اگر فرمان یک ماشین (به درستی نگهداری شده) را رها کنید، معمولاً در یک خط مستقیم یا تقریباً مستقیم حرکت می کند. آیا یک هواپیمای موتوردار در شرایط بدون باد همین کار را انجام می دهد؟
آره. بیشتر هواپیماها به گونه ای طراحی شده اند که ذاتاً پایدار باشند. یعنی، اگر فقط کنترلها را رها کنید، هواپیما به هر چیزی که برش داده شده است باز میگردد - معمولاً پروازی پایدار و هموار.
تریمها کنترلهای اضافی هستند (سکان، آسانسور، هواکشها) که بهجای یک یوغ یا پدالهای متحرک پویا، توسط یک دستگیره «تنظیم و ماندن» کنترل میشوند. به عنوان مثال، چرخاندن دکمه تریم آسانسور همان اثری را دارد که فشار دادن یا کشیدن یوک دارد. بنابراین اگر خلبان بخواهد سرعت صعود یا فرود را (اغلب 0) نگه دارد، به جای استفاده از عضله برای نگه داشتن یوغ، دستگیره تریم را تنظیم می کند، که خسته کننده خواهد بود.
اگر تریم ها به طور معمول استفاده شوند، خلبان اصلاً نیازی به نگه داشتن یوک و هوا ندارد.
هواپیما همان کاری را که تریمها قرار است انجام دهند، انجام میدهد، معمولاً پرواز مستقیم و هموار.
به طور کلی، هواپیماهایی که ذاتاً پایدار نیستند، ذاتاً از مرکز سقوط می کنند، که باعث ایجاد یک چرخه معیوب می شود و به سرعت از حداکثر پرواز فراتر می رود. آنها باید با اصلاح مداوم در مرکز نگه داشته شوند. حجم کار معمولاً برای خلبانان بسیار شدید است، بنابراین آنها باید نوعی اتوماسیون داشته باشند تا این کار را برای آنها انجام دهند.هواپیماهای زیادی وجود دارند که اگر خلبان در هوای صاف، کنترلها را رها کند (و پاهایش را از روی پدالهای سکان بردارد) در نهایت تمایل دارند به آرامی به سمت پیچ در پیچ بغلتند. اگر هواپیما واقعاً به صورت رول بریده شده باشد، و هوا عاری از تندباد باشد (باد نیست - باد ثابت بیربط است)، جهت چرخش و چرخش (چپ در مقابل راست) تصادفی خواهد بود.
تمایل هواپیما به ماندن در سطح بال بدون ورودی های کنترلی "پایداری رول" یا "پایداری جانبی" نامیده می شود.
ویژگی های طراحی که تمایل به افزایش پایداری رول را دارند عبارتند از دو وجهی، جارو کردن، و یک بال با نصب بالا. ویژگیهای طراحی که باعث میشود هواپیما در چرخش ناپایدار شود ("مارپیچی ناپایدار") شامل یک بال در ارتفاع پایین، طول بالهای بلند است (زیرا اگر هواپیما اصلاً شروع به چرخش کند، نوک بال بیرونی شعاع بزرگتری را توصیف میکند و بنابراین سرعت هوایی بیشتری را تجربه میکند. و بالابر بیشتری نسبت به نوک بال داخلی ایجاد می کند)، و یک باله عمودی بسیار بزرگ (زیرا لغزش کناری را در پرواز چرخشی به حداقل می رساند، و لغزش کناری برای اینکه چگونه دو وجهی، جارو شدن و قرارگیری بال های بالا همگی به پایداری غلت کمک می کنند، اساسی است.)
نمونه هایی از هواپیماهایی که در غیاب ورودی های کنترلی از سوی خلبان (یا خلبان خودکار)، حتی زمانی که در هوای صاف پرواز می کنند و در حالت چرخشی کاملاً متعادل می شوند، در نهایت به یک پیچ می چرخند، تقریباً همه هواپیماهای بادبانی (و موتورگلایدرها) را شامل می شود. همه هواپیماهای آکروباتیک طراحی شده با پیکربندی بال میانی با دو وجهی صفر. همه گلایدرهای آویزان مدرن نیز چنین رفتاری را نشان می دهند - طرح های قبلی "روگالو" چنین رفتاری را نداشتند و زمانی که برای مدت طولانی بدون تماس خلبان با میله کنترل پرواز می کردند، در سطح بال باقی می ماندند.
در هواپیمایی که تمایل دارد در هنگام پرواز با دست به سمت پیچ بچرخد، با افزایش زاویه کناری، سرعت هوا (و بنابراین بارگذاری بال، که اساساً نیروی بالابر در واحد وزن است) افزایش مییابد.1 مسیر پرواز تمایل به افزایش دارد. فرود آمدن. نتیجه اغلب "مارپیچ غواصی" نامیده می شود. در برخی موارد - اما نه در همه موارد - در غیاب ورودیهای کنترلی بیشتر از سوی خلبان، زاویه انحراف به حداکثر مقدار میرسد و قبل از آسیب رسیدن به هواپیما، افزایش مییابد. در موارد دیگر، در صورت عدم مداخله خلبان، هواپیما ممکن است به دلیل بارگذاری بیش از حد یا به دلیل بال زدن آیرودینامیکی ناشی از سرعت بیش از حد آسیب ببیند یا نابود شود.
