Скольжение на крыло в авиации что это
Скольжение на крыло в авиации что это
Что общего у флюгера и ВПП? Абсолютно ничего. Флюгер вращается на ветру, а ВПП всегда остается на земле: неподвижная, надежная, неизменная. Проблема в том, что пилоты предпочитают садиться против ветра, потому что в этом случае скорость самолета падает, и им легче управлять. Но при этом пилотам хочется еще и попасть на ВПП. Если дует боковой ветер, приходится в любом случае садиться в этих условиях (можно, конечно, отправиться на поиски другой ВПП, с более благоприятным ветром, но это совершенно непрактично). В такой ситуации говорят, что выполняется посадка при боковом ветре. Я дам вам несколько ценных советов и рекомендаций по осуществлению этого маневра.
Надеюсь, ваш компьютер оснащен педалями управления рулем направления или на вашем джойстике есть для этого специальное устройство. Они необходимы для посадки при боковом ветре. Если их нет, можно использовать клавиши «0» и ENTER на дополнительной клавиатуре. Это, конечно, не совсем то же самое, что работа с педалями, но цель в любом случае будет достигнута. И все же для удобства я буду говорить про педали управления рулем направления.
Особенности посадки при боковом ветре
Заход с углом упреждения
Заход с углом упреждения напоминает движение краба. Направление движения краба не соответствует пункту его назначения. Думаю, крабам в принципе сложно перемещаться при таком количестве ног. Самолет парирует снос точно так же: двигается несколько в ином направлении. След, который самолет оставляет на поверхности Земли, называется линией пути.
Чтобы линия пути получилась строго прямой, необходимо компенсировать снос разворотом самолета (слабым или более значительным в зависимости от метеоусловий) (см. рис. 1).
 Рисунок 1 |
Если направить самолет несколько вправо при условии, что ветер дует влево, вы сможете добиться равновесия, и траектория получится прямой.
Как рассчитать точный угол разворота? Немного разверните самолет против ветра (для начала на 5-10 градусов), выровняйте крылья и понаблюдайте за самолетом. Помните, что разворот должен быть скоординированным. При этом используется не только руль направления, но и элерон. Это важный момент, забывать про который не следует.
При хорошем развороте линия пути захода на ВПП получится прямоугольной. На рис. 1 она изображен пунктиром. Самолет А летит перпундикулярно к ВПП. Самолет С, в свою очередь, развернут влево, т. е. против ветра, чтобы линия между третьим и четвертым разворотами оставалась прямой. Конечно, если направление ветра не параллельно ВПП, самолет придется разворачивать на всех пяти сегментах маршрута полета над аэродромом, чтобы линия пути получилась прямоугольной (см. рис. 2).
 Рис. 2 |
Если ветер будет сносить самолет, маршрут полета будет отличаться от предполагаемого. Это приводит к проблемам. Вышка и другие пилоты ожидают, что все линии маршрута будут прямыми, а для этого требуется выполнять развороты.
Выбранный угол сноса следует сохранять в течение всего этапа снижения. Даже на этапе выравнивания угол сноса сохраняется. Только перед самым моментом приземления выполняется так называемая посадка с углом упреждения.
Посадка с углом упреждения
В первую очередь этот термин означает использование руля направления для совмещения продольной оси самолета с осевой линией ВПП до приземления, как показано на рис. 3А.
Нужно всего-то выровнять самолет с помощью руля направления. Отлично. А теперь последний момент.
 Рисунок 3a |
Предположим, самолет развернут вправо; тогда, чтобы его выровнять, нужно повернуть руль направления влево. При этом самолет даст крен влево. Чтобы выровнять крылья, используйте правый элерон на этапе посадки с углом упреждения, как показано на рис. 3Б.
 Рисунок 3b |
Не могу сказать, что люблю делать посадку с разворотом при боковом ветре. Чтобы все получилось, нужно точно рассчитать время. Все усложняется тем, что на этапе выравнивания скорость падает и приходится увеличивать угол сноса, чтобы остаться на осевой линии. Это объясняется тем, что при выравнивании самолета скорость снижается, а на более низкой скорости требуется больший угол упреждения сноса. Поэтому в процессе выравнивания самолета пилоту приходится увеличивать угол сноса, а перед самым приземлением его нужно снова выровнять. На это уходит столько сил! А ведь есть другой метод, который всем дается гораздо проще: пилоту, самолету и пассажирам.
Скольжение на крыло
Чтобы парировать снос при боковом ветре методом скольжения на крыло, нужно всего лишь наклонить самолет по направлению к ветру. Для этого используются элероны. Если ветер дует справа, используйте правый элерон. В результате самолет начинает скользить боком к ветру, как показано на рис. 4. Именно такой метод называется скольжением на крыло при боковом ветре. При достаточном крене боковое скольжение нейтрализует боковые порывы ветра. Тогда самолет идет прямо по осевой линии ВПП. Чтобы все получилось, нужно сделать еще кое-что.
 Рисунок 4 |
Когда вы отклоняете элерон для компенсации бокового сноса, самолет начнет поворачивать в направлении крена. Вы должны этого избежать. Отклоните руль в противоположном направлении, чтобы совместить продольную ось самолета с осевой линией ВПП. Другими словами, если при боковом ветре справа вы отклоняете правый элерон для наклона правого крыла, следует немного отклонить руль направления влево, чтобы самолет не поворачивал вправо. Насколько далеко влево отклонять руль направления? Настолько, насколько нужно для того, чтобы нос был направлен прямо на ВПП. Отлично.
Сохраняйте это положение самолета в ходе снижения. Начинайте выравнивание. Больше ничего делать не нужно. Когда начинаете выравнивание, правое крыло опущено (если боковой ветер дует справа). Поэтому правое колесо коснется земли первым. Так и должно быть. Именно так должен приземляться самолет при боковом ветре. Конечно, после приземления на одно колесо нужно опустить второе, хотя оно и само опускается рано или поздно. Никогда еще мне не доводилось видеть самолет, выруливающий на одном колесе. Если с вами такое случится, не забудьте прислать мне фото. Хотел бы я увидеть эту картину.
Скольжение на крыло, совмещенное с разворотом
Ну что, теперь понятна разница между посадкой с разворотом и скольжением на крыло? Второй метод гораздо проще и не требует большого мастерства. Он еще и более эффективен для упреждения сноса при боковом ветре. Я всегда использую оба метода при посадке с боковым ветром.
Я парирую снос разворотом на посадочной прямой. На расстоянии 100 футов (30 м) над ВПП выполняю скольжение на крыло. Если скольжение было длительным, пассажиров просто вжимало бы в борт самолета, а это не очень-то приятно.
Ну вот и все. Посадку при боковом ветре не так уж сложно выполнить. Как и во всем, нужна практика, так что приступайте. Потренируйтесь самостоятельно. Встретимся на следующем занятии по наземному инструктажу.
FLYGUY.RU — учимся летать!
«Шарик в центре» и виды скольжения
Приручение этого «шарика» обязательно отнимет у вас много времени, нервов и, в некотором смысле, денег. Пока вы не научитесь контролировать скольжение самолета и правильно работать педалями, о сдаче летного экзамена даже и думать нечего: вас до него просто не допустят. А казалось бы: какой-то маленький шарик в стеклянной трубке, ну что от него зависит? В реальности, от него зависит очень многое, в том числе и жизнь летчика. Так что в ваших интересах с ним поскорее подружиться.
Для начала нужно сказать несколько слов о путанице в названии прибора, в котором этот шарик «живет».
По-русски этот комбинированный прибор называется «Указатель поворота и скольжения». Но в специализированной литературе иногда встречается сокращенное «указатель поворота» (УП), а наиболее распространенным является термин «электрический указатель поворота», ЭУП. Какое бы название ни использовалось, имеется в виду одно и то же: это комбинация из электрического указателя поворота и механического указателя скольжения.
Указатель поворота — это такая стрелка, связанная с электрическим гироскопом, которая отклоняется в сторону в случае, если самолет поворачивает (заметьте, поворачивает, а не просто кренится, находясь в скольжении). А вот указатель скольжения – это слегка изогнутая стеклянная трубка с тем самым «шариком».
По-английски этот комбинированный прибор называется Turn and Slip Indicator, что является аналогом русского названия. В разговоре и литературе его часто тоже сокращают до Turn Indicator, хотя указатель скольжения в нем, как правило, всегда есть.
Рис. 1: Turn and Slip Indicator
Уже запутались? Отлично. Ибо это еще не все! Лет 40-50 тому назад Turn Indicator был несколько доработан: конструкторы научили его показывать не только поворот, но еще и крен! Теперь даже если самолет не поворачивает (т. е. не меняет магнитного курса), но кренится, прибор этот крен тоже регистрирует. Называется усовершенствованный прибор Turn Coordinator и внешне отличается лишь тем, что вместо вертикальной стрелки на нем изображен самолетик. Это очень напоминает авиагоризонт, но в отличие от него Turn Coordinator не предоставляет летчику информации о тангаже, показывая только крен и/или поворот. Еще раз внимание: крен бывает без поворота, а поворот без крена. Хотя чаще всего они сопутствуют друг другу. В этом случае, Turn Coordinator показывает и то, и другое одновременно, неким хитрым образом интегрируя оба параметра в своих показаниях.
Слово Slip из названия этого прибора уже пропало окончательно, но слово Coordinator – осталось, и оно намекает, что прибор позволяет выполнять координированные развороты, т. е. «держать шарик в центре», а значит, указатель скольжения (Inclinometer по-английски) там непременно есть. Такая вот «непереводимая игра слов», приводящая начинающего курсанта в полный ступор.
Рис. 2: Turn Coordinator
Кстати, в Як-18T вторая, дополнительная, трубка с шариком встроена в авиагоризонт! Само по себе это очень удобно, т. к. позволяет следить за скольжением, не отрывая взгляда от авиагоризонта, и еще раз свидетельствует о большом значении указателя скольжения для безопасности полета.
Рис. 3: Авиагоризонт Як-18T
Теперь, когда понятно, где искать этот чертов шарик, нужно усвоить, что его метания в стеклянной трубке означают. А означают они, когда шарик не находится в своем среднем положении, что наш самолет летит немного боком. Нетрудно догадаться, что при таком положении самолета его аэродинамическое сопротивление существенно возрастает, и обтекание крыльев воздухом становится неодинаковым: крыло, летящее немного позади, затеняется фюзеляжем и имеет меньшую подъемную силу. Кроме того, крылья обычно установлены под углом (это поперечное V крыла или Dihedral) и поэтому у самолета, летящего боком, левое и правое крыло имеют несколько разный угол атаки. Это сложно объяснить на словах, но это факт: «переднее» крыло имеет больший угол атаки, чем «заднее», что также приводит к развитию крена в сторону «заднего». Для компенсации крена часто применяют воздействие элеронами, что таит в себе опасность: элерон «заднего» крыла, отклоняющийся вниз, создает большее сопротивление, чем элерон «переднего крыла», отклоняющийся вверх. Таким образом, «заднее» крыло дополнительно тормозится. Потенциально, когда воздушная скорость мала, это может привести (и приводит!) к сваливанию на «заднее» крыло и входу в штопор.
