→ Как летает самолет в воздухе. Руление. Все начинается с физики полета

Как летает самолет в воздухе. Руление. Все начинается с физики полета

Если вы хотите безопасно (и законно) управлять самолетом, вам необходимо получить летное свидетельство пилота. Но если вы думаете, что однажды окажетесь в чрезвычайной ситуации, или вам просто любопытно, как все работает, умение управлять самолетом может оказаться очень кстати. Эта задача не из простых, а полное руководство займет несколько сотен страниц. Эта статья поможет вам понять, с чем вы столкнетесь во время первых тренировочных полетов.

Шаги

Знакомство с системой управления

    Осмотрите самолет, прежде чем подняться на борт. До взлета важно провести осмотр самолета. Это визуальная оценка самолета, которая позволяет убедиться, что все детали судна находятся в рабочем состоянии. Инструктор выдаст вам список действий, которые вам нужно будет совершать как во время полета, так и до его начала. Крайне важно следовать этим правилам. Ниже мы приводим основные правила осмотра самолета до начала полета.

    • Проверьте контрольные поверхности. Уберите контрольные замки. Убедитесь, что элероны, закрылки и руль направления двигаются плавно, что им ничего не мешает.
    • Осмотрите бензобаки и резервуары с маслом. Проверьте, чтобы они были заполнены до нужного уровня. Для измерения уровня топлива вам понадобится топливомерный щуп. Для измерения уровня масла в моторном отсеке есть масломерный щуп.
    • Проверьте топливо на наличие загрязняющих веществ. Для этого небольшое количество топлива помещают в специальный стеклянный контейнер и смотрят на наличие в образце воды или грязи. Инструктор покажет вам, как это сделать.
    • Заполните бланки по допустимому весу на борту и по распределению нагрузки в самолете. Это позволит не допустить перегрузки самолета. Опять-таки, инструктор объяснит вам, как это сделать.
    • Проверьте корпус самолета на наличие сколов, трещин и прочих повреждений. Повреждения, особенно на лопастях пропеллеров, могут повлиять на поведение самолета в воздухе. До взлета всегда проверяйте состояние пропеллеров и воздухозаборных устройств. Приближайтесь к пропеллерам с осторожностью. Если в проводке самолета есть повреждения, пропеллер может самопроизвольно начать вращаться, что приведет к серьезной или даже смертельной травме.
    • Проверьте аварийные запасы. Конечно, думать об этом не хочется, однако нужно всегда учитывать возможность аварии. Проверьте запасы еды, воды, аптечку, а также наличие рации, фонарика и батареек. Вам также может понадобиться оружие и стандартные запчасти для ремонта.
  1. Найдите штурвал. Когда вы займете свое место в кресле пилота, вы увидите перед собой сложную панель управления, однако вам будет проще разбираться в ней, когда вы поймете, за что отвечает каждое из устройств. Прямо перед вами будет находиться длинный рычаг, напоминающий руль. Это штурвал.

    • Штурвал выполняет ту же роль, что и руль в машине - он задает положение носа самолета (вверх и вниз) и наклон крыльев. Попробуйте подержаться за штурвал. Нажмите на него от себя, затем потяните к себе, поводите влево и вправо. Не тяните за него слишком сильно – достаточно небольших движений.
  2. Найдите газ и устройство управления горючей смесью. Обычно эти кнопки находятся между сидениями в кабине пилота. Кнопка газа черная, а кнопка управления горючей смесью обычно красная. В гражданской авиации эти инструменты управления обычно выполнены в виде обычных кнопок.

    • Впуск топлива управляется кнопкой газа, а за управление горючей смесью отвечает вторая кнопка.
  3. Найдите инструменты управления полетом. В большинстве самолетов их шесть, и они расположены в два ряда горизонтально. Эти инструменты показывают высоту над уровнем морем, пространственное положение воздушного судна, курс и скорость (как набора высоты, так и снижения).

    • Вверху слева: указатель воздушной скорости . Он показывает скорость судна в узлах. (Узел равен одной морской миле в час, или примерно 1,85 км/ч.)
    • Вверху посередине: указатель пространственного положения (искусственный горизонт). Он показывает пространственное положение самолета, то есть его угол наклона вверх или вниз, влево или вправо.
    • Вверху справа: альтиметр (высотомер). Он показывает высоту над уровнем моря.
    • Внизу слева: указатель поворота и скольжения . Это комбинированный инструмент, который показывает угол поворота самолета относительно вертикальной оси, угол крена и скольжения относительно продольной оси (не летит ли самолет боком).
    • Внизу посередине: указатель курса . Он показывает текущий курс судна. Этот инструмент калибруют (обычно каждые 15 минут), приводя его в соответствие с компасом. Это делается на земле или в воздухе, но только во время полета по прямой с постоянной высотой .
    • Внизу справа: указатель скорости набора высоты . Он показывает, с какой скоростью самолет набирает или сбрасывает высоту. Ноль означает, что самолет летит на постоянной высоте.
  4. Найдите инструменты управления посадкой. На многих маленьких самолетах установлены фиксированные передачи, и в этом случае рычага управления передачей для посадки не будет. Если же в вашем самолете предусмотрена возможность ручного переключения передач, соответствующий рычаг может иметь любое расположение. Как правило, это рычаг с белой рукояткой. Вы будете использовать его при взлете, посадке и при движении самолета по земле. Помимо выполнения прочих функций, этот рычаг управляет шасси, лыжами и поплавками самолета.

    Поставьте ноги на педали поворота. У вас под ногами будут педали, с помощью которых можно задавать поворот. Они прикреплены к вертикальному стабилизатору. Если вам нужно слегка повернуть налево или направо по вертикальной оси, используйте педали. Фактически педали задают поворот относительно вертикальной оси. Они также отвечают за повороты на земле (многие начинающие пилоты считают, что направление движения на земле задается штурвалом).

    Взлет

    1. Получите разрешение на взлет. Если вы находитесь в аэропорту с диспетчерской, до начала движения по земле вам нужно связаться с диспетчером. Вам дадут всю необходимую информацию, включая код приемоответчика. Запишите его, поскольку эту информацию нужно будет повторить для диспетчера, прежде чем вам дадут разрешение на взлет. Когда разрешение будет получено, начинайте движений к взлетной полосе в соответствии с инструкциями сотрудников наземной службы. Никогда не выезжайте на взлетную полосу без разрешения на взлет!

      Настройте закрылки для взлета. Как правило, они должны располагаться под углом 10 градусов. Закрылки позволяют создать подъемную силу, из-за чего они и используются при взлете.

      Проверьте работу двигателей. Перед выездом на взлетную полосу остановитесь в зоне проверки двигателей и произведите соответствующую процедуру проверки. Так вы убедитесь, что взлетать безопасно.

      • Попросите инструктора показать, как производится проверка двигателей.
    2. Сообщите диспетчеру, что вы готовы к взлету. После успешной проверки двигателей сообщите диспетчеру о готовности и ждите разрешения продолжать движение по взлетной полосе.

    3. Вдавите кнопку управления горючей смесью максимально вниз. Начните постепенно давить на кнопку газа – самолет станет разгоняться. Он захочет повернуть влево, поэтому удерживайте его в середине взлетной полосы с помощью педалей.

      • При боковом ветре вам нужно будет слегка повернуть штурвал в сторону ветра. Когда наберете скорость, постепенно верните штурвал к исходному положению.
      • Отклонение от курса (кручение вокруг по вертикальной оси) нужно контролировать с помощью педалей. Если самолет начнет кручение, используйте педали, чтобы его выровнять.
    4. Разгонитесь. Чтобы подняться в воздух, самолету нужно набрать определенную скорость. Газ должен быть выжат до конца, и тогда самолет начнет подниматься (обычно у небольших самолетов скорость взлета равняется примерно 60 узлам). Указатель воздушной скорости сообщит вам, когда вы достигнете этой скорости..

      • Когда возникнет необходимая подъемная сила, нос самолета начнет подниматься над землей. Потяните за штурвал, чтобы помочь самолету взлететь.
    5. Потяните штурвал на себя. Это позволит самолету подняться в воздух.

      • Не забывайте поддерживать скорость набора высоты и правильное положение руля направления.
      • Когда самолет поднимется на достаточную высоту и когда указатель скорости набора высоты будет показывать положительное значение (то есть самолет будет набирать высоту), верните закрылки и шасси в нейтральное положение, чтобы снизить сопротивление.

    Управление полетом

    1. Установите искусственный горизонт, или указатель пространственного положения. Он поможет вам удерживать самолет в горизонтальном положении. Если вы выйдете за нужные значения, потяните штурвал на себя, чтобы приподнять нос. Не дергайте слишком резко – здесь не нужно больших усилий.

      • Чтобы самолет не отклонялся от горизонта, постоянно проверяйте пространственное положение и показания альтиметра. Но помните, что слишком долго смотреть на тот или иной указатель не стоит.
    2. Выполните поворот. Это еще называется выполнением виража. Если перед вами штурвал, поверните его. Если он имеет вид рукоятки, наклоните ее влево или вправо. Чтобы не потерять управление, смотрите на указатель поворота. Этот инструмент отображает картинку маленького самолета, на которую накладывается уровень с черным шариком. Нужно, чтобы черный шарик оставался в середине – корректируйте положение самолета педалями, и тогда все ваши повороты будут плавными и аккуратными.

      • Чтобы лучше запомнить, какую педаль нажимать, представьте, что вы наступаете на шарик.
      • Элероны отвечают за угол крена. Они работают вместе с педалями поворота. При повороте скоординируйте педали с элеронами, чтобы хвост оставался позади носа. Всегда следите за высотой и воздушной скоростью.
        • При повороте штурвала влево левый элерон приподнимается, а правый опускается. При правом повороте правый элерон поднимается, а левый опускается Не слишком задумывайтесь о том, как это происходит с точки зрения механики и аэродинамики; сейчас вы знакомитесь с основами.
    3. Управляйте скоростью самолета. У каждого самолета есть настройки двигателя, оптимизированные под крейсерский режим полета. Когда наберете нужную высоту, измените настройки так, чтобы двигатель работал на 75% мощности. Скорректируйте настройки для постоянного горизонтального полета. Вы почувствуете, что все рычаги начнут двигаться более плавно. На некоторых самолетах эти настройки позволяют перевести самолет в режим, не создающий вращающего момента, при котором для удержания самолета на прямой линии не потребуется управление педалями.

      • При стопроцентной загрузке двигателя нос смещается в сторону из-за вращающего момента, создаваемого двигателем, который требует коррекции с помощью педалей, поэтому чтобы вернуть самолет в нужное положение, приходится направлять его в противоположную сторону.
      • Чтобы самолет удерживал положение в пространстве, необходимо обеспечивать необходимую скорость и подачу воздуха. Если самолет будет лететь слишком медленно или под крутым углом, он может потерять необходимое ему обтекание воздушным потоком и замереть. Это особенно опасно при взлете и посадке, однако за скоростью следует следить всегда.
      • Как и при управлении машиной, чем чаще вы выжимаете газ в пол, тем большей нагрузке это подвергает двигатель. Жмите на газ лишь в том случае, если вам надо набрать скорость, и отпускайте газ, чтобы снижаться без ускорения.
    4. Не злоупотребляйте управлением. Во время турбулентности важно не переборщить с корректировками, иначе можно случайно вынудить самолет работать на пределе возможностей, что приведет к повреждениям оборудования (в случае сильной турбулентности).

      • Другой проблемой может стать обледенение карбюратора. Вы увидите кнопку с надписью "обогрев карбюратора" ("carb heat"). Включайте обогрев на короткие промежутки времени (например, на 10 минут), особенно при высокой влажности, которая вызывает обледенение. (Это касается лишь самолетов с карбюратором.)
      • Не переключайте свое внимание на эту задачу целиком – вам нужно все время следить за всеми приборами и проверять наличие летающих объектов вблизи вашего самолета.
    5. Установите крейсерскую скорость двигателя. Когда скорость выровняется, зафиксируйте элементы управления в их текущем положении, чтобы самолет постоянно двигался с той же скоростью, а вы могли бы контролировать курс. Снизьте нагрузку на двигатель до 75%. Если вы пилотируете самолет Cessna с одним двигателем, рекомендуемая нагрузка составит 2400 оборотов в минуту.

      • Установите триммер. Триммер – это небольшое устройство на панели, которое можно перемещать в кабине. Правильная установка триммера позволяет не допустить подъема или снижения при крейсерском полете.
      • Существуют разные типы триммеров. Одни имеют форму колеса или рычага, другие – ручки, которую нужно тянуть, или качалки. Есть также триммеры в виде винта и троса. Существуют также электрические системы, управлять которыми проще всего. Настройки триммера соответствуют определенным скоростям, которых может придерживаться самолет. Обычно они зависят от веса, строения корабля, центра тяжести и веса груза и пассажиров.

У некоторых исследователей появлялись безумные идеи – они хотели полететь, но почему же результат оказался таким плачевным? Давно проводились попытки приделать к себе крылья, и, махая ими, взлететь в небо как пернатые. Оказалось, что силы человека недостаточно для поднятия себя на машущих крыльях.

Первыми народными умельцами были естествоиспытатели из Китая. Сведения о них записаны в «Цань-хань-шу» в первом веке нашей эры. Дальше история пестрит случаями подобного рода, которые происходили и в Европе, и в Азии, и в России.

Первое научное обоснование процессу полета дал Леонардо да Винчи в 1505 году. Он заметил, что птицам не обязательно махать , они могут держаться на неподвижном воздухе. Из этого ученый сделал вывод, что полет возможен, когда крылья движутся относительно воздуха, т.е. когда машут крыльями при отсутствии ветра или когда при неподвижных крыльях.

Почему же самолет летит?

Удерживать в воздухе помогает подъемная сила, которая действует только на больших скоростях. Особая контракция крыла позволяет создавать подъемную силу. Воздух, который движется над и под крылом, претерпевает изменения. Над крылом он разреженный, а под крылом – . Создаются два воздушных потока, направленные вертикально. Нижний поток приподнимает крылья, т.е. самолет, а верхний подталкивает вверх. Таким образом, получается, что на больших скоростях воздух под летательным аппаратом становится твердым.

Так реализуется вертикальное движение, но что заставляет самолет двигаться горизонтально? – Двигатели! Пропеллеры как бы просверливают путь в воздушном пространстве, преодолевая сопротивление воздуха.

Таким образом, подъемная сила преодолевает силу притяжения, а тяговая – силу торможения, и самолет летит.

