Меню

Эффект земли для вертолета

АЗБУКА RC ВЕРТОЛЕТЧИКА

Рис.9. Увеличенная подъемная сила (ПС) на левой стороне диска ротора накренит вертолет вправо.

Изменяя подъемную силу разных сторон диска основного ротора, можно накренить вертолет вправо или влево, как показано на рисунке. Снова включите вашу радиоаппаратуру и, перемещая правую ручку управления на передатчике вправо и влево, проследите за работой автомата перекоса. Перемещение ручки вправо наклоняет автомат перекоса в том же направлении, что в свою очередь заставит вертолет пойти вправо. Перемещение ручки влево вызовет противоположную реакцию модели.

Когда вертолет висит на высоте приблизительно меньше диаметра диска основного ротора, мы встречаемся с «эффектом земли». В этом случае скорость воздушного потока, созданная лопастями ротора не может достичь большого значения из-за близости земли, и вертолет располагается на «пузыре» воздуха высокого давления. При этом возрастает тяга несущего винта. Для более подробного анализа этого эффекта необходимо знать, что такое индуктивная скорость подсасывания диска и его индуктивное сопротивление. Если это вас сильно заинтересовало, то можете самостоятельно познакомиться с особенностями этого эффекта в специальной литературе.

На полноразмерных машинах, при возникновении эффекта земли, вертолет ведет себя подобно человеку на большом шаре. Иными словами, становиться очень неустойчивым и это не преувеличение. Некоторые моделисты говорят, что этот эффект возникает и на их вертолетах. Тем не менее, нет однозначного мнения, что на всех моделях возникает этот эффект земли. Возможно, некоторые модели вертолетов более подвержены этому эффекту. Степень воздействие эффекта земли зависит от ветра. Эффект максимален в тихие дни и ослабевает при увеличении скорости ветра, поскольку ветер выдувает воздух высокого давления из-под вертолета.

Подъемная сила при косом обтекании

В горизонтальном полете вертолета подъемная сила несущего винта возрастает из-за повышения скорости воздушного потока и увеличения количества воздуха, проходящего через ротор, за единицу времени. Дополнительная подъемная сила при косом обтекании возникает при любом горизонтальном перемещение и прямо пропорциональна горизонтальной скорости вертолета. Дополнительная подъемная сила легко распознается в полете улучшением летных качеств вертолета.

Поскольку подъемная сила от перемещения пропорциональна скорости воздушного потока, то она возникает не только при горизонтальном перемещении вертолета, но и при висении, когда дует ветер. Дополнительная подъемная сила, возникающая при ветре, может и помогать и мешать. Положительным является возможность уменьшить мощность двигателя при висении или горизонтальном полете. Но, если ветер порывистый, полет будет трудно управляемым, поскольку подъемная сила увеличивается при возрастании скорости ветра и уменьшается, как только ветер стихает. По этой причине необходимо выполнять висение только при равномерном ветре, имеющим скорость не более 3-5 м/с.

Этот термин характеризует безмоторный полет вертолета, когда двигатель остановлен, а основной ротор вращается по инерции и из-за действия потока воздуха на лопасти при снижении. Когда двигатель вращает основной ротор в нормальном полете, поток воздуха является нисходящим через диск ротора. Когда же двигатель останавливается в полете и вертолет входит в снижение с авторотацией, поток воздуха становится восходящим через диск ротора. Этот восходящий поток воздуха и перевод лопастей на отрицательный шаг заставляют ротор продолжать вращаться и сохраняют управляемость вертолетом при снижении и посадки.

Вертолет со способностью к авторотации имеет обгонную муфту в системе ротора, которая позволяет лопастям основного ротора продолжать свободно вращаться, даже если двигатель остановился. Совершенно не обязательно для модели вертолета иметь возможность авторотации, но если этого нет, то основной ротор довольно быстро остановиться, если двигатель заглохнет в полете и авария с большим ущербом фактически неизбежна.

Одна из причин, по которой мы покупаем радиоаппаратуру для вертолета (вместо радиоаппаратуры для самолета), заключается в необходимости дополнительных функций управления моделью вертолета, что значительно облегчает пилотирование. Это не говорит о том, что вы не можете использовать радиоаппаратуру от моделей самолетов для пилотирования вертолетом (по крайней мере, на начальном этапе), просто с радиоаппаратурой для вертолета легче обучаться пилотированию. Для того чтобы лучше понять функцию компенсации рысканья хвостовой балки, посмотрите на рисунок 3, на котором вертолет показан сверху.

Обратите внимание, что лопасти ротора вращаются двигателем по часовой стрелке и, поскольку, для каждого действия есть равное противодействие, нос вертолета будет поворачиваться влево (против часовой стрелки). И по этой причине вертолету нужен ротор хвоста для компенсации реактивного момента от вращения лопастей. Теперь представим себе вертолет в позиции висении (когда все силы сбалансированы) и мы хотим подняться. Для этого увеличивают коллективный шаг лопастей ротора, чтобы увеличить подъемную силу винта. Следовательно, увеличивается вращающий и реактивный моменты, а нос вертолета будет поворачиваться влево.

Читайте также:  За сколько волна обойдет землю

Для того чтобы удержать нос прямо, просто добавьте немного тягу хвостового ротора, чтобы скомпенсировать это увеличение реактивного момента. И мы должны делать это вручную, каждый раз, при изменении вращающего момента (при подъеме или снижении вертолета) и тратить много времени и усилий для управления хвостовым ротором, чтобы удерживать нос модели прямо. По этой причине функция компенсации рысканья хвостового ротора сделает наш полет легче. В большинстве радиоаппаратуры (по крайней мере, недорогой) предполагается, что вертолет находится в висении, когда ручка управления дросселем и коллективным шагом находиться в среднем положении, а снижение и подъем происходит, если ручка перемещается из этой точки.

Две кнопки (программа для компьютерной радиоаппаратуры), одна для подъема, а другая для снижения, используются, чтобы отрегулировать величину компенсации рысканья хвостового ротора при отклонении ручки управления от средней позиции при висении. По мере того, как ручка перемещается для подъема вертолета вперед, автоматически добавляется величина шага хвостового ротора (и, аналогичным способом, шаг хвостового винта уменьшается, когда для снижения вертолета, ручка управления переводится в позицию ниже средней). Это автоматическое воздействие на шаг хвостового рота в течение подъема и снижения помогает удерживать нос вертолета прямо и существенно уменьшает нашу нагрузку при пилотировании модели.

Для регулировки компенсации «вверх», поднимайте вертолет из висения и отслеживайте перемещения носа. Если при наборе высоты нос перемещается влево, компенсация хвостового ротора недостаточная, — нужно немного увеличить величину компенсации «вверх». Повторите попытки, вводя изменения до тех пор, пока нос модели не станет удерживаться прямо на всем протяжении подъема. Аналогичным способом регулируется компенсации «вниз».

Рассмотрим явления, происходящие с вертолетом при выполнении разворотов в горизонтальном полете. При выполнении разворота вертолет накреняют

Рис.10. Вертолет в правом крене.

На рисунке 10 показан вид вертолета, выполняющий горизонтальный полет с правым креном. Обратите внимание, — вектор подъемной силы несущего винта по-прежнему перпендикулярен диску вращения. Вектор силы веса остается перпендикулярен поверхности земли. Поскольку вектор подъемной силы наклонен право на определенный угол, его вертикальная составляющая противодействует силе веса модели, а горизонтальная ее составляющая толкает вертолет вправо и заставляет вертолет выполнять (скольжение вправо?) правый разворот.

Рис.11. Общая подъемная сила раскладывается на горизонтальную и вертикальную составляющие.

Это хорошо видно на рисунке 11. Обратите внимание, что при наклоне вертолета вправо, величина подъемной силы несущего винта не изменилась. Раскладывая вектор общей подъемной силы несущего винта, мы видим, что вертикальная составляющая вектора на рисунке 11 теперь меньше веса. Следовательно, вертолет начнет снижаться. Поэтому, когда начинается горизонтальный поворот, необходимо увеличивать общий вектор подъемной силы, пока его вертикальная составляющая не сравняется с весом.

Но как и насколько увеличить общую подъемную силу? Вводя вертолет в горизонтальный поворот, полная подъемная сила повышается поднятием носа вертолета для увеличения угла атаки диска несущего винта. Степень увеличения подъемной силы или перемещения ручки управления тангажем зависят от характеристик вертолета и от угла крена. Если вы сильно задерем нос вертолета, то он будет подниматься и, очевидно, что недостаточный подъем носа должен вызывать снижение модели.

Кроме того необходимо учитывать другой важный момент. Угол отклонения руля управления тангажем для поддержания горизонтального полета в согласованном повороте зависит от угла крена вертолета. При больших углах крена (более 60°) вертикальная составляющая подъемной силы, противодействующая силе веса вертолета, будет еще меньше. При крене в 90° вообще нет вертикальной составляющей и независимо от того, как не задирали нос вертолета, компенсации веса нет, и вертолет, следовательно, будет терять высоту. Рисунок 12 показывает вертолет с углом крена больше 90°.

Рис. 12. Крен вертолета больше 90°, вертикальная составляющая тяги винта добавляется к весу вертолета.

В этом случае любое отклонение ручки управления тангажем «на себя» будет лишь добавлять подъемную силу к весу модели. Тем не менее, есть случаи, когда это необходимо, — например, в момент выполнения второй половины петли или любого другого нисходящего вертикального маневра. В целом понятно, что крен очень важен при выполнении горизонтальных разворотов. При большом крене требуется большего отклонения ручки управления тангажем модели для поддержания горизонтального полета без потери высоты.

При выполнении горизонтальных разворотов, необходимо учитывать направлением вращения основного ротора. Не останавливаясь на причинах, нужно отметить, что вертолет с вращением ротора по часовой стрелке очень легко разворачивается вправо, а с винтом, вращающимся против часовой стрелки, — влево, практически без вмешательства управления хвостовым винтом.

Читайте также:  Мир видимых земель читать

(Автор: В.Ковальчук, источник: журнал Моделизм спорт и хобби)

Источник

Эффект влияния земли

Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое «Эффект влияния земли» в других словарях:

эффект влияния земли — Рис. 1. Зависимость коэффициента подъёмной силы от угла атаки. эффект влияния земли — изменение аэродинамических характеристик летательного аппарата при приближении его к экранирующей поверхности земли, воды, ВПП и др. Проявляется при взлёте … Энциклопедия «Авиация»

эффект влияния земли — Рис. 1. Зависимость коэффициента подъёмной силы от угла атаки. эффект влияния земли — изменение аэродинамических характеристик летательного аппарата при приближении его к экранирующей поверхности земли, воды, ВПП и др. Проявляется при взлёте … Энциклопедия «Авиация»

Эффект Марса — гипотеза о предполагаемой зависимости спортивных достижений человека от положения планеты Марс в момент его рождения. Гипотеза была выдвинута в 1950 х годах французским психологом и статистиком Мишелем Гокленом и была подвергнута многочисленным… … Википедия

Эффект масштаба — Участки производственной кривой с положительной отдачей от масштаба и один (последний) участок с отрицательной. Эффект масштаба связан с изменением стоимости единицы продукции в зависимости от масштабов её производства фирмой.… … Википедия

Эффект Лензе — Тирринга — Общая теория относительности Математическая формулировка ОТО Космология Фундаментальные идеи Специальная теория относительности … Википедия

Экранный эффект — или эффект влияния земли эффект резкого увеличения подъемной силы крыла и других аэродинамических характеристик летательного аппарата при полёте вблизи экранирующей поверхности (воды, земли и др)[1]. Открыт в середине 20 х годов XX века. Экранный … Википедия

