Предупреждающие признаки и средства
Для обеспечения безопасности полета на предельных режимах летчик (экипаж) должен своевременно получать надежную и четкую информацию, предупреждающую его о приближении сваливания. О необходимости такой информации говорят, например, следующие цифры. Статистические данные об авариях и катастрофах транспортных самолетов и записи бортовой регистрирующей аппаратуры (самописцев аварийных режимов полета) показывают, что вероятность достижения в полете скорости сваливания составляет примерно 10~6 - 10~5 (т. е. один случай приходится на 1000000—100000 полетов), тогда как вероятность выхода на скорость, при которой необходимо посылать летчику предупреждающие сигналы о приближении срывного режима, оказывается намного большей. Она лежит в пределах 10~3 - 10~2 (т. е. один выход на эту скорость приходится на 1000—100 полетов). Для маневренных военных самолетов указанные вероятности оказываются заметно большими. В качестве источников предупреждающей информации служат естественные или искусственно созданные признаки (явления, сигналы). Эти признаки должны быть легко и безошибочно распознаваемыми, достаточно интенсивными и характерными для приближения к сваливанию.
Естественными предупреждающими признаками могут быть уже упоминавшиеся аэродинамическая тряска, покачивания или броски самолета с крыла на крыло (поперечные колебания), движения рыскания и тангажа (путевые и продольные колебания), а искусственными — тряска или толчки рычагов управления, создаваемые специальными устройствами (тактильная сигнализация), звуковые и световые сигналы. Звуковые сигналы могут подаваться летчику сиреной, звонком, голосом (например, через наушники), световые — с помощью светящихся табло и проблесковых огней. Световые сигналы обычно применяются в сочетании со звуковыми. Искусственно созданные предупреждающие признаки должны появляться при скорости, на 5—12% большей скорости сваливания. Однако эта величина может изменяться в зависимости от особенностей поведения и пилотирования данного самолета, характеристик его управляемости и устойчивости на больших углах атаки и т. д.
Самым распространенным среди естественных признаков приближения сваливания является предупреждающая аэродинамическая тряска. О появлении этого признака летчик может судить по началу четко ощутимой вибрации всего самолета или его отдельных частей, рычагов управления. Вызывается она пульсацией давления, возникающей при срыве потока. У дозвуковых самолетов этот признак становится заметным при углах атаки начала тряски, значительно меньших угла атаки начала сваливания ас, а у сверхзвуковых самолетов при минимальной или близкой к ней скорости полета тряска появляется почти непосредственно перед сваливанием, т. е. в этом случае разница между ат и ас очень мала или же практически эти углы совпадают.
Интенсивность предупреждающей тряски у сверхзвуковых самолетов при сваливании с малой исходной скорости полета обычно мала, летчик иногда даже не замечает выхода на ас. Поэтому на некоторых самолетах на носовой части крыла устанавливают, например, пластинчатые турбулизаторы. Они вызывают пульсацию давления на верхней поверхности крыла, в результате чего аэродинамическая тряска возникает раньше и с приближением к ас она интенсивно возрастает.
Выход сверхзвуковых самолетов со стреловидными или треугольными крыльями на предсрывные режимы, как отмечалось выше, обычно сопровождается покачиваниями с крыла на крыло и последующим кренением в одну сторону. Иногда возникают и путевые колебания (рыскание) из-за ухудшения боковой устойчивости на больших углах атаки, а также вследствие пульсации давления, вызванной появлением области срыва потока на крыле. В некоторых случаях может возникать дивергентное движение рыскания. Покачивания перед сваливанием у сверхзвукового самолета при малом исходном числе М и перегрузке возникают при Су<сус обычно="" на="" 15—20%,="" происходят="" с="" максимальной="" угловой="" скоростью="" крена="" ±3-5="" град/с="" и="" продолжаются="" вплоть="" до="" сваливания.="" для="" этих="" самолетов="" значения="" адоп="" и="" судоп="" выбирают="" соответствующими="" началу="" появления="" покачиваний="" (при="" отсутствии="" других="" эксплуатационных="" ограничений="" по="" а="" и="">сус>
Тактильная сигнализация
Тактильная или, что то же самое, тактильно-импульсная сигнализация— искусственно создаваемые толчки и (или) подергивания рычага управления, предупреждающие летчика о приближении сваливания. Сигнализирующим элементом здесь обычно является ручка (штурвал) управления, а в некоторых случаях — педали, как, например, на американском самолете-F-111 с крылом изменяемой в полете стреловидности. На этом самолете с приближением режима непроизвольного дивергентного движения рыскания (наступающего задолго до сваливания) летчику одновременно выдаются предупреждающий сигнал (в виде тряски педалей) и сигнал, указывающий, в какую сторону отклонить руль направления.
Толчки и подергивания ручки управления указывают летчику, куда, в каком направлении нужно отклонить ручку для парирования возможности попадания самолета за предельный (по углу атаки) режим: при выходе на большие положительные углы атаки эти толчки даются в направлении от себя, при выходе на такие же отрицательные углы — на себя. Подергивания и толчки передает на ручку (штурвал) управления специальный толкатель. Тактильная сигнализация успешно применяется, когда нет надежных естественных предупреждающих признаков, а также при слишком раннем (задолго до выхода на ас) или очень позднем (непосредственно перед выходом на ас) их появлении. Действие предупреждающего сигнала непосредственно на управляющую руку или на ноги сокращает время реакции летчика на этот сигнал.
Данный вид сигнализации позволяет летчику без ущерба для безопасности полета при выполнении различных маневров ближе подходить к предельным режимам, шире и смелее реализовать пилотажные возможности своего самолета. Можно существенно повысить безопасность полета на больших углах атаки применением автоматической системы парирования сваливания и штопора. Схема такой системы для самолета со сдвоенным штурвальным управлением. Принцип ее действия заключается в следующем. В аэронавигационный вычислитель (АНВ) поступают сигналы от датчиков углов атаки а и скольжения, числа М, угловой скорости крена, а также от датчиков положения шасси и органов механизации крыла. Вычислитель предварительно (по результатам летных испытаний) настраивается на принятый для данного самолета закон изменения предельно допустимого угла атаки адоп в зависимости от числа М, угловой скорости крена, скорости изменения углов аир по времени и от полетной конфигурации самолета. В вычислитель поступают сигналы и от датчика текущих значений истинного угла атаки самолета.
АНВ по всем параметрам, поступающим от датчиков, определяет значение адоп. Как только во время полета достигнет величины адоп, вычислитель посылает импульс на срабатывание вибратора — тактильного сигнализатора на штурвале. По этому сигналу летчик принимает меры для перевода самолета на эксплуатационные углы атаки. Если же по какой-либо причине самолет все-таки выйдет на адоп, вычислитель выдает команду уже на срабатывание толкателя штурвала. Толкатель принудительно отклоняет штурвал на парирование сваливания и удерживает штурвал в отклоненном положении до возвращения самолета на эксплуатационный режим полета.