Физические явления, лежащие в основе управления полетом

В самолете все держится на равновесии подъемной силы и силы земного притяжения. Самолет летит прямо. Увеличение скорости полета увеличит подъемную силу, самолет станет подниматься. Чтобы нивелировать этот эффект, пилот обязан опустить нос самолета.

Уменьшение скорости окажет прямо противоположный эффект, и пилоту потребуется поднять нос самолета. Если этого не сделать, произойдет крушение. В связи с указанными выше особенностями существует риск разбиться, когда самолет теряет высоту. Если это происходит близко к поверхности земли, риск почти 100%. Если это происходит высоко над землей, пилот успеет увеличить скорость и набрать высоту.

Каждый полет начинается с того момента, когда запущен двигатель, и заканчивается, когда двигатель самолета выключен на земле. Таким образом, руление (Exercise 4 согласно канадскому КУЛПу) является таким же элементом полета, как и набор высоты или посадка. И, надо сказать, элементом вовсе не простым, как кажется на первый взгляд. Что же в нем такого сложного? Сложного, в принципе, ничего. При условии, что вы избавились от стереотипа автолюбителя. Вот это и есть самое сложное! :)

Итак, рассмотрим, каким образом самолеты малой авиации управляются на земле. По большому счету, вариантов тут только два. Первый из них - это управляемая «нога» шасси, приводимая в действие педалями руля направления. Сама плоскость руля оказывает лишь незначительное аэродинамическое влияние на направление движения, потому что набегающий поток еще слишком слаб или отсутствует вовсе. Тем не менее, хвост самолета при рулении продолжает «вилять», когда летчик орудует педалями. Кроме того, обдув руля направления воздушным винтом все-таки оказывает некоторое coдействие в направлении поворота.

Основной же поворачивающий момент создает носовая (или управляемая хвостовая) стойка. Таким сделано управление на всех популярных Цесснах (150, 152, 172, 182) и на многих других самолетах.

Нужно отметить, что при полной разгрузке носовой стойки этих самолетов (что обычно происходит при взлете) управление ногой прекращается автоматически, и педали с этого момента влияют только на руль направления, который к этому моменту уже достаточно эффективен аэродинамически.

Вторая схема управления самолетом на земле является более простой и, вероятно, дешевой, однако требует большей квалификации пилота. Это так называемая «самоориентирующаяся носовая стойка», которая сама собой, как свободные колеса тележки в супермаркете, поворачивается вслед за поворачивающим самолетом. Но что же заставляет самолет поворачивать? В основном, применение раздельного торможения. Зажав тормоз только одного колеса и добавив тяги двигателю, можно заставить самолет вращаться вокруг неподвижного колеса. Звучит очень просто, да? Вы еще вспомните об этой простоте, когда будете рулить в ограниченном пространстве между припаркованными самолетами, пытаясь удерживать самолет на желтой осевой линии.

На российских Як-18T и Як-52 ситуация осложняется еще и тем, что тормоза расположены не на концах педалей руля направления, а на рулевой колонке. Когда педали стоят в нейтральном положении, тормоз действует на оба колеса. Однако если вы нажмете только на одну из педалей, специальный перепускающий клапан отправит большее давление к тормозу колеса со стороны этой педали, и самолет начет поворачивать в желаемую сторону. Проблема только в том, что из-за самоориентирующейся стойки этот поворот не прекратится сам собой, даже когда вы отпустите тормоз на штурвале. Вам придется остановить поворот интенсивным противоположным движением педалей с одновременным повторным нажатием на тормозную гашетку. Поверьте, это очень сложный навык. Инструкторы шутят, что рулить этими самолетами сложнее, чем летать на них. Это не совсем правда, но «в каждой шутке есть доля шутки». Если противоположное движение педалями сделано слишком поздно, самолет не прекратит поворот вовремя и вы обязательно уйдете с оси. Соответственно, нужно выработать навык некоторого предвидения, чтобы применять своевременные коррекции. Рулить нужно всегда с небольшой скоростью, чтобы в случае ошибки или скользкого покрытия иметь возможность полностью остановить самолет, а затем медленно, почти вращаясь на месте и удерживая самолет противоположной «ногой», использовать значительную тягу двигателя и вернуть самолет на ось рулежной дорожки.

Настало время вспомнить об упомянутом выше «стереотипе автолюбителя», с которым вам предстоит бороться. В основном, он заключается в том, что самолет на земле рулится НОГАМИ, и крутить штурвал влево-вправо бесполезно. Возможно, вы даже будете шокированы «потерей управления», когда повернете штурвал до упора, пытаясь остановить поворот, но это совершенно не окажет никакого влияния на самолет. Что неудивительно. Рулите ногами! Да, кстати, если вы плавали когда-нибудь на байдарке, то у вас уже есть подходящий навык: байдарка очень близка к самолету на самом деле. Каркасная конструкция из дюраля и управление педалями.

