Статическая устойчивость летательного аппарата
Стати́ческая усто́йчивость лета́тельного аппара́та, характеристика устойчивости летательного аппарата, определяющая его тенденцию к возвращению без вмешательства лётчика в исходное положение равновесия под действием аэродинамического момента, вызываемого отклонением летательного аппарата под действием какого-либо возмущения от положения равновесия после прекращения действия возмущения. Различают продольную, путевую (флюгерную) и поперечную статические устойчивости, которые могут обеспечиваться как средствами аэродинамической компоновки (т. е. соответствующим выбором центровки летательного аппарата, площадей