#ВсратоСправочник
Когда упругость ‒ это плохо

Вообще-то, упругость ‒ это хорошо, она позволяет лучше выдерживать нагрузки. Там, где абсолютно жесткое тело сломается, упругое согнется, но выдержит, а после вернется в изначальное свое состояние. Но все хорошо в меру и на своем месте, ведь упругость тоже может принести немало проблем. Особенно это касается (как и всегда) скоростных самолетов.

Начнем с азов: крыло самолета упругое. Упругое оно потому, что, во-первых, абсолютно жесткую конструкцию таких размеров на практике сделать практически невозможно, а во-вторых, как уже было сказано, упругость помогает крылу выдерживать внушительные нагрузки. Да-да, самолет вполне способен махать крыльями, правда, не сильно.

При этом, крыло самолета упруго в разных направлениях, самолет может как махать крыльями, так и крутить ими. Не забываем и про то, что на крыле расположены разнообразные органы управления самолетом: закрылки, предкрылки, интерцепторы, элероны и т.д. Сегодня нас интересуют элероны.

Элероны ‒ это органы управления самолетом, отвечающие за управление по крену, они расположены на задней кромке крыла, ближе к его законцовкам. Действуют они очень просто: если их отклонить, то профиль крыла в месте их расположения изменится, а вместе с профилем изменится и подъемная сила той части крыла, что расположена перед элероном. Отклоняем элерон вверх ‒ подъемная сила на крыле уменьшается, отклоняем вниз ‒ подъемная сила увеличивается. Отклоняем по-разному справа и слева ‒ получаем вращение самолета вокруг его продольной оси. Естественно, на элерон действует поток воздуха, и возникает сила, стремящаяся вернуть элерон в нейтральное положение. При этом, чем выше скорость самолета и чем сильнее отклонен элерон ‒ тем больше будет эта сила.

А теперь потребуется немного воображения. Представим просто прямое крыло, или даже кусочек крыла с элероном в потоке. Если отклонить элерон вниз, то подъемная сила на крыле увеличится. Но мы помним, что крыло вообще-то упругое, в том числе оно способно крутиться, а еще на сам элерон теперь действует сила, направленная вверх. Эта сила теперь изгибает крыло задней кромкой (где и расположен элерон) вверх и закручивает его так, что теперь его передняя кромка смотрит чуть вниз. Угол атаки (под которым на крыло набегает поток воздуха) на крыле уменьшился. А если крыло подкрутилось, то угол отклонения закрылка относительно потока уменьшился. Относительно крыла элерон отклонен так, как и был, но теперь само крыло повернулось и относительно потока стоит по-другому.

Это кручение и изменение углов приводит к тому, что эффективность элеронов уменьшается, и поэтому элерон на жестком крыле всегда работает лучше, чем на упругом. В целом, с этим можно жить, самолеты с упругим крылом летают. Вот только уменьшение эффективности зависит от скорости полета, и чем выше скорость (а для умных ‒ скоростной напор), тем сильнее уменьшается эффективность элеронов. И если постепенно скорость повышать, то в один совсем не прекрасный моме

 нт эффективность элеронов упадет до нуля. То есть управления по крену больше не будет. Совсем. Это опасно уже само по себе, потому что любая несимметричность правой и левой половинок самолета (а самолеты не бывают абсолютно симметричными) тут же вызовет самопроизвольное движение по крену, которое невозможно контролировать. А это прямой путь к снижению по спиральной траектории с увеличением скорости и падению носом в землю, если, конечно, самолет к тому моменту не разрушится от нагрузок. Но это еще не все…

Повышаем скорость еще сильнее. Сила, действующая на элерон, продолжает расти, а крыло продолжает закручиваться. Передняя кромка крыла смотрит вниз все сильнее, угол атаки крыла все меньше, а чем меньше угол атаки, тем меньше подъемная сила. Получается интересная и крайне неприятная ситуация: мы отклоняем элерон вниз, чтобы увеличить подъемную силу крыла, а она наоборот уменьшается, потому что скорость слишком большая и крыло слишком сильно закрутилось. То есть, на наше управляющее действие (отклонение элерона вниз) возникла не ожидаемая прямая реакция (увеличение подъемной силы), а обратная (ее уменьшение, и крен самолета в другую сторону). Это явление называется реверсом элеронов.

Реверс элеронов, да и вообще любых управляющих поверхностей ‒ это кошмар на уровне штопора, его всеми силами стараются избегать. Обратная реакция по крену ‒ верный признак того, что что ситуация критическая и уже вышла из-под контроля. Опасность при этом такая же, как в штопоре ‒ времени до земли мало, понять, что происходит сложно, а необходимые действия не интуитивны. От реверса элеронов больше всего страдают сверхзвуковые истребители, которые, как обычно, собирают на себя все проблемы. При полете на сверхзвуковых скоростях самолет нагревается, жесткость конструкций уменьшается, и опасность реверса в таких условиях увеличивается.

Как бороться с реверсом/ Ну… Принципиально способов не то чтобы много, но технических решений набралось достаточно. Абсолютно всегда жизненно необходимо ограничивать максимальные скорости полета самолета, а вот в остальном возможны варианты. Можно увеличивать жесткость крыла на изгиб и кручение (насколько вам позволят весовики и прочнисты). Можно сдвинуть элероны ближе к корневой части крыла, где оно жестче, или установить там дополнительные элероны. Можно использовать другие элементы управления: интерцепторы, элероны-закрылки, дифференциально отклоняемый стабилизатор, отклоняемые носки крыла и т.д. Можно на разных этапах полета использовать разные органы управления: на малых скоростях классические внешние элероны, а на больших уже интерцепторы или внутренние (установленные ближе к фюзеляжу) элероны.

Проще всего, конечно, просто не доводить до реверса, как и делают пассажирские самолеты. Они жестко ограничивают скорость полета и не напрягаются. Но для военных это не прокатит. Восхитимся же военными летчиками-истребителями, и на сегодня закончим.

Оригинал

Сборник всех моих постов/статей/интервью про авиацию обновлен. Приятного чтения!
https://vk.com/@tutsobakalaet-almanah-sobachei-pisaniny-pro-aviaciu