Балансировка по числу м

За небольшими исключениями реактивные транспортные самолеты со стреловидным крылом имеют продольную неустойчивость при больших числа М. Те характеристики, которые вызывают продольную неустойчивость, неотъемлемо связаны с конструкцией самолета, предназначенного для полетов на больших скоростях, и трудно поддаются устранению естественными аэродинамическими способами. Поэтому недостаточную устойчивость самолета приходится устранять с помощью искусственных автоматических устройств.

Наиболее эффективным средством для искусственного устранения неустойчивости или повышения устойчивости самолета на больших числах М является устройство балансировки по числу М. Это устройство чувствительно к изменению числа М и обеспечивает ввод в канал управления рулем высоты или стабилизатором с изменяемым углом установки сигнала, пропорционального числу М, так что устойчивость самолета остается благоприятной во всем диапазоне скоростей вплоть до числа M. При такой возможности искусственно восстанавливать необходимую устойчивость достигается значительное повышение безопасности полета.

Флаттер

Хвостовое оперение обладает большим количеством степеней свободы. Число возможных форм колебаний, а, следовательно, и критических скоростей чрезвычайно велико. Один фюзеляж добавляет три новых степени свободы: кручение, изгиб в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

При расчете хвостового оперения ограничиваются двумя формами колебаний: 1) изгибно-рулевой флаттер — изгиб фюзеляжа в вертикальной плоскости и отклонение руля высоты; 2) крутильно-рулевой флаттер — кручение фюзеляжа и несимметричное отклонение руля высоты. Во всех известных случаях причиной возникновения флаттера являлась неуравновешенность рулей. Поэтому расчет горизонтального оперения производят только на случай пулевого флаттера, причем стабилизатор считается абсолютно жестким. Расчета вертикального оперения не делают, но вместо этого требуется полная балансировка руля направления.

На изгибно-рулевой флаттер влияют следующие конструктивные параметры: степень весовой балансировки руля, момент инерции руля, аэродинамическая компенсация руля, частота колебаний руля.

Весовая балансировка — наиболее эффективное средство повышения критической скорости изгибно-рулевого флаттера, которую можно всегда подобрать таким образом, что возможность флаттера исключается. В некоторых случаях полная статическая балансировка недостаточна и требуется некоторая перебалансировка. Весовая балансировка особенно эффективна в соединении с аэродинамической компенсацией. Чем больше аэродинамическая компенсация, тем меньшая степень весовой балансировки необходима для уничтожения флаттера. Триммеры и сервокомпенсаторы невыгодны в отношении флаттера.

Если критическая скорость изгибно-рулевого флаттера недостаточна, то ее можно повысить, увеличивая момент инерции присоединением инерционного демпфера. На величину критической скорости крутильно-рулевого флаттера наиболее существенное влияние оказывают следующие конструктивные параметры: жесткость кручения рулей высоты, степень динамической балансировки рулей высоты, момент инерции рулей высоты относительно их оси вращения.

Критическая скорость падает до минимума при совпадении частот крутильных колебаний фюзеляжа и рулей высоты, а затем при увеличении жесткости рулей увеличивается. Рекомендуется для повышения критической скорости крутильно-рулевого флаттера увеличивать частоту крутильных колебаний руля, не прибегая к динамической балансировке. При жестких рулях можно ограничиться только статической балансировкой и установить балансир внутри фюзеляжа. Увеличение степени динамической балансировки повышает критическую скорость.

Уменьшение момента инерции рулей высоты относительно их оси вращения при частоте асимметричных колебаний, большей частоты крутильных колебаний фюзеляжа, всегда повышает критическую скорость.