Interested Article - Аэродинамический подхват

Аэродинамический подхват — непроизвольный (не связанный с действиями лётчиков ) рост тангажа (и угла атаки) летательного аппарата (ЛА). Эффект подхвата связан с динамической разбалансировкой ЛА по отношению к среде, в которой он перемещается (воздуху).

Для сохранения неизменного положения в пространстве необходимо, чтобы векторы четырёх основных сил, действующих на летательный аппарат в полёте ( сила тяжести , подъёмная сила , тяга двигателей и лобовое сопротивление ), были приложены в одной точке — центре тяжести самолёта. Если геометрическая сумма этих векторов смещается от центра тяжести, самолёт начинает менять ориентацию в пространстве. Соответственно, изменение любой из этих четырёх сил может стать причиной подхвата.

Причины возникновения подхвата

Смещение центра тяжести в полёте

Самопроизвольное перемещение груза к хвосту или неравномерная выработка топлива из носового и хвостового баков (если таковые имеются). В определённых пределах такой дисбаланс может быть скомпенсирован рулями высоты, но при значительном дисбалансе их противодействие может оказаться недостаточным, что может привести к катастрофе. Однако этот пример является частным случаем статического дисбаланса, и в авиационной практике его подхватом считать не принято.

Изменение тяги двигателей (мощности)

Например, если двигатели расположены ниже оси самолёта, увеличение их тяги вызовет рост тангажа. Однако и этот пример не считается подхватом в общепринятом смысле данного термина.

Изменение точки приложения подъёмной силы

Самолёт с углом стреловидности по задней и передней кромкам крыла больше 20 градусов произвольно или непроизвольно увеличил угол атаки так, что основная площадь крыла ещё находится в ламинарном потоке, но на концах крыла уже начался срыв потока . Из-за этого аэродинамический фокус смещается вперёд, тем самым увеличивая ничем не скомпенсированный момент на кабрирование . Это приводит к положительной обратной связи: больше угол атаки — больше срыв потока с концов крыла — больше момент на кабрирование — больше угол тангажа. В итоге срыв охватывает всю площадь крыла, и самолёт, в зависимости от аэродинамических свойств, либо срывается в штопор , что плохо, либо только сваливается , что тоже плохо, но лучше, чем штопор.

Способы борьбы с подхватом

Основным устройством, препятствующим эффекту подхвата ЛА, служит хвостовой (или передний — у самолётов с аэродинамической схемой «утка» ) стабилизатор . Находясь на расстоянии от центра тяжести (ЦТ) самолёта, он создаёт противодействующий вращательный момент при любом отклонении оси ЛА от набегающего потока. Чем дальше стабилизатор от ЦТ самолёта и чем больше его площадь — тем эффективнее он гасит дисбаланс аэродинамического сопротивления ЛА. Поэтому для подавления тенденции к подхвату надо правильно рассчитать стабилизатор ещё на этапе проектирования. Важно, чтобы при любых углах атаки он создавал больший вращающий момент, чем асимметричный корпус и стреловидное крыло вместе взятые. Кроме того, применяется отрицательная крутка крыла , за счёт которой срыв потока с корневой части крыла начинается раньше (на меньших углах атаки), чем на концевых частях. Концевые части стреловидного крыла находятся сзади от центра масс ЛА, так что при срыве потока с корневой части создаётся пикирующий момент, приводящий к уменьшению угла атаки и стабилизации воздушного судна. Это позволяет предотвратить увеличение угла тангажа и выход на закритические углы атаки.