Отклоним самолет из этого состояния равновесия, уменьшив угол атаки; при этом, на самолет будет действовать положительный момент, стремящийся увеличить угол атаки. Если теперь освободить самолет и предоставить его самому себе, то угол атаки начнет увеличиваться и через некоторое время самолет установится под углом атаки, соответствующим исходному положению равновесия в точке. Путем подобных же рассуждений можно убедиться, что положение равновесия в точке также будет устойчивым. Наоборот, положение равновесия в точке будет неустойчивым; в самом деле, если отклонить самолет из положения равновесия, соответствующего точке, на несколько меньший угол атаки, то на самолет начнет действовать отрицательный момент, стремящийся еще больше уменьшить угол атаки. Если теперь освободить самолет, то угол атаки будет уменьшаться до тех пор, пока самолет не займет новое положение равновесия, соответствующее точке на диаграмме моментов, с некоторым новым углом атаки.
В первом случае параллелепипед можно назвать статически устойчивым, во втором — статически неустойчивым. Эти условные определения следует понимать в том смысле, что в первом случае начальное движение параллелепипеда после его отклонения от положения равновесия будет происходить в направлении возвращения в исходное положение равновесия, а во втором — в направлении дальнейшего увеличения отклонения от положения равновесия. Для выявления сущности понятия «статической устойчивости» в применении к самолету рассмотрим конкретный пример. Представим себе самолет с одной степенью свободы перемещения — возможностью вращения вокруг поперечной оси проходящей через центр тяжести самолета. Практически такие условия можно осуществить в аэродинамической трубе, если закрепить поперечную ось самолета. Пусть самолет находится в потоке воздуха с постоянной скоростью.
Если принудительно поворачивать самолет вокруг оси устанавливая его под различными углами атаки, то при каждом угле атаки на самолет будет действовать определенный по величине и знаку момент аэродинамических сил, который можно уравновесить внешней силой, приложенной на определенном плече, например, на чашке аэродинамических весов.
|
В большинстве технических задач приходится иметь дело именно с устойчивостью в малом, когда отклонения от положения равновесия невелики. В литературе по аэродинамике самолета встречаются понятия и термины, часто условные, а ицогда даже затрудняющие понимание существа вопроса. Так, существуют раздельные понятия «статической» и «динамической» устойчивости. Эти термины могут создать представление о том, что на самом деле существуют две какие-то различные устойчивости самолета. В действительности, конечно, существует единственная устойчивость, уже определенная нами выше как способность самолета после прекращения действия возмущения возвращаться к движению с исходными кинематическими параметрами (скоростью, углом атаки и т. д.), или, как говорят, способность самолета сохранять исходный режим полета.
Пусть в некоторый момент времени тело оказалось под действием сил, вызвавших отклонение движения тела от заданного, как говорят, вызвавших возмущение движения; пусть затем действие этих сил прекратилось. После прекращения действия возмущения тело, по крайней мере в течение некоторого отрезка времени, будет двигаться по закону, отличному от первоначально заданного; основное движение уступит место некоторому новому — возмущенному движению. Очевидно, что если после отклонения от исходного (основного) движения по прошествии некоторого времени возмущенное движение снова переходит в исходное, то движение тела устойчиво. Если же с течением времени возмущенное движение все более отклоняется от основного, то движение тела неустойчиво. Таким образом, устойчивостью движения тела является свойство кинематических параметров, характеризующих движение, возвращаться к своим исходным значениям в ведущем движении после отклонения тела от исходного движения и прекращения действия вызвавшей это отклонение причины.
|