Кроме этого, при рулении на самолете с самоориентирующейся стойкой вас неприятно удивит отсутствие жесткой связи «руля» с «дорогой». Самолет как бы болтается, как хочет, то влево, то вправо, а вы его ловите, бешено и несуразно суча ногами. Ничего, со временем ваши движения станут экономными и достаточными для удержания его «в разумных пределах отклонения» от осевой. Обычно освоение этого навыка занимает не менее 10 вылетов (когда вы будете выруливать на старт и заруливать обратно). Будьте готовы и к тому, что этот навык деградирует в случае больших перерывов в полетах точно так же, как и другие летные навыки.

Есть несколько важных моментов, которые необходимо особо учитывать при рулении.

О первом из них я уже упоминал, это скорость. Общеизвестное правило гласит, что «рулить надо со скоростью не большей, чем скорость быстро идущего человека». Это обеспечивает возможность быстрой остановки в случае каких-либо неожиданностей: схода с осевой, возникновения препятствия, неожиданного скольжения на голом льду в повороте или под воздействием порыва ветра и т.д. Подумайте также и о возможных повреждениях, которые может нанести рулящий самолет другому самолету в случае вашей ошибки. Чем меньше скорость столкновения, тем меньше ущерб.

Для контроля скорости у нас есть тяга и тормоза. И тем, и другим нужно пользоваться в достаточной степени, своевременно, но осторожно. Чтобы стронуть самолет с места (особенно в горку, особенно на грунте или снегу) нужно существенно больше тяги. Но бездумно совать взлетный режим «неподвижному» самолету - не лучшее решение. Если он не двигается, возможно, что он привязан, не снят со стояночного тормоза или вы не убрали колодки из-под колес.

Как только самолет покатился, тягу надо сразу прибрать. Часто для прямолинейного движения бывает достаточно малого газа. При этом в поворотах иногда приходится немного увеличивать режим, особенно если для руления используются тормоза. А вот остановки и крутые повороты надо предвидеть заранее и заблаговременно ставить малый газ. Иначе придется активно и часто пользоваться тормозами. Горячие тормоза утрачивают эффективность, и вам это совсем не понравится в случае прерванного взлета. Кроме этого, зимой на нагретые тормозные механизмы иногда попадает снег и быстро тает. По мере остывания вода опять превращается в лед и намертво блокирует тормоза у стоящего самолета. Причем часто только один из тормозов, поэтому, начав руление для следующего вылета, можно исполнить весьма опасный «циркуль» прямо на месте стоянки.

Во время руления ни в коем случае нельзя «бороться тормозами с двигателем» — это грубая ошибка. Перед началом движения поставьте пятки на пол и полностью отпустите тормоза. Если вы хотите снизить скорость или остановиться, то установите малый газ и обожмите тормоза.

Использование тормоза (одного из колес!) совместно с тягой двигателя допустимо лишь при выполнении поворотов малого радиуса. Если поворот очень крутой, то нажатие на педаль/рычаг нужно периодически ослаблять, что дает возможность подторможенному колесу немного проворачиваться. Так существенно снижается износ резины и уменьшаются опасные крутящие нагрузки на стойку шасси. Разворотов «вокруг колеса», например, в конце ВПП, следует вообще избегать. В таком случае надо использовать всю ширину полосы для увеличения радиуса разворота: начать разворот от самого ее края и закончить по другую сторону от осевой. Затем, естественно, придется «протянуть» несколько метров, чтобы выровнять самолет по курсу взлета.

Второе, что необходимо взять за правило - это руление строго по желтой осевой линии. Желтая линия нарисована на асфальте для того, чтобы обеспечить максимальное расстояние между вашими крыльями и препятствиями. Боритесь с желанием «срезать угол» как на парковке супермаркета.

Третий момент опять касается стереотипа автомобилиста, который может сослужить вам очень дурную службу. Необходимо осознать, что вы не едете в кабине самолета, как лягушонка в коробчонке. Вы – большая птица! Вспомните про крылья. Это ВАШИ крылья, они большие, хрупкие, и вы не хотите ими ничего зацепить. Привыкните, что ваши габариты совершенно не ограничиваются кабиной. Вы значительно больше! По крайней мере, шире. Крутите головой, радуйтесь, что вы не в кабине лайнера, откуда крылья видны только если высунуться в форточку и посмотреть назад.

Выполняя развороты в ограниченном пространстве, помимо крыльев необходимо помнить и про хвост. Он описывает широкую дугу позади вас, и есть все шансы «достать» им до крыла припаркованного рядом самолета. Если не уверены в безопасности разворота, то лучше выключить двигатель и закатить самолет на стоянку вручную. Так дешевле будет.

Ну и четвертый момент , на который в первое время вам будет очень трудно обращать внимание, но тем не менее придется, так как это неотъемлемая часть летного экзамена. Этот важный момент (довольно традиционный для авиации) - учет ветра. Но его техника специфична, поскольку в данном случае выполняется на земле.

Перед началом руления вы должны получить от диспетчера или АТИС направление ветра (в крайнем случае, взглянуть на «колдун» аэродрома). Далее в процессе руления нужно всегда устанавливать элероны и руль высоты (читай «крутить и шевелить штурвал») в такое положение, чтобы снизить влияние ветра на самолет. Ветер, как известно, даже на земле стремится развернуть и даже перевернуть самолет. Особенно это опасно, когда он дует сбоку, одновременно воздействуя как на руль направления и фюзеляж (имеющие довольно значительную площадь и создающие эффект флюгера), так и на крылья, создавая на одном из них большую подъемную силу, чем на другом. Полностью устранить эти эффекты невозможно, но нужно стараться уменьшить их влияние. Для этого, в зависимости от того, с какой стороны дует ветер, надо устанавливать штурвал в следующие положения:

  1. Если ветер дует спереди, то нужно брать штурвал на себя и до упора поворачивать в сторону ветра. Это облегчит руление на самолете с самоориентирующейся стойкой и снизит подъемную силу на наветренном крыле.
  2. Если ветер дует сзади, то штурвал нужно поставить в положение «от ветра», то есть полностью отдать от себя и до упора повернуть в сторону противоположную той, откуда дует ветер. Скажем, если ветер справа-сзади, то штурвал нужно повернуть влево и отдать вперед.

Эта иллюстрация, характерная для POH Cessna 150/172, демонстрирует правильное положение рулей для коррекции ветра при рулении. Обратите внимание, что элероны всегда ставятся в крайнее положение (для получения максимального эффекта), а руль высоты - нет, поскольку если ветер спереди, то брать на себя штурвал целесообразно только для разгрузки самоориентирующейся стойки. Управляемую стойку достаточно лишь слегка разгрузить, то есть выбрать штурвал лишь немного, или вообще оставить в нейтральном положении. Но если ветер сзади, то руль высоты тоже ставится в крайнее положение (штурвал полностью от себя).

Самолет относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Это означает, что для его полета нужны определенные условия, сочетание точно рассчитанных факторов. Полет самолета – это результат действия подъемной силы, которая возникает при движении потоков воздуха навстречу крылу. Оно повернуто под точно рассчитанным углом и имеет аэродинамическую форму, благодаря которой при определенной скорости начинает стремиться вверх, как говорят летчики – “становится на воздух”.

Разгоняют самолет и поддерживают его скорость двигатели. Реактивные толкают самолет вперед за счет сгорания керосина и потока газов, вырывающихся из сопла с большой силой. Винтовые двигатели “тянут” самолет за собой.


Крыло современных самолетов является статичной конструкцией и само по себе не может самостоятельно создавать подъемную силу. Возможность поднять многотонную машину в воздух возникает только после поступательного движения (разгона) летательного аппарата с помощью силовой установки. В этом случае крыло, поставленное под острым углом к направлению воздушного потока, создает различное давление: над железной пластиной оно будет меньше, а снизу изделия – больше. Именно разность давлений приводит к возникновению аэродинамической силы, способствующей набору высоты.

Подъемная сила самолетов состоит из следующих факторов:

  1. Угла атаки
  2. Несимметричного профиля крыла

Наклон металлической пластины (крыла) к воздушному потоку принято называть углом атаки. Обычно при подъеме самолета упомянутое значение не превышает 3-5°, чего достаточно для взлета большинства моделей самолетов. Дело в том, что конструкция крыльев с момента создания первого летательного аппарата претерпела серьезные изменения и сегодня представляет собой несимметричный профиль с более выпуклым верхним листом металла. Нижний лист изделия характеризуется ровной поверхностью для практически беспрепятственного прохождения воздушных потоков.

Интересно:

Почему пыль на белом фоне черная, а на черном - белая?

Схематично процесс образования подъемной силы выглядит так: верхним струйкам воздуха нужно пройти больший путь (из-за выпуклой формы крыла), чем нижним, при этом количество воздуха за пластиной должно остаться одинаковым. В результате верхние струйки будут двигаться быстрее, создавая согласно уравнению Бернулли область пониженного давления. Непосредственно различие в давлении над и под крылом вкупе с работой двигателей помогает самолету набрать требуемую высоту. Следует помнить, что значение угла атаки не должно превышать критической отметки, иначе подъемная сила упадет.

Крыла и двигателей недостаточно для управляемого, безопасного и комфортного полета. Самолетом нужно управлять, при этом точность управления более всего нужна во время посадки. Летчики называют посадку управляемым падением – скорость самолета снижается так, что он начинает терять высоту. При определенной скорости это падение может быть очень плавным, приводящим к мягкому касанию колесами шасси полосы.

Управление самолетом совершенно не похоже на управление автомобилем. Штурвал пилота предназначен для отклонения вверх и вниз и создания крена. “На себя” – это набор высоты. “От себя” – это снижение, пикирование. Для того, чтобы повернуть, изменить курс, нужно нажать на одну из педалей и штурвалом наклонить самолет в сторону поворота… Кстати, на языке пилотов это называется “разворот” или “вираж”.

Для разворота и стабилизации полета в хвосте самолета расположен вертикальный киль. А находящиеся под ним и над ним небольшие “крылья” – это горизонтальные стабилизаторы, которые не позволяют огромной машине бесконтрольно подниматься и опускаться. На стабилизаторах для управления имеются подвижные плоскости – рули высоты.

Интересно:

Почему магнит притягивает? Описание, фото и видео

Для управления двигателями между креслами пилотов находятся рычаги – при взлете они переводятся полностью вперед, на максимальную тягу, это взлетный режим, необходимый для набора взлетной скорости. При посадке рычаги отводят полностью назад – в режим минимальной тяги.

Многие пассажиры с интересом смотрят, как перед посадкой задняя часть огромного крыла вдруг опускается вниз. Это закрылки, “механизация” крыла, которая выполняет несколько задач. При снижении полностью выпущенная механизация тормозит самолет, чтобы не дать ему слишком разогнаться. При посадке, когда скорость очень невелика, закрылки создают дополнительную подъемную силу для плавной потери высоты. При взлете они помогают основному крылу удерживать машину в воздухе.

Чего не нужно бояться в полете?

Есть несколько моментов полета, способных напугать пассажира – это турбулентности, прохождение через облака и хорошо видимые колебания консолей крыла. Но это совершенно не опасно – конструкция самолета рассчитана на огромные нагрузки, гораздо больше тех, что возникают при “болтанке”. К подрагиванию консолей следует относиться спокойно – это допустимая гибкость конструкции, а полет в облаках обеспечивается приборами.

Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума.
Н. Е. Жуковский

Фото И. Дмитриева.

Рис. 1. При взаимодействии плоской пластины с потоком воздуха возникают подъёмная сила и сила сопротивления.

Рис. 2. При обтекании потоком воздуха выгнутого крыла давление на его нижней поверхности будет выше, чем на верхней. Разница в давлениях даёт подъёмную силу.

Рис. 3. Отклоняя ручку управления, лётчик изменяет форму руля высоты (1-3) и крыльев (4-6).

Рис. 4. Руль направления отклоняют педалями.

Вы когда-нибудь летали? Не на самолёте, не на вертолёте, не на воздушном шаре, а сами — как птица? Не приходилось? И мне не довелось. Впрочем, насколько я знаю, это не удалось никому.

Почему же человек не смог этого сделать, ведь кажется, нужно лишь скопировать крылья птицы, прикрепить их к рукам и, подражая пернатым, взмыть в поднебесье. Но не тут-то было. Оказалось, что человеку не хватает сил, чтобы поднять себя в воздух на машущих крыльях. Рассказами о таких попытках пестрят летописи всех народов, от древнекитайских и арабских (первое упоминание содержится в китайской хронике «Цаньханьшу», написанной ещё в I в. н.э.) до европейских и русских. Мастера в разных странах использовали для изготовления крыльев слюду, тонкие прутья, кожу, перья, но полететь так никому и не удалось.

В 1505 году великий Леонардо да Винчи писал: «… когда птица находится в ветре, она может держаться в нём без взмахов крыльями, ибо ту же роль, которую при неподвижном воздухе крыло выполняет в отношении воздуха, выполняет движущийся воздух в отношении крыльев при неподвижных крыльях». Звучит это сложно, но по сути не просто верно, а гениально. Из этой идеи следует: чтобы полететь, не нужно размахивать крыльями, нужно заставить их двигаться относительно воздуха. А для этого крылу нужно просто сообщить горизонтальную скорость. От взаимодействия крыла с воздухом возникнет подъёмная сила, и, как только её величина окажется больше величины веса самого крыла и всего, что с ним связано, начнётся полёт. Дело оставалось за малым: сделать подходящее крыло и суметь разогнать его до необходимой скорости.

Но опять возник вопрос: какой формы должно быть крыло? Первые эксперименты проводили с крыльями плоской формы. Посмотрите на схему (рис. 1). Если на плоскую пластину под небольшим углом действует набегающий поток воздуха, то возникают подъёмная сила и сила сопротивления. Сила сопротивления старается «сдуть» пластину назад, а подъёмная сила - поднять. Угол, под которым воздух дует на крыло, называется углом атаки. Чем больше угол атаки, то есть чем круче к потоку наклонена пластина, тем больше подъёмная сила, но вырастает и сила сопротивления.

Ещё в 80-х годах XIX века учёные выяснили, что оптимальный угол атаки для плоского крыла лежит в пределах от 2 до 9 градусов. Если угол сделать меньше - сопротивление будет небольшим, но и подъёмная сила маленькой. Если развернуться круче к потоку - сопротивление окажется так велико, что крыло превратится скорее в парус. Отношение величины подъёмной силы к величине силы сопротивления называется аэродинамическим качеством. Это один из самых важных критериев, относящихся к летательному аппарату. Оно и понятно, ведь чем выше аэродинамическое качество, тем меньше энергии тратит летательный аппарат на преодоление сопротивления воздуха.

Вернёмся к крылу. Наблюдательные люди очень давно заметили, что у птиц крылья не плоские. Всё в тех же 1880-х годах английский физик Горацио Филлипс провёл эксперименты в аэродинамической трубе собственной конструкции и доказал, что аэродинамическое качество выпуклой пластины значительно больше, чем плоской. Нашлось и довольно простое объяснение этому факту.

Представьте, что вам удалось сделать крыло, у которого нижняя поверхность плоская, а верхняя - выпуклая. (Очень просто склеить модель такого крыла из обычного листа бумаги.) Теперь посмотрим на вторую схему (рис. 2). Поток воздуха, набегающий на переднюю кромку крыла, делится на две части: одна обтекает крыло снизу, другая - сверху. Обратите внимание, что сверху воздуху приходится пройти путь несколько больший, чем снизу, следовательно, сверху скорость воздуха будет тоже чуть больше, чем снизу, не так ли? Но физикам известно, что с увеличением скорости давление в потоке газа падает. Смотрите, что получается: давление воздуха под крылом оказывается выше, чем над ним! Разница давлений направлена вверх, вот вам и подъёмная сила. А если добавить угол атаки, то подъёмная сила ещё увеличится.

Одним из первых вогнутые крылья сделал талантливый немецкий инженер Отто Лилиенталь. Он построил 12 моделей планеров и совершил на них около тысячи полётов. 10 августа 1896 года во время полёта в Берлине его планер перевернуло внезапным порывом ветра и отважный пилот-исследователь погиб. Теоретическое обоснование парения птиц, продолженное нашим великим соотечественником Николаем Егоровичем Жуковским, определило всё дальнейшее развитие авиации.

А теперь попробуем разобраться, как подъёмную силу можно изменять и использовать для управления самолётом. У всех современных самолётов крылья сделаны из нескольких элементов. Основная часть крыла неподвижна относительно фюзеляжа, а на задней кромке устанавливают как бы небольшие дополнительные крылышки-закрылки. В полёте они продолжают профиль крыла, а на взлёте, при посадке или при манёврах в воздухе могут отклоняться вниз. При этом подъёмная сила крыла возрастает. Такие же маленькие дополнительные поворотные крылышки есть на вертикальном оперении (это руль направления) и на горизонтальном оперении (это руль высоты). Если такую дополнительную часть отклонить, то форма крыла или оперения меняется, и меняется его подъёмная сила. Посмотрим на третью схему (рис. 3 на с. 83). В общем случае подъёмная сила увеличивается в сторону, противоположную отклонению рулевой поверхности.

Расскажу в самых общих чертах, как управляется самолёт. Чтобы подняться вверх, нужно слегка опустить хвост, тогда возрастёт угол атаки крыла, самолёт начнёт набирать высоту. Для этого пилот должен потянуть штурвал (ручку управления) на себя. Руль высоты на стабилизаторе отклоняется вверх, его подъёмная сила уменьшается и хвост опускается. При этом угол атаки крыла увеличивается и его подъёмная сила возрастает. Чтобы спикировать, пилот наклоняет штурвал вперёд. Руль высоты отклоняется вниз, самолёт задирает хвост и начинает снижение.

Наклонить машину вправо или влево можно при помощи элеронов. Они расположены на концевых частях крыльев. Наклон ручки управления (или поворот штурвала) к правому борту заставляет правый элерон подняться, а левый - опуститься. Соответственно подъёмная сила на левом крыле возрастает, а на правом падает, и самолёт наклоняется вправо. Ну а как наклонить самолёт влево - догадайтесь сами.

Рулём направления управляют с помощью педалей (рис. 4). Толкаете вперёд левую педаль - самолёт поворачивает налево, толкаете правую - направо. Но делает это машина «лениво». А вот чтобы самолёт быстро развернулся, нужно сделать несколько движений. Предположим, вы собираетесь повернуть влево. Для этого нужно накренить машину влево (повернуть штурвал или наклонить ручку управления) и в то же время нажать на левую педаль и взять штурвал на себя.

Вот, собственно, и всё. Вы можете спросить, почему же лётчиков учат летать несколько лет? Да потому, что просто всё только на бумаге. Вот вы дали самолёту крен, взяли ручку на себя, а самолёт вдруг начал съезжать вбок, как на скользкой горке. Почему? Что делать? Или в горизонтальном полёте вы решили подняться повыше, взяли штурвал на себя, а самолёт вдруг, вместо того чтобы забираться на высоту, клюнул носом и по спирали полетел вниз, как говорят, вошёл в «штопор».

Пилоту в полёте нужно следить за работой двигателей, за направлением и высотой, за погодой и пассажирами, за собственным курсом и курсами других самолётов и множеством других важных параметров. Пилот должен знать теорию полёта, расположение и порядок работы органов управления, должен быть внимательным и смелым, здоровым, а самое главное - любить летать.

 

 

Это интересно: