Обръща се

Завиването е основна маневра, използвана за промяна на посоката на полета на самолета. Прецизният и равен завой се състои от смяна на посоката, поддържане на желания ъгъл на наклона, без плъзгане или плъзгане, като същевременно се поддържа височина на полета.

Аеродинамично, завойът е може би най-сложната основна маневра и включва координирано използване на всички първични контроли: елерони, асансьор и кормило, в допълнение към управлението на мощността.

Най-малкото е любопитно да видим как децата си играят със самолет в ръка и го накланят, за да се завърти, и със сигурност сте забелязали, че самолет се търкаля, за да се завърти, макар че би било по-точно да се направи изявлението в обратна посока: да се хвърли самолетът има ефект на въртене (освен ако не се плъзга или приплъзва), завъртането е ефектът, а ролката е причината.

Противно на това, което подсказва името му, самолетът не се завърта с помощта на руля. Лодка, например, се завърта с помощта на кормило, защото чрез промяна на посоката, в която корабът сочи, това води до поток на водата през корпуса, създавайки странична сила, която променя посоката на лодката. Същото може да бъде приложимо и за самолет: ако държите крилата нивелирани и натиснете десния педал, например, самолетът се прозява на десния борд, въздухът удря лявата страна на фюзелажа и създава странична сила, която изтласква самолета и го прави завой ... Освен това хоризонталният компонент на задвижващата система допринася за завиването.

Но за разлика от лодката, страничната сила, която въздухът упражнява върху самолета, е толкова малка, че завъртането по този начин е силно неефективно, така че завойът се извършва чрез търкаляне на самолета.

5.7.1 Ролка за завиване.

Нека започнем с нещо, което знаем: общото повдигане, което е резултат от съставянето на частичните сили на повдигане, действа перпендикулярно на напречната ос на равнината.

При прав и равен полет общият лифт действа вертикално и точно противоположно на гравитацията (тежестта), но когато самолетът се поклони, асансьорът, който остава перпендикулярен на напречната ос на самолета, сега действа върху наклонена равнина.

Ако разделим това повдигане на два вектора, единия вертикален, а другия хоризонтален, под прав ъгъл един към друг, векторът "вертикален компонент на повдигане" се противопоставя на тежестта (гравитацията), докато векторът "хоризонтален компонент на повдигане" действа като центростремителна сила, издърпваща самолета към центъра на въображаема ос и подтикваща го да се върти около споменатата ос, а опашната част помага да се поддържа самолетът подравнен с относителния вятър по извитата пътека.

В обобщение: целта на изкривяването на самолета да се обърне е да наклони асансьора, така че освен да поддържа тежестта на самолета, да осигурява центростремителната сила, която поддържа равнината около вертикалната ос на въртене, противодействайки на центробежната сила, която има тенденция да изхвърля равнината на кривата пътека.

5.7.2 Коефициент на завъртане.

5.7.3 Сили в завой.

За по-добро разбиране на факторите, които влияят на въртенето, е удобно да се използва анализът на силите, които го влияят, за което ще се позовем на фиг. 5.7.4, като се помни, че дадена сила се определя не само от нейния вектор на посоката, но също по своята величина.

Подвижният самолет накланя асансьора, но не променя неговата величина, общият лифт остава същият, но е очевидно, че този наклон намалява вертикалния компонент и увеличава хоризонталния компонент пропорционално на степента на наклона.

Вертикален компонент на подкрепа: Ако при прав и равен полет този вектор е имал магнитуд 1g, достатъчен да поддържа теглото на самолета, неговата величина в търкаляне е намалена и е недостатъчна за поддържане на височината на полета. Ако повдигането не се увеличи, или чрез увеличаване на ъгъла на атака с цената на загуба на скорост, или чрез увеличаване на приложената мощност, самолетът ще загуби височина.

В примера на фигурата общият лифт има стойност 2g, което означава 1g във вертикалния му компонент. Изводът е, че докато самолетът се търкаля, повдигането се намалява пропорционално на степента на търкаляне; ако искате да поддържате височината е необходимо да увеличите повдигането, толкова по-голямо е търкалянето.

Хоризонтален компонент на асансьора: Противно на вертикалното, този компонент се увеличава с изкривяване, колкото по-висока е степента на изкривяване, толкова по-голяма е величината на този вектор. Тъй като скоростта на завъртане с дадена скорост зависи от приложената странична сила, това е хоризонталният компонент на лифта и този компонент варира пропорционално на степента на наклона, увеличаването на наклона предполага увеличаване на скоростта на въртене.

От друга страна, ако със същата скорост, с която се увеличава ролката, скоростта на завиване се увеличава, това означава, че самолетът изминава по-голям брой градуси в секунда, което означава, че радиусът на въображаемата обиколка, проследена в завоя, е по-кратък. По този начин увеличаването на ролката намалява радиуса на завъртане.

Центробежна сила . Инерционната сила се проявява във всяко тяло, когато е принудено да променя посоката (хоризонтална или вертикална). Тази дефиниция е интуитивно известна на всеки, който е направил крива с колата с по-висока скорост, отколкото би трябвало, или се е качил в някаква адска машина в увеселителен парк. Очевидно, независимо от масата, колкото по-висока е скоростта на самолета, толкова по-голяма е неговата инерция и центробежната сила, която е склонна да го отдалечи от оста на въртене. Следователно, при специфичен ъгъл на наклона, по-високата скорост предполага, че самолетът се движи по кръг с по-голям радиус, което от своя страна означава, че скоростта на завой е намалена.

Тегло . Теглото на самолета не се променя по време на завой, няма време за изгаряне на достатъчно гориво, така че този вертикален вектор е практически непроменен.

Връщайки се към предишната фигура, виждаме, че коефициентът на натоварване е резултат от векторите на тежестта и центробежната сила и чрез проста геометрия можем да изведем нещо вече известно: а) колкото по-голяма е деформацията, толкова по-голям ще бъде коефициентът на натоварване; б) в координиран завой с постоянна скорост и надморска височина, за всяка степен на наклона връзката между вертикалните (тегло) и хоризонталните (центробежна сила) вектори е неизменна. Независимо дали става дума за Boeing-747 или Cessna-150, в ролка от примерно 60? теглото е 1g, центробежната сила 1,73g и коефициентът на натоварване (поддържан от крилата) 2g.