Экранный эффект — малоупотребительное название эффекта влияния земли. Авиация: Энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994 … Энциклопедия техники

экранный эффект — экранный эффект — малоупотребительное название эффекта влияния земли … Энциклопедия «Авиация»

экранный эффект — экранный эффект — малоупотребительное название эффекта влияния земли … Энциклопедия «Авиация»

Парниковый эффект — У этого термина существуют и другие значения, см. Парниковый эффект (значения). Рис. 1. Прозрачность атмосферы Земли в видимом и инфракрасном диапазонах (поглощение и ра … Википедия

Источник

Граунд-эффект (аэродинамика) — Ground effect (aerodynamics)

Для самолетов , экранный эффект является снижение аэродинамического сопротивления , что самолет в крылья генерируют , когда они близки к неподвижной поверхности. Снижение лобового сопротивления при столкновении с землей во время взлета может привести к тому, что самолет будет «плыть», хотя скорость набора ниже рекомендуемой . После этого пилот может летать над взлетно-посадочной полосой, в то время как самолет разгоняется под воздействием земли до достижения безопасной скорости набора высоты .

Для винтокрылых аппаратов эффект земли приводит к меньшему сопротивлению несущего винта во время зависания у земли. При большом весе это иногда позволяет винтокрылому летательному аппарату взлетать в неподвижном состоянии в условиях влияния земли, но не позволяет ему перейти в режим полета вне зоны влияния земли. Пилотам вертолетов предоставляются диаграммы характеристик, которые показывают ограничения для зависания их вертолета в условиях влияния земли (IGE) и вне зоны действия земли (OGE). Графики показывают дополнительную подъемную силу, вызванную эффектом земли.

Для самолетов вертикального взлета и посадки с вентилятором и реактивным двигателем влияние земли при зависании может вызвать всасывание и фонтанный подъем на планер и потерю тяги при зависании, если двигатель всасывает собственный выхлопной газ, что известно как заглатывание горячего газа (HGI).

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснения

Самолет с неподвижным крылом

Когда самолет летит на расстоянии примерно половины длины размаха крыльев самолета над землей или водой, возникает часто заметный эффект земли. В результате уменьшается наведенное сопротивление самолета. Это вызвано, прежде всего, тем, что земля или вода препятствуют созданию вихрей на законцовках крыла и прерывают поток за крылом.

Крыло создает подъемную силу, отклоняя набегающую воздушную массу (относительный ветер) вниз. Отклоненный или «повернутый» поток воздуха создает результирующую силу на крыле в противоположном направлении (3-й закон Ньютона). Результирующая сила определяется как подъемная сила. Полет близко к поверхности увеличивает давление воздуха на нижнюю поверхность крыла, получившее название эффекта «тарана» или «подушки», и, таким образом, улучшает аэродинамическое сопротивление самолета. Чем ниже / ближе крыло по отношению к земле, тем сильнее становится влияние земли. Находясь в наземном эффекте, крылу требуется меньший угол атаки для создания такой же подъемной силы. При испытаниях в аэродинамической трубе, в которых угол атаки и воздушная скорость остаются постоянными, происходит увеличение коэффициента подъемной силы, что объясняет эффект «плавающего». Воздействие на землю также изменяет тягу в зависимости от скорости, где уменьшенное индуцированное сопротивление требует меньшей тяги, чтобы поддерживать ту же скорость.

Читайте также:  Функциональное зонирование земель населенных пунктов

Самолеты с низким крылом больше подвержены влиянию земли, чем самолеты с высоким крылом . Из-за изменения вихрей восходящей, нисходящей и законцовки крыла могут возникать ошибки в системе воздушной скорости во время эффекта земли из-за изменений местного давления в источнике статического электричества .

Винтокрыл

Когда парящий ротор находится у земли, нисходящий поток воздуха через ротор уменьшается до нуля у земли. Это состояние передается на диск через изменения давления в следе, которые уменьшают приток к ротору при заданной нагрузке на диск, которая представляет собой тягу ротора на каждый квадратный фут его площади. Это дает увеличение тяги для определенного угла наклона лопастей. Или, в качестве альтернативы, мощность, необходимая для тяги, уменьшается. Для перегруженного вертолета, который может зависать только в режиме IGE, может быть возможно подняться в сторону от земли, переведя его в полет вперед, пока он находится в зоне влияния земли. Эффект земли быстро исчезает со скоростью, но наведенная мощность также быстро уменьшается, чтобы обеспечить безопасный набор высоты. Некоторые ранние вертолеты с недостаточной мощностью могли парить только близко к земле. Эффект грунта максимален на твердой, гладкой поверхности.

Самолет вертикального взлета и посадки

Есть два эффекта, присущих самолету вертикального взлета и посадки, работающему на нулевой и низкой скорости IGE: всасывание и фонтанный подъем. Третий, HGI, также может применяться к самолетам с неподвижным крылом, находящимся на земле в ветреную погоду или во время работы реверсора тяги. Насколько хорошо с точки зрения поднятого веса самолет вертикального взлета и посадки будет зависать от IGE, зависит от всасывания в планер, попадания фонтана в нижнюю часть фюзеляжа и HGI в двигатель. Всасывание работает против подъемной силы двигателя как направленная вниз сила на планер. Фонтанный поток работает с форсунками подъемника двигателя как восходящая сила. HGI снижает тягу, создаваемую двигателем.

Всасывание — это результат увлечения воздуха вокруг самолета подъемными струями при зависании. Это также происходит в открытом воздухе (OGE), вызывая потерю подъемной силы из-за снижения давления на нижнюю часть фюзеляжа и крыльев. Повышенный унос происходит при приближении к земле, что приводит к более высоким потерям подъемной силы. Фонтанный подъем происходит, когда у самолета есть два или более подъемных сопла. Струи ударяются о землю и разлетаются. Там, где они встречаются под фюзеляжем, они смешиваются и могут двигаться только вверх, ударяясь о нижнюю часть фюзеляжа. То, насколько хорошо их восходящий импульс отклоняется в сторону или вниз, определяет подъемную силу. Поток фонтана следует изогнутой нижней части фюзеляжа и сохраняет некоторую инерцию в восходящем направлении, так что подъемная сила фонтана будет меньше полной, если не установлены устройства улучшения подъемной силы. HGI снижает тягу двигателя, поскольку воздух, поступающий в двигатель, более горячий, чем окружающий.

Ранние экспериментальные самолеты с вертикальным взлетом и посадкой работали от открытых решеток, чтобы отводить выхлоп двигателя и предотвратить потерю тяги из-за HGI.

Bell X-14 , построенный для исследования ранней технологии VTOL, не смог висения до suckdown эффекты были уменьшены за счет увеличения воздушного судна с более длинными ногами передаточных посадки. Он также должен был работать с возвышающейся платформы из перфорированной стали, чтобы уменьшить HGI. Dassault Mirage IIIV исследования СВВП только когда — либо работать по вертикали из сетки , что позволило выхлоп двигателя направляться от самолета , чтобы избежать suckdown и эффектов HGI.

Брючные ремни, задним числом установленные на P.1127, улучшили поток и увеличили давление под животом при зависании на малой высоте. Установленные в одном и том же положении гондолы сделали то же самое. Дальнейшие подъемные устройства (LIDS) были разработаны для AV-8B и Harrier II. Чтобы установить коробку в области живота, где фонтаны, повышающие подъемную силу, ударяют по самолету, были добавлены ремни к нижней стороне гондол, а шарнирная перемычка могла быть опущена, чтобы заблокировать зазор между передними концами ремней. Это дало прирост подъемной силы 1200 фунтов.

Lockheed Martin F-35 Lightning II Внутренние двери отсека для оружия на F-35B открываются, чтобы улавливать фонтанный поток, создаваемый двигателем, подъемными струями вентилятора и обратным всасыванием IGE.

Bell X-14 демонстрирует удлиненные стойки шасси для уменьшения всасывания

Источник