -al növelhesse meg az adott stacionárius vízszintes repülés korábbi sebességét. Az n 1 -nél

2 0

Normális kormányzáshoz szükséges, hogy az

kV repülőgép rendelkezik sebesség szerinti statikai hosszstabilitással, elengedett kormány esetén. sebesség növekedési hajlamot, a kiegyenlítéshez fordított irányú erőkifejtés szükséges.

A repülőgépek statikai kormányozhatóságának főbb mutatói az

kV

x és az

kV

F deriváltak. A repülőgép statikai kormányozhatóságára nemcsak az

kV

x és az

kV

F deriváltak előjele, hanem azok abszolút értéke is hatással van. Ha az értékük túl kicsi, a repülőgép túl érzékenyen válaszol a kormányzásra, mivel kis bot elmozdítás vagy kis erőkifejtés idéz elő a nagymértékű sebességváltozást. Ha a fenti deriváltak értéke nagyobb a kelleténél, akkor a két repülési üzem közötti átmenethez nagy erőkifejtés szükséges, a kormányzás nehézzé válik.

Ismeretes, hogy a hangsebesség körül, a repülőgép elveszítheti a sebesség szerinti statikai hosszstabilitását, ez természetesen megmutatkozik a kiegyenlítési görbékben is. A 2.3.14. sz. ábrán láthatjuk, az összenyomhatóság figyelembevételével készített, hagyományos elrendezésű, terhelési többes szerinti statikus hosszstabilitással rendelkező repülőgép kiegyenlítési görbéjét.

2.3.14. ábra: Statikailag stabil ^_n ^{ 0} repülőgép balanszgörbéi, az összenyomhatóság kormányzás. Ebben a sebesség intervallumban, az átmenetkor jelentkező nem kívánatos fordított kormányzás veszélyezteti a repülés biztonságát. Elkerüléséhez automatikus (sebesség szerint) stabilizáló vagy automatikus kiegyenlítést biztosító kormányzási rendszereket kell alkalmazni.

 Repülőgép kiegyenlítés stacionárius görbevonalú repülésben

Határozzuk meg a repülőgép hosszkiegyenlítéséhez szükséges kormánybot elmozdítást és azon kifejtett erőt, stacionárius görbevonalú repülés esetén.

A (2.3.6) szerinti bólintó nyomatéki tényezőt nullával egyenlővé téve, valamint figyelembe véve a (2.3.7) kifejezést, kapjuk a repülőgép kiegyenlítés feltételét

 

^' , ahol _n- a repülőgép terhelési többes szerinti statikai hosszstabilitás mértéke.

A (2.3.28) alapján

Rendezés után, a kiegyenlítés feltétele

 

^'

m^ meghatározása a (2.3.31) alapján történik.

 

A terhelési többes szerinti deriválás után

. vízszintes repülés kiegyenlítéséhez szükséges magassági kormánylap kitérítés. Ennek meghatározása a (2.3.33) alapján történik.

Görbevonalú repülésben, a repülőgép kiegyenlítéséhez szükséges kormánybot kitérítést az

k / k

x   kifejezésből határozhatjuk meg, továbbá a (2.3.50) figyelembe vételével

.

Az ^x_kⁿ derivált – a terhelési többes szerinti kormánybot elmozdítás mértéke, mely kifejezi a terhelési többes egységnyi megváltoztatásához szükséges kormánybot elmozdítást, az _y  á ll, V  áll és M  állesetén. következően a repülőgép aerodinamikai és szerkezeti jellemzőitől.

Az ^x_kⁿ derivált – a terhelési többes szerinti kormánybot elmozdítás mértéke, mely kifejezi a terhelési többes egységnyi megváltoztatásához szükséges kormánybot elmozdítást, az _y  á ll, V  áll és M  állesetén. következően a repülőgép aerodinamikai és szerkezeti jellemzőitől.

In document Repülésmechanika (Pldal 140-163)