Крадіжка в другому режимі

Політ у другому режимі . небезпека !

Ви всі чули це імперативне попередження, хоча все менше і менше пілотів знають механіку польоту, щоб зрозуміти, чим насправді є ці відомі два режими: перший, який представляється нешкідливим, а другий як синонім більшу частину часу. час зльоту або навіть аварія.
Елементарні закони механіки польоту, про які вже згадувалося в попередньому повідомленні (бюлетень № 21/лютий 2002 р.), Що стосуються альпіністських характеристик, дозволяють пояснити два режими, і хто хоче зрозуміти, повинен засвоїти основи.

1. Потужність доступна, необхідна потужність

Дві криві, намальовані в полі (швидкість, потужності), представляють:

Рис. 1: Еволюція необхідної потужності Pn для забезпечення рівного польоту на заданій висоті для повітряного судна з фіксованою масою (наприклад: миша на 200 кг) .
Ми бачимо, що ця крива проходить мінімум для швидкості порядку 70 км/год і що потужність, необхідна для польоту на рівні цієї швидкості, становить 9 к.с. Будь-яка інша швидкість, більша або нижча, вимагає більшої потужності: наприклад, 16 к.с. при 110 км/год або 20 к.с. при 50 км/год. .

Рис.2: Еволюція наявної рушійної потужності або корисної потужності Pu, що подається GMP, і яка буде надходити щомиті, щоб компенсувати потребу в планерах.
Якби гвинт та двигун були ідеально регульовані, ця крива була б горизонтальною прямою лінією, функцією, до якої GMP із змінним кроком прагнуть за більш-менш складними законами регулювання. Для гребного гвинта з фіксованим кроком визначається крок або крок лопаті, що дозволяє GMP забезпечувати максимальну доступну потужність на швидкості, близькій до оптимальної швидкості підйому, тобто у фазі польоту, де це найбільш потрібно. Тоді розуміється, що для більших або менших швидкостей доступна потужність буде нижчою, і цей вибір є результатом компромісу між характеристиками сходження та крейсерської якості.
Що стосується приватного випадку пристроїв з низькою потужністю, таких як Souricette, ми, звичайно, віддаємо перевагу зростаючій потужності на шкоду менш життєвій крейсерській потужності.

2. Експлуатація кривих потужності

Примітка:
- Для даного пристрою та середовища (маса, аеродинамічна конфігурація, висота тиску) необхідна крива потужності є унікальною і не залежить від двигуна.
- Для даного GMP існує нескінченна кількість кривих потужності, які є функцією положення дросельної заслінки. Щоб зрозуміти наступне, ми розглянемо криву максимальної потужності (повний газ).

Рис.4 Дві точки перетину кривих: точка A і точка B являють собою рішення рівності Pu = Pn
- Точка А: літак літає зі швидкістю 110 км/год, використовуючи 16 корисних к. С
- Точка B: літак літає зі швидкістю 50 км/год, використовуючи 20 корисних к. С

Коли літак літає в стабілізованому режимі, 2 потужності рівні (Pu і Pn) і врівноважують одна одну .
На графіку Рис.4 ви можете бачити, що рішення цієї рівності є, якщо криві, що їх представляють, мають спільні точки A і B, тобто якщо корисна потужність більша або дорівнює необхідній потужності: Pu> Pn.
Ми також помічаємо Рис.3що точки перетину між двома кривими не існують, якщо:
- Маса занадто велика (м = 300 кг, наприклад), в результаті чого необхідна потужність Pn занадто висока
- Корисна потужність Pu занадто низька

Зверніть увагу, що будь-яку іншу швидкість від 50 до 110 км/год можна стабілізувати за умови зменшення корисної потужності (зменшення Pu Рис. 4). У цьому випадку A наближається до B, і діапазон швидкостей A'B 'дає більш вузьке плато.
Отже, взагалі є два можливих рішення рівневого польоту цього апарату, коли він використовує або повну наявну потужність, або зменшену потужність, але тим не менше достатню для забезпечення рівня; але це рішення теоретичних рівноваг швидкості, одним з яких є Стабільний а інший Нестійкий.

Примітка щодо основних принципів стійкості в механіці:
Основною проблемою стабільності є рівновага палиці, яка спирається на ваш палець.
Загальне рішення математичної рівноваги дається за допомогою: вертикальної палиці (або нахилу палиці відносно нульової вертикалі), і це незалежно від точки фіксації.
Тепер ви знаєте, що якщо палицю покласти на ваш палець, рівновага нестабільна і забезпечується лише вмілим рухом вашої руки, тоді як палиця, підвішена точкою кріплення біля верхнього кінця, знаходиться в стабільній рівновазі і навіть здатна повернути це положення якщо її верхня кінцівка знаходиться в стабільній рівновазі і навіть здатна відновити це положення, якщо її турбує порушення.

Так само, як у цьому прикладі нас цікавить закон стабілізації нахилу палиці як функція зовнішніх збурень, у прикладі площини рівня нас зацікавить закон стабілізації її швидкості V відповідно до зовнішніх збурень без яких неможливі будь-які міркування щодо стабільності.

Тож для літака точка А стабільна: дійсно, якщо збурення збільшує свою швидкість (115 км /), необхідна потужність зростає, тоді як корисна потужність вже не є достатньою, і тому пристрій уповільнює.
Якщо хвилювання зменшує швидкість (105 км/год), необхідна потужність зменшується, а корисна потужність зростає, у будь-якому випадку стає вищою, що виробляє прискорення.

Під час круїзу ви, природно, летите в цій точці А, і літак здається ідеально стабілізованим на швидкості; лише кілька варіацій висоти або незначні атмосферні порушення спричиняють незначні коливання швидкості, яка слабо коливається навколо середньої відображеної швидкості; для нагляду за цим не потрібно ніяких спеціальних навичок.
Як палиця, підвішена на верхньому кінці, вона сама відновлює своє положення рівноваги.
При швидкості 110 км/год ми говоримо, що "літак летить на першій швидкості"

Рис. 5 Механізм нестабільності в точці B

3. Поділ двох режимів Рис. 6

Різниця в поведінці, видно з кута стійкості швидкості навколо двох точок A і B, в основному обумовлена еволюцією диференціала потужності (Pu-Pn) або перевищенням потужності, залежно від швидкості V c ', тобто тенденції літака прискорювати або гальмувати після порушення його швидкості.
Зауважте, що ця надлишкова потужність безпосередньо пов’язана з вертикальною швидкістю Vz, і не дивуйтесь знаходженню гомотетичних функцій Vz (V) та (Pu - Pn) (V) (пор. Повідомлення про продуктивність зльоту в Бюлетені № 21/Лютий 2002 р.)

- Якщо надлишок потужності зменшується при зменшенні швидкості (або збільшується при збільшенні швидкості), ми знаходимось на другій швидкості.
- Якщо надлишок потужності зменшується із збільшенням швидкості (або збільшується, коли швидкість зменшується), ми знаходимося в першій оберті.
Для математичного формулювання ми вивчали б знак похідної функції (Pu-Pn) відносно швидкості V:
d (Pu-Pn)/dV 0 2-а швидкість
d (Pu-Pn)/dV = 0 умова поділу двох режимів
Зверніть увагу на існування критичної швидкості Vcr, характерної для пристрою та його конфігурації, нижче якої ми переходимо до другої швидкості.

4. Зліт при другому режимі.

Примітка: Політ з другою швидкістю не небезпечний, якщо він здійснюється на висоті, достатній для того, щоб носом вниз можна було зменшити потужність, необхідну для польоту Pn, щоб відновити 1-ю швидкість завдяки тимчасовій трансформації потенційної енергії в кінетичну енергію (збільшення V вище Vcr, швидкість розділення режимів). Це вправа, яку ви виконуєте під час стійла з мотором і під час якої вам показують, що додаючи потужність до досягнення точки В, ви повертаєтесь на 1-у передачу, не втрачаючи висоти.

Але коли ви знімаєте, ваша потенційна енергія дорівнює нулю. Отже, переключившись на другу швидкість або злетівши зі швидкістю, нижчою за швидкість розділення швидкості Vcr, а потім незграбно давши пристрою сповільнитися через рефлекс, який спонукає вас тягнути палицю, щоб набрати трохи висоти, ви швидко досягаєте точки Б і морква готова! Ви ніколи не зможете знайти 1-й режим, перш ніж контактувати більш-менш жорстоко з землею.
З іншого боку, якщо, як тільки ви визначите та проаналізуєте прохід на другу швидкість, ви зробите плато, під час якого невеликий надлишок потужності, який буде збільшуватися, дозволить вам розігнатися до швидкості, більшої за Vcr, ви врятуєте ситуацію шляхом проходження в 1-му режимі.

Високий рівень зльоту - це випадок зльоту на другій передачі (аварія з Червоною міні-кулею). Насправді, на звичайних ходових частинах відношення до землі дозволяє, з ефектом наземного руху, злітати зі швидкістю, що ледве перевищує Vs, швидкістю зупинки, але набагато нижчою, ніж Vcr. Отже, ви знаходитесь у повітрі з другою швидкістю, і поки ви летите між VB (50 км/год у вибраному прикладі) та Vcr, невелике перевищення потужності піднімає вас на не незначну висоту, поки ви швидко сповільнюєтесь до - нижче VB не маючи часу чи засобів відновити трохи швидкості, відмовившись від управління, і катастрофа математично неминуча.

Це є причиною того, чому літаки прискорюють зліт з піднятим хвостом (будь то звичайний поїзд, і саме ви регулюєте правильну комплектацію або триколісний поїзд, і в цьому випадку виробник це зафіксував) таким чином:
- Досягніть раніше рекомендованої швидкості зльоту (Vr для швидкості обертання тангажу), зменшивши загальний опір.
- Запобігайте передчасному злету, терпляче чекаючи Vr так званої швидкості "обертання", як правило, трохи більшої або рівної Vcr, і дотримання якої гарантує пілоту, що він захищений від переходу на другу швидкість обертання двигуна.

Висновок:

Я сподіваюся, ви зрозуміли і механізм, і також небезпеку польоту другого рівня. Малі літаки з низькою надлишковою потужністю дуже вразливі, особливо, оскільки їх низька інерційність і малі амплітуди діапазону швидкостей дають дуже швидкі проходи з першої на другу швидкість.

На щастя, взаємність відповідає дійсності, і повернення до першого режиму завжди можливе для того, хто швидко виявляє ситуацію та забезпечує ефективний засіб, повернувши руку та застосувавши максимальну силу (якщо вона ще не застосовувалася).
На високотоннажних літаках, що рухаються турбореактивними літаками (GTR), друга швидкість руху, визначена приблизно так само, як із GMP, але замінює поняття потужності поняттям тяги, є загальним режимом польоту, який дозволяє здійснювати посадки на зниженій швидкості. По-перше, це вимагає надзвичайної пильності щодо швидкості з навченими екіпажами, а по-друге, до швидкісних приладів типу „автоматичні дроселі”, які регулюють потужність, необхідну для контрольної швидкості, обраної для заходу на посадку.
Висока інерційність таких літаків полегшує підтримку їхньої швидкості сервосистемою, але, з іншого боку медалі, робить неможливими будь-які спроби повернутися до контрольованої швидкості, коли точка В передається на значення, менші за V.

Мішель БАРРІ (28 липня 2003 р.)

PS: ця стаття Мішеля БАРРІ була опублікована в бюлетені Air Souris Set № 28 (жовтень 2003 р.)