Однако не следует думать, что загнав шарик в угол полным отклонением педали в горизонтальном и прямолинейном полете на крейсерской скорости, вы сразу же отправитесь в штопор – нет, поверьте, что это сделать совершенно невозможно. Современные самолеты позволяют безбоязненно выполнять этот маневр, который называется «скольжением». А вот на заре авиации в начале XX века все было совсем не так радужно: многие экспериментальные самолеты могли угодить в штопор просто наскочив на резкий порыв ветра. Вдобавок, авиаторы тех времен имели весьма отрывочные и иногда ложные представления об аэродинамике, что заставляло их «из осторожности» выполнять повороты «блинчиком» (без крена), действуя лишь рулем направления. Этому, естественно, всегда сопутствовало сильное скольжение. Двигатели же в то время были настолько маломощными, что самолеты летали на скоростях, опасно близких к скорости сваливания. Все это вело к очень большому числу катастроф. Работа летчиков и, в особенности, летчиков-испытателей была тогда крайне опасна и, поэтому, очень высоко оплачивалась. К счастью или к сожалению, но те времена остались в далеком прошлом.
В наше время скольжение является одним из приемов пилотирования, причем в Штатах или Канаде на него существует несколько упражнений (Exercise 15 Канадского КУЛПа), которые вас обязательно попросят выполнить на экзамене. Почему не одно, а несколько? А буржуи построили на этом деле свою теорию и называют скольжения тремя разными терминами, в зависимости от их назначения. Вот они:
Forward slip – скольжение, применяемое для быстрого сброса высоты.
Slipping turn – скольжение для быстрого сброса высоты, выполняемое с разворотом. Обычно используется для «ускоренного» захода на посадку (в том числе, вынужденную).
Side-slip – скольжение, также как и Forward-slip, выполняемое строго прямо и применяемое для коррекции сноса при заходе на посадку с боковым ветром.
Нормальному человеку бывает трудно сразу уловить эти тонкие отличия, но, тем не менее, придется. Давайте рассмотрим технику выполнения этих скольжений, и все станет ясно.
Forward-slip выполняется так:
1. Включить подогрев карбюратора (если самолет им оборудован, конечно)
2. Установить малый газ
3. Наметить визуальный ориентир прямо по курсу
4. ПОЛНОСТЬЮ отклонить педаль руля направления (до полика)
5. Отклонением штурвала в противоположную сторону удерживать самолет от поворота в сторону нажатой педали.
Вот и все. Шарик в истерике забьется в угол, противоположный нажатой педали, и раскоряченный таким образом самолет начнет довольно интенсивно снижаться. Не следует сильно отдавать штурвал от себя и, тем более, тянуть его на себя. Также надо быть осторожным с креном: при недостаточном крене самолет будет уходить с курса в сторону нажатой педали, при избыточном крене – поворачивать в противоположную сторону. Поскольку педаль отжата до полика, мы можем сохранять направление на намеченный ориентир только правильным подбором крена – это и будет оцениваться экзаменатором.
Slipping-turn выполняется совершенно аналогично, но никакой ориентир впереди намечать не нужно. Напротив, наша задача развернуться, интенсивно снижаясь. Поэтому выполнив те же самые процедуры, мы должны просто сильнее накренить самолет в сторону, противоположную выжатой педали, что и заставит самолет разворачиваться. В данном случае экзаменатор будет оценивать ваше владение самолетом по наличию этого разворота. Для этого вида скольжения педаль также должна быть ПОЛНОСТЬЮ отклонена для достижения максимального Rate of Descend, как и при выполнении Forward Slip.
Side-slip и по назначению, и по технике выполнения существенно отличается от двух предыдущих видов скольжения. Прежде всего, оно используется вовсе не для сброса высоты. Хотя скорость снижения в нем и увеличивается из-за растущего аэродинамического сопротивления, основной задачей side-slip является противодействие боковому сносу на предпосадочной прямой. Для этого создается крен в сторону ветра и, единожды подобранный, он поддерживается постоянным практически до этапа выравнивания. Это ни в коем случае не должно приводить к развороту. Напротив, здесь особенно критичны сохранение посадочного курса и параллельность оси самолета и оси ВПП.
Для того чтобы удержать самолет от разворота в сторону крена, выжимается противоположная педаль, что и создает «скольжение вбок», т. е. side-slip. При этом педаль вовсе не обязана быть выжата полностью – она отклоняется по потребности. Более того, если для коррекции сноса требуется использовать такой сильный крен, при котором даже полностью выжатая педаль не может остановить разворот, ограничение по боковому ветру на посадке превышено и садиться с таким курсом нельзя – это приведет к аварии.
Вот как выглядит выполнение Side Slip:
1. Самолет выводится на посадочную прямую. Подогрев карбюратора к этому моменту обычно уже включен, а режим двигателя подобран с тем, чтобы выдерживалась требуемая скорость снижения. Все как при обычной посадке в безветренную погоду.
2. Как только становится очевидно, что боковой ветер сносит самолет с оси полосы, летчик должен дать умеренный крен в ту сторону, откуда дует ветер. Запомните это: крен на заходе всегда создается «против ветра». Крен в противоположном направлении будет расценен экзаменатором как серьезная ошибка. Поэтому постарайтесь услышать направление ветра, когда вам его скажет диспетчер, давая разрешение на посадку. В крайнем случае, постарайтесь вспомнить, какой ветер дул на аэродроме, когда вы взлетали или, лучше, определите направление ветра по «колдуну».
3. Естественно, создание крена приведет к тому, что самолет начнет поворачивать – вот здесь надо нажать противоположную педаль, чтобы остановить этот разворот и продолжать лететь к полосе строго по прямой. На самом деле, это не так сложно и довольно быстро приходит с практикой.
4. Особое внимание следует уделить контролю скорости. Из-за увеличения аэродинамического сопротивления она может упасть, а вертикальная — вырасти. Следует предвидеть это и своевременно добавить режим. Кстати, имейте в виду, что в скольжениях нельзя полностью полагаться на указатель скорости: на многих самолетах (включая Цессны) его показания будут не точны. Приступив к скольжению, сохраняйте неизменным положение капота относительно горизонта — это обезопасит вас от потери или разгона скорости.
Side-slip является любимейшим приемом коррекции бокового ветра в Западной школе (в России чаще учат использовать метод «Crab», то есть подбирать такой курс, который позволяет оставаться на посадочной прямой без крена и скольжения). Есть разные соображения, почему так произошло. Скорее всего потому, что на Западе традиционно учили летать на Цесснах – высокопланах, что позволяло вольнее обходиться с креном на посадке, поскольку вероятность зацепить крылом землю на таком типе практически нулевая. Кроме того этот способ куда легче в освоении, чем метод Crab – последний требует хорошей координации движений в самый ответственный момент, прямо перед касанием, что не всегда доступно курсанту со средними способностями. Если же непосредственно перед касанием не откорректировать курс самолета, чтобы он стал параллелен оси ВПП, касание произойдет с сильной боковой нагрузкой на шасси и может привести к разрушению пневматиков, повреждению шасси и т.п. Поэтому Западная школа считает, что метод Crab лучше осваивать позже, когда у летчика уже есть достаточный опыт и он лучше чувствует самолет на посадке.
На мой взгляд, при использовании метода «Сrab», перед самым выравниванием все равно приходится кратковременно переходить к методу Side slip. Нажатие на педаль для того, чтобы установить самолет параллельно оси ВПП, автоматически ведет к появлению крена, как было описано выше. Для того чтобы убрать возникший крен, приходится действовать штурвалом в противоположном направлении. Это и есть Side slip, только он длится не более нескольких мгновений, после чего самолет касается земли.
Понятно, что во всех случаях намеренного выполнения скольжения шарик никогда не будет находиться в центре прибора, и это совершенно нормально. Однако бывают случаи, когда скольжение нежелательно или даже совершенно недопустимо. Такими случаями являются виражи и набор высоты. Естественно, наибольшего внимания требуют виражи в наборе высоты – допустить скольжение в них легче всего, что весьма опасно.
Выполнение координированных виражей – одна из самых обсуждаемых тем, поэтому я не хочу на ней останавливаться слишком подробно. Надо только упомянуть, что причиной нежелательного скольжения (или рысканья, т.е. Adverse Yaw) в вираже принято называть разность аэродинамического сопротивления внутреннего и внешнего крыльев. Так как у внешнего (верхнего) крыла элерон опущен вниз, оно создает большую подъемную силу. Созданию дополнительной подъемной силы, в свою очередь, всегда сопутствует рост «индуктивного аэродинамического сопротивления» (Induced drag), которое и создает разворачивающий момент, ведущий к скольжению.
Рис. 4: Возникновение скольжения в вираже
Если в вираже вообще не использовать руль направления (снять ноги с педалей), то самолет неизбежно будет скользить в вираже, что потенциально опасно. Шарик при этом смещается в сторону поворота. Такое скольжение по-русски называется внутренним, а по-английски Slip. Это как бы «естественный» вид скольжения в вираже, возникающий самостоятельно, без участия летчика.
Для исправления ситуации и переходу к координированному виражу следует, как говорят буржуи, «наступить на шарик» (step on the ball). Возможно, вы слышали и русский вариант этого правила: «шарик боится ноги». Оно означает, что надо нажать на педаль с той стороны, куда укатился шарик и вернуть его обратно. Это просто, но тут желательно не перестараться.
Если переусердствовать, то самолет перейдет к внешнему скольжению или, по-английски, Skid. Этот вид скольжения более опасен, поскольку в этот момент внутреннее крыло, двигающееся в развороте медленнее внешнего, еще более затормозится. А это потенциально создает условия для срыва потока именно на этом, внутреннем крыле. Поэтому рекомендуется всячески избегать виражей с сильным внешним скольжением.
Рис. 5. Виражи: а) координированный, б) внутреннее скольжение, в) внешнее скольжение
Особенную путаницу во все это вносят английские названия скольжений: Slip (внутреннее скольжение) и Skid (внешнее скольжение). Дело в том, что русский перевод обоих слов совершенно одинаков – «скользить». Однако для пилотирования разница существенна, и ее легче запомнить, если посмотреть на названия упражнений со скольжением. Там всегда присутствует слово Slip, но не Skid. Потому что Slip – хорошо, а Skid – плохо.
Очень многие ошибочно полагают, что нажатие на педаль следует сохранять постоянным в течение всего виража. Это не так, и вот почему: после первичного создания крена на вводе в вираж отклонение элеронов всегда уменьшают. Более того, в случае выполнения виражей с большим креном (45 или 60 градусов) для преодоления тенденции к его дальнейшему увеличению (overbanking tendency) приходится отклонять элероны уже в противоположную сторону. Если бы отклонение элеронов оставалось постоянным, то, теоретически, самолет продолжал бы вращение как гигантский пропеллер. На практике он просто свалился бы в спираль при крене градусов в 80. Ясно, что такая пилотажная фигура редко входит в задачу обычного гражданского летчика.
При уменьшении отклонения элеронов уменьшается и разность аэродинамических сопротивлений крыльев. Следовательно, уменьшается и обусловленное ею скольжение. Таким образом, для выполнения скоординированного виража нажатие на педаль нужно ослабить, сверившись с указателем скольжения.
Непременно уделите особое внимание не только виражам, но и набору высоты. В обычном прямолинейном наборе, особенно на взлетном режиме, возникает еще одно «естественное» скольжение. При относительно малой воздушной скорости влияние моментов воздушного винта и неравномерного обдува левой и правой стороны хвостового оперения сказываются значительно сильнее, чем в горизонтальном полете на крейсерской скорости. Поэтому, не будучи правильно скорректированным, скольжение может достичь критической величины уже на первом развороте. Потеря скорости по невнимательности или резкий порыв ветра могут усилить негативный аэродинамический эффект от скольжения и привести к непоправимому — к сваливанию в штопор на малой высоте.
Кстати, взлетая на мощном Як-18T, вы будете от души давить на левую педаль, чтобы держать шарик в центре. Придется уж постараться: шарики уважают только твердую руку. Точнее, ногу, конечно же. 🙂