Stateczność samolotu
Ten artykuł od 2013-12 wymaga zweryfikowania podanych informacji. |
Stateczność samolotu – właściwość samolotu polegająca na powracaniu do stanu równowagi, w przypadku gdy został on z tego stanu wytrącony. Drgania statecznego samolotu wytrąconego ze stanu równowagi są drganiami tłumionymi o zmniejszającej się amplitudzie drgań wraz z upływem czasu.
Pojęciem stateczności samolotu zajmują się działy mechaniki lotu oraz aeroelastyczności.
Zachowanie samolotu w locie
[edytuj | edytuj kod]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f3/Fastost8.png/350px-Fastost8.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/61/Phugoid8.png/350px-Phugoid8.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Duckp.png/350px-Duckp.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fb/Ruchy_katowe.svg/350px-Ruchy_katowe.svg.png)
Ze względu na dużą ilość stopni swobody samolotu (związaną z jego ruchem postępowym, obrotowym, odkształceniami oraz ruchomością powierzchni sterowych) zachowanie samolotu w locie opisane jest nieliniowymi równaniami różniczkowymi, które nie posiadają rozwiązań analitycznych, a jedynie rozwiązania numeryczne (uzyskiwane metodami numerycznymi tylko dla konkretnych przypadków). Opis głównych postaci zachowań samolotu w locie jest jednak możliwy, jeśli przyjmie się:
- nieodkształcalność konstrukcji
- nieruchomość powierzchni sterowych
- założenie, że odchylenia są niewielkie.
Po przyjęciu tych uproszczeń liczba stopni swobody samolotu zmniejsza się do sześciu, wskutek czego możliwe jest otrzymanie głównych postaci ruchu, które zachodzą również w rzeczywistości:
- oscylacje szybkie – oscylacje kąta nachylenia o okresie kilku sekund, silnie tłumione, odczuwane jako wynik działania turbulencji atmosferycznych. Środek masy odchyla się nieznacznie od linii prostej, zmienia się kąt natarcia i przeciążenie
- oscylacje fugoidalne – oscylacje kąta nachylenia o okresie kilkudziesięciu sekund. Kąt natarcia nie ulega zmianie, zmienia się natomiast szybkość i wysokość. Postać ruchu słabo tłumiona
- holendrowanie – oscylacje przechylenia z jednoczesnym odchyleniem od kursu
- niestateczność spiralna – holendrowanie połączone z nagłą utratą wysokości.
Warunki równowagi i stateczności
[edytuj | edytuj kod]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7b/Airplanstb8.svg/350px-Airplanstb8.svg.png)
Samolot porusza się ustalonym lotem poziomym, jeżeli są spełnione warunki równowagi, tj. suma wszystkich sił zewnętrznych działających na samolot oraz momentów tych sił względem środka ciężkości samolotu jest równa zero:
- Suma sił nośnych skrzydeł oraz steru wysokości i ciężaru samolotu jest równa zeru
- Suma momentów sił nośnych skrzydeł oraz steru wysokości i ciężaru samolotu względem środka ciężkości jest równa zeru.
Warunek stateczności statycznej określa maksymalne przesunięcie środka masy do tyłu zapewniające jeszcze stateczność statyczną i sprowadza się do wymagania, aby moment względem środka masy od powiększenia siły nośnej na skrzydle i na usterzeniu wysokości działał w kierunku zmniejszenia kąta natarcia:
gdzie:
- – siła nośna skrzydła,
- – siła nośna usterzenia wysokości,
- i – odległości rzutów sił nośnych na poziomą oś przechodzącą przez środek masy od środka masy,
- – kąt natarcia.
Samolot niestateczny statycznie
[edytuj | edytuj kod]Samolot bardzo stateczny ma ograniczoną sterowność, dlatego czasami (najczęściej w samolotach bojowych) przesuwa się środek masy samolotu do tyłu, co ogranicza jego stateczność lub prowadzi do niestateczności w celu poprawy zdolności szybkiego manewru. Lot samolotu celowo pozbawionego stateczności statycznej jest niemożliwy bez interwencji pilota i prowadzi do przeciągnięcia lub zniszczenia przez przeciążenie, dlatego stosuje się wówczas systemy automatycznej stabilizacji zapewniające sztuczną stateczność. Dzięki zastosowaniu tych rozwiązań samolot jest zarówno zwrotny, jak i stateczny.