Голландский ролл - Dutch roll

Анимированная иллюстрация голландского ролла
Голландская технология демпфирования валков, взятая из руководства по летной эксплуатации ВВС США.

Голландский крен - это тип движения самолета, состоящий из противофазной комбинации "виляния хвостом" (рыскание) и покачивания из стороны в сторону (крен). Эта связь по рысканью- крену является одним из основных динамических режимов полета (другие включают фугоидный , короткий период и спиральное расхождение ). Это движение обычно хорошо демпфируется в большинстве легких самолетов, хотя некоторые самолеты с хорошо демпфированными режимами крена голландского типа могут испытывать ухудшение демпфирования по мере уменьшения воздушной скорости и увеличения высоты . Устойчивость голландского крена может быть искусственно увеличена путем установки демпфера рыскания . Крылья, расположенные значительно выше центра тяжести, стреловидность ( стреловидные крылья ) и двугранные крылья, как правило, увеличивают восстанавливающую силу крена и, следовательно, увеличивают склонность к голландскому крену; Вот почему самолеты с высокими крыльями часто имеют небольшой угол наклона , а самолеты транспортной категории со стреловидным крылом оснащены глушителями рыскания. Похожее явление может произойти в прицепе, запряженном автомобилем.

Стабильность

В конструкции самолета голландский крен является результатом относительно более слабой положительной курсовой устойчивости в отличие от положительной поперечной устойчивости . Когда самолет катится вокруг продольной оси, в относительный ветер в направлении качения вносится боковое скольжение . Сильная боковая устойчивость начинает возвращать самолет к горизонтальному полету. В то же время несколько более слабая курсовая устойчивость пытается исправить боковое скольжение путем выравнивания самолета с учетом воспринимаемого относительного ветра. Поскольку для конкретного самолета путевая устойчивость слабее, чем поперечная, восстанавливающее рыскание значительно отстает от восстанавливающего крена. Самолет проходит горизонтальный полет, поскольку рыскание продолжается в направлении первоначального крена. В этот момент происходит скольжение в противоположном направлении, и процесс меняется на противоположный.

Механизм

Наиболее распространенный механизм возникновения голландского крена - момент рыскания, который может быть вызван любым количеством факторов. При рыскании самолета со стреловидным крылом (например, вправо) левое крыло становится менее стреловидным, чем правое, по отношению к относительному ветру. Из-за этого левое крыло развивает большую подъемную силу, чем правое крыло, что приводит к крену самолета вправо. Это движение продолжается до тех пор, пока угол рыскания летательного аппарата не достигнет точки, в которой вертикальный стабилизатор фактически станет флюгером и полностью изменит рыскание. Когда самолет отклоняется назад влево, правое крыло становится менее стреловидным, чем левое, в результате чего правое крыло развивает большую подъемную силу, чем левое. Затем самолет катится влево, когда угол рыскания снова достигает точки, где самолет отклоняется назад в другом направлении, и весь процесс повторяется. Средняя продолжительность полуцикла голландского ролла составляет от 2 до 3 секунд.

Голландский режим крена может быть активирован любым использованием элеронов или руля направления , но для целей летных испытаний он обычно запускается синглетом руля направления (короткие, резкие движения руля направления на заданный угол, а затем обратно в центральное положение) или дублет (пара таких движений в противоположных направлениях). Некоторые более крупные самолеты лучше возбуждаются с помощью входов элеронов. Периоды могут варьироваться от нескольких секунд для легких самолетов до минуты и более для авиалайнеров .

Текс Джонстон описывает голландский крен как «... неотъемлемую характеристику самолетов со стреловидным крылом. Он начинается с рыскания. В самолете со стреловидным крылом 35 градусов рыскание сопровождается одновременным креном в направлении рыскания. . Крен вызывается изменением факторов подъемной силы по мере изменения траектории воздушного потока над крылом. Например, при левом рыскании левое крыло поворачивается назад, так что воздушный поток смещается по размаху от его нормального пути вперед-назад по аэродинамическому профилю. Это уменьшает подъемную силу. Одновременно продвигающееся правое крыло получает больший хордовый поток, и поэтому его подъемная сила увеличивается. В сочетании эти два условия создают левый крен. Точно так же рыскание вправо приводит к крену вправо. колебание настроено ".

Катится по курсу

Голландский крен - это также название (которое профессионалы считают неправильным), данное координационному маневру, которому обычно обучаются пилоты- студенты, чтобы помочь им улучшить свою технику «джойстика и руля направления». Самолет поочередно поворачивается на 60 градусов влево и вправо, при этом применяется руль направления, чтобы нос самолета был направлен в фиксированную точку. Точнее, это тренировочное упражнение по координации руля направления, чтобы научить пилота-студента корректировать эффект, известный как неблагоприятный рыскание элеронов во время крена.

Этот метод координации лучше называть «креном по курсу», при котором воздушное судно кренится таким образом, чтобы поддерживать точный курс без того, чтобы нос двигался из стороны в сторону (или рыскал). Движение по рысканью вызывается только использованием элеронов из-за сопротивления элеронов, при этом подъемное крыло (элероны опущены) выполняет больше работы, чем опускающееся крыло (элероны вверх), и, следовательно, создает большее сопротивление, заставляя подъемное крыло назад, отклоняя рыскание. самолет к нему. Этот эффект рыскания, вызванный перекатывающим движением, известен как отрицательный рыскание . Этому нужно точно противодействовать, направляя руль направления в том же направлении, что и управление элеронами (левый джойстик, левый руль направления - правый джойстик, правый руль направления). Это называется синхронизированным управлением, если все сделано правильно, и его трудно изучить и правильно применить. Правильное количество руля направления для использования с элеронами различается для каждого самолета.

Имя

Происхождение названия «Голландский ролл» неясно. Однако вполне вероятно, что этот термин, описывающий боковое асимметричное движение самолета, был заимствован из ссылки на похожее движение в катании на коньках . В 1916 году авиационный инженер Джером Кларк Хансакер опубликовал следующую цитату: «Голландский крен - третий элемент в [поперечном] движении [самолета] - это рыскание вправо и влево в сочетании с качением. в течение 7–12 секунд, которые могут или не могут быть демпфированы. Аналогия с «голландским роликом» или «внешним краем» в катании на коньках очевидна ». В 1916 году голландский ролл был термином, который использовался для повторяющегося катания вправо и влево (по аналогии с движением, описанным для самолета) по внешнему краю коньков. К 1916 году этот термин был перенесен из фигурного катания в авиационную технику, возможно, самим Хансакером. 1916 год был всего через пять лет после того, как Дж. Х. Брайан провел первый математический анализ бокового движения самолета в 1911 году.

Несчастные случаи

  • 19 октября 1959 года Boeing 707 во время приемочного полета, когда демпфер рыскания был отключен, чтобы ознакомить новых пилотов с техникой полета, действия пилота-стажера резко усилили крен голландцев и вызвали срабатывание трех из четырех двигателей самолета. быть сорванным с его крыльев. Самолет, новый 707-227, N7071 , предназначенный для Бранифф , совершил аварийную посадку на русловой к северу от Сиэтла в Арлингтоне, штат Вашингтон , убив четырех из восьми пассажиров.
  • 6 марта 2005 года, Air Transat Полет 961 , Airbus A310 , участвовали в голландском рулонном инциденте следующего структурные неудач рулят на крейсерской высоту после вылета из Хуана Гуальберто Гомеса аэропорта , Варадеро , Куба . Самолет вернулся в аэропорт с серьезными структурными повреждениями, и один бортпроводник получил легкие ранения.
  • 3 мая 2013 г. самолет McConnell AFB , KS (USAF) KC-135R , 63-8877 , которым управлял экипаж авиабазы ​​Fairchild , Вашингтон, разбился в полете примерно через одиннадцать минут после взлета с авиабазы ​​Манас в Кыргызстане , в результате чего погибли все три члена экипажа. После расследования было установлено, что неисправность блока управления мощностью руля привела к нестабильности колебаний по крену. Не распознав крен голландца, экипаж использовал руль направления, чтобы оставаться на курсе, что усугубило нестабильность, что привело к неустранимому состоянию полета. Перенапряженная хвостовая часть отсоединилась, и вскоре самолет развалился. Самолет находился на крейсерской высоте примерно в 200 км к западу от Бишкека, после чего разбился в горной местности недалеко от села Чорголу, недалеко от границы между Кыргызстаном и Казахстаном .
  • 30 октября 2015 года прототип вертолета Leonardo-Finmeccanica -Helicopters Division (ранее AgustaWestland ) AW609 потерпел крушение в Италии, в результате чего погибли два пилота. Дальнейшее расследование итальянского ANSV показало, что причиной может быть крен голландцев во время высокоскоростных испытаний.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки