> Дирижабли, страница 1 > Маневрирование при посадке

Маневрирование при посадке

Передний руль

Маневрирование при посадке представляется очень тонким вопросом, и часто в этом отношении отсутствует достаточная ясность.

Действительно в момент посадки при слабом ветре и уменьшенной скорости рули действуют слабо и ими приходится маневрировать под большими углами. При вращательном же движении центробежная сила проявляется с известной резкостью вследствие большой массы воздушного корабля, и в этих условиях всякого рода вихляние трудно устранимо.

С другой стороны, изменение веса нередко происходит как раз при маневрировании ца посадку, причем определить величину этих изменений веса представляется затруднительным.

Как общее правило, всякой посадке предшествует взвешивание аэростата, приводящее его, примерно, к нулевой сплавной силе.

Использование таблиц, заранее составленных по опытным данным применительно к данной скорости, позволяет получить результаты, близко совпадающие с действительностью. Например, для поддержания высоты необходим диферент с отклонением носа кверху на 2° и руль должен быть установлен на 5° на спуск. В составленных опытным путем таблицах находим, что это положение соответствует вполне определенному утяжелению для транспортной скорости.

Чертёж 87.

Таким образом избыток веса может быть легко уменьшен; но при последующем маневрировании с уменьшенной скоростью, когда корабль, приближается к земле, вновь происходят изменения веса, и представлялось бы интересным знать, что происходйт в этом отношении в каждый момент.

Именно в этом случае руль спереди мог бы оказать самые ценные услуги. В вопросе использования рулей существует ряд теорий. Многочисленные испытания были произведены на подводных лодках, чтобы точно установить роль и значение передних рулей в вопросе маневрирования и сохранения пути. Из результатов опытов, при которых автор присутствовал или которые он проводил сам, явствует, что все теории полностью опровергнуты.

Те или иные детальные разъяснения по этому вопросу выходят за пределы настоящего очерка; но нам все же хотелось бы сделать некоторые замечания, представляющие интерес для эксплуат.ика, обнаруживающие преимущества применения этих рулей.

Для упрощения изложения допустим, что:

1) корпус корабля обладает осью симметрии (без гондол), причем ось является Направлением линии нулевого поддержания;

2) с того момента, как мы вводим рули спереди и сзади, выражение „на спуск“ и „на подъем“ не может применяться для установки поворота руля.

Условимся в следующем (чертёж 87): знаки „+“ и „−“ относятся к передней конечности рулевого пера; знак „+“ указывает на поворот руля, стремящийся поднять точку крепления руля; знак „−“ указывает на поворот руля, стремящийся снизить точку крепления руля, то есть эти указания не имеют никакого отношения к движению корабля,

3) Следует еще дать определение тому, что мы называем поперечной силой руля в вертикальной плоскости.

Возьмем аэростат, линия нулевого поддержания которого является осью АВ с углом наклона — θ, причем задний руль повернут „до отказа“ (чертёж 88).

Сила F может быть разложена на две других: f₁ перпендикулярную к направлению нулевого поддержания, и f₂ совпадающую с этим направлением.

Назовем f₁ поперечной силой руля в вертикальной плоскости. Эта-то сила и вызывает девиацию. Наоборот, девиация, вызываемая силой f₂, равна нулю.

В различных теориях, трактующих об использовании рулей, никогда не учитывается воздействие этой боковой силы, а учитывается лишь пара; но как раз воздействие этой боковой силы и имеет очень большое значение как с точки зрения эволюции корабля, так и с точки зренйя поддержания равновесия в пути при прямолинейном и равномерном движении.

При посадке командиру в каждый момент должно быть известно то, что происходит с весом корабля. При горизонтальном движении можно учитывать причину изменения веса, но при спуске, например в момент приближения к земле, ничего нельзя сделать.

Поскольку вопрос идет о весе, необходимо пользоваться измерительным инструментом, рассматривай ось аэростата как коромысло весов, а его рули как чашки. Для получения желательного результата положение переднего руля не является безразличным; допустим при нашем рассмотрении что площадь переднего руля будет такой, что его поперечная сила при „полном повороте руля“ равняется такой же заднего руля в том же положении; пусть f будет этой поперечной силой.

Пусть С₀ будет главным центром девиации и С центром девиации, соответствующим воздействию поперечной силы (чертёж 89).

Передний руль должен быть установлен таким образом, чтобы расстояние DC было меньше расстояния СВ. Такого рода положение будет всегда реализовано для рулей одинакового действия, поскольку точка С находится спереди от центра объёма и передний руль неизбежно расположен в задней части носа аэростата. Из этого положения явствует, что нулевому диференту при переднем руле, повернутом „до отказа“, всегда соответствует много меньший, но того же значения угол заднего руля.

Будем поддерживать аэростат ла данном ходу при нулевом диференте и предположим, что он будет перетяжелен в центре объёма на величину р (чертёж 90).

Угол переднего руля=„+“ „до отказа“.

Угол заднего руля=+10°.

Угол диферент=0.

1. Высота сохраняется постоянной:

p=f₁+f₂

2. Аэростат спускается:

p>f₁+f₂

Сбрасывая понемногу балласт, мы приближаемся к нулевой сплавной силе; углы поворота рулей уменьшаются по мере того, как удаляется балласт, при условии, что высота сохраняется постоянной.

Таким образом создается равновесие: положение „+“ или „−“ рулей дает направление действия, а величина поворота руля дает в каждый момент величину p=f₁+f₂.

Использование обоих рулей

Управление рулями производится раздельно.

Передний руль удерживает высоту для посадки при помощи точного альтиметра и вариометра.

Задний руль обеспечивает диферент при помощи уклономера.

Предположим, что дирижабль находится на высоте 250 метров под воздействием нижнего (наземного) ветра достаточно большой скорости. Избыток веса уменьшен согласно таблицы, полученной по опытным данным для данной скорости; далее аэростат удерживается при нулевом диференте. В этом положении сплавная сила доводится, примерно, до нулевой сплавной силы, причем рули, всюду на нуле.

Подается команда спуститься на 75 метров, например, при диференте — 5°: передний руль поворачивают без всяких- предосторожностей в сторону отрицательных отсчетов „до отказа“, а задним рулем маневрируют так, чтобы установить аэростат, например, на требуемом диференте — 5°и далее удерживать его в этом положении.

Тот факт, что этот маневр производится двумя рулями, обеспечивает за этим маневром большую точность. Действительно, при одном заднем руле наклон носа книзу берется при помощи этого руля, установленного Ha +x°, а затем приходится быстро перемещать его на величину —x°, чтобы остановить аэростат на требуемом диференте.

Воздействие центробежной силы сначала (в течение одного момента) препятствует спуску, так что поворот руля на +x° вообще имеет довольно большое значение, но затем вследствие упущенного времени для перехода на —x° наклон носа —5° оказывается превзойденным. Результатом этого факта является то, что спуск происходит с довольно значительными колебаниями вокруг среднего диферента —5°.

При отдельных рулях каждый руль выполняет вполне определенную роль, и пикирование носом книзу аэростат производит при воздействии лишь переднего руля. Как только это движение началось, тотчас вступает в действие задний руль, но лишь с отрицательным знаком, чтобы сразу же тормозить вращательное движение; при этом поперечная сила этого руля производит работу, противодействующую центробежной силе, так как она направлена в обратную сторону.

Диферент сохраняется с тем большей легкостью на предписанной величине, так как мертвое время, затраченное на маневр, уменьшено, и руль в этом случае служит лишь для поддержания диферента.

Для примера возьмем аэростат при нулевой сплавной силе в состоянии спуска при диференте —5°; передний руль повернут в сторону „—“ „до отказа“, а задний руль — на —10°, Корабль идет по направлению OV с углом атаки δ, который соответствует девиации, произведенной двумя боковыми силами f₁ и f₂ (чертёж 91).

До тех пор, пока сплавная сила равна нулю, среднее положение заднего руля остается закрепленным на —10°. Если, наоборот, аэростат утяжеляется во время спуска, то задний руль будет закреплен на —5°, затем на 0, затем на +5°, и так далее для удержания наклона носа в —5 . В случае облегчения руль будет повернут на — 15°, — 20° и так далее, чтобы сохранить требуемый диферент —5°.

Следовательно, во время спуска командир может следить за весом и сбрасывать балласт, либо осторожно работать клапаном, чтобы сохранить средний угол поворота заднего руля на 10°.

На 75 метров, когда вновь достигнут нулевой диферент, аэростат все же остается со сплавной силой, очень близкой к нулевой, и несмотря на уменьшенную скорость, вариации могут быть прослежены в каждый момент.

Таким образом точность маневрирования обеспечивается, так как командир может следить за изменениями веса, а задний руль, имея своей задачей лишь сохранять требуемые диференты, маневрирует более правильно и быстро. Наличие двух рулей равным образом обеспечивает лучшее держание пути.

Придавая аэростату большую сопротивляемость облическому движению, мы отодвинули главный центр девиации С₀ в С₀₁ и плечо силы заднего руля было уменьшено до величины ВС (чертёж 92).

Чертёж 92—93.

Маневрируя сочетанием рулей (чертёж 93), мы имеем плечо пары рулей значительно увеличенным, а именно на величину CD, что уменьшает мертвое время, так как здесь для данного отклонения потребные углы руля будут много меньшими.

Резюме

В первой главе мы дали геометрическое рассмотрение равновесия дирижабля, перемещающегося в прямолинейном и равномерном движении под воздействием сил тяги и вертикальных сил (изменения веса).

Этот очерк дал возможность обнаружить реакции при диференте воздушного корабля с более или менее оперенным корпусом и переменной величиной веса; в процессе этого рассмотрения освещены явления реакции, имевшие место в жестких дирижаблях.

Во всех этих случаях, когда во время полета командир корабля оказывался не в состоянии удержать высоту ввиду того, что руль был застопорен „доотказа“, следует считать, что либо руль был недостаточен для данной скорости, либо реакция корпуса была слишком резкой. Эти физические явления, которые вызывали недоумение, происходят вследствие весовых изменений, требующих применения облического движения дирижабля с таким корпусом, который не был предусмотрен для этого рода перемещения.

В главе второй мы рассмотрели ряд опытных данных и некоторые несчастные случаи.

Из этого рассмотрения вытекает, что реакции корпуса вследствие нарушения равновесия имеют столь большое значение, что вопрос этот подлежит самому тщательному изучению.

Эти изменения веса в действительности часто вызывали ошибочные маневры, которые приводили к гибели кораблей.

В главе третьей показано, что скорость 150 км/час, которая, видимо, потребуется от будущих дирижаблей для эффективной борьбы с воздушными течениями, такова, что нынешние реакции корпусов кораблей станут огромными.

С другой стороны, дирижабль может оказаться внезапно утяжеленным во время полета либо вследствие атмосферных возмущений, либо вследствие серьезных аварий одного или нескольких газовых баллонов.

Для обеспечения максимальной безопасности представляется вполне логичным допустить необходимость облического движения и видоизменить форму с тем, чтобы она могла обладать весьма развитыми качествами поддержания при хорошем уравновешивании.

Наконец, в беглом обзоре, относящемся к применению передних рулей, мы стремились показать, что они могут оказать большую услугу в деле обеспечения безопасности и точности маневрирования при посадке, увеличивая находящиеся в распоряжении командира средства для маневра и давая ему возможность непрерывного наблюдения за весовым состоянием корабля.