من فرض میکنم که در تئوری، اگر هوا کاملاً صاف (عاری از تندباد) بود و آزمایش با بالها کاملاً همسطح آغاز میشد، هواپیمایی که در چرخش کاملاً متعادل باشد هرگز وارد یک پیچ نمیشد، حتی اگر دارای پیکربندی به گونه ای بود که ذاتاً در رول ناپایدار بود. اما این شرایط هرگز در واقعیت وجود ندارد. انتظار اینکه چنین اتفاقی در دنیای واقعی بیفتد، مانند این است که انتظار داشته باشیم یک میخ که روی نقطه خود روی یک تخته سنگ مرمر سخت قرار دارد، به صورت عمودی صاف بماند، زیرا دلیلی برای سقوط آن در جهت خاصی وجود ندارد. در دنیای واقعی، برای اینکه در صورت عدم وجود ورودی های اصلاحی از سوی خلبان یا خلبان خودکار، به طور نامحدود در سطح بال باقی بماند و در نهایت به پیچ نخورد، یک هواپیما باید پایداری جانبی مثبت (پایداری رول) داشته باشد و همه هواپیماها این معیار را ندارند. .
با این حال، نکته اساسیتری در اینجا وجود دارد-- تا این مرحله، این پاسخ به تمایل هواپیما، یا عدم وجود آن، برای چرخش در چرخش پرداخته است. اما حتی در هواپیماهایی با «پایداری جانبی» یا «پایداری غلتشی» که پس از هر گونه اختلال موقتی به سطح بالها برمیگردد، هیچ تمایلی برای ثابت ماندن مسیر در درازمدت وجود ندارد. هر بار که زاویه انحراف کمی به هم میخورد، با چرخش کمی هواپیما، مسیر حرکت کمی تغییر میکند. انتظار اینکه عنوان در درازمدت کاملا ثابت بماند، مانند این است که یک سکه را صد بار ورق بزنید و انتظار داشته باشید که دقیقاً 50/50 تقسیم بین "سر" و "دم" داشته باشید. درست مثل اینکه ماشینی داشته باشید که به درستی تراز شده باشد به طوری که تمایلی به چرخش نداشته باشد-- اگر در بستری خشک و صاف که در آن میتوانید اجازه دهید ماشین بدون دست زدن به فرمان کیلومترها متوالی حرکت کند، این کار را نمیکنید. انتظار نداشته باشید که خودرو دقیقاً در همان جهتی باشد که از آن شروع شده بود، مگر اینکه از یک مسیر ناهمواری که وسیله نقلیه دیگری رها شده است، پیروی کند. در اصل، یک هواپیما با "پایداری غلتشی" یا "پایداری جانبی" مثبت "می داند" کدام سمت بالا است و فعالانه پس از یک اختلال به سطح بال ها باز می گردد، اما هیچ راهی برای "دانستن" اینکه قبل از آن در کدام جهت بوده است، ندارد. اختلال.2
زاویه حمله در واقع با افزایش زاویه کناری و انحنای مسیر پرواز تا حدودی کاهش می یابد، اما نه به اندازه ای که مانع از افزایش سرعت هوا شود.
یک مشاهده واقعی-- یک بار یک نفرباهواپیمای رادیو کنترل را تماشا کردم که با هواپیمای مدلش پرواز می کرد-- او دائماً سکان را کوتاه می کرد و از او علتش را پرسیدم. او گفت: "خب، من میخواهم وقتی دستهایم را از جوی استیک میگیرم، به باد پرواز کند، اما نمیشود. میخواهد از باد خارج شود." او فکر می کرد که می تواند هواپیما را اصلاح کندعنوان مورد نظر را نگه دارید، و او انحراف تصادفی هواپیما از عنوان مورد نظر را به عنوان یک تمایل خاص برای چرخش به سمت باد به اشتباه تعبیر کرد. به این ترتیب کار نمیکند-- بهترین کاری که خلبان میتواند انجام دهد این است که هرگونه تمایل به ورود به یک پیچ کرانهدار را از بین ببرد، به طوری که پس از هر گونه اختلال جزئی، تمایل به بازگشت به سطح بالها داشته باشد. او نمی تواند هواپیما را برای نگه داشتن یک عنوان خاص کوتاه کند. با تغییر سکان سکان هر زمان که هواپیما به طور تصادفی به سمت مسیر کمی متفاوت می رفت، خلبان در واقع با "پایداری غلتشی" ذاتی هواپیما یا تمایل به بازگشت به سطح بال ها پس از یک اختلال تداخل داشت، نه تقویت آن. یک خلبان باید برای حذف هر گونه تمایل چرخشی یا چرخشی ثابت، اصلاح کند، نه در پاسخ به هر گونه انحراف تصادفی از عنوان مورد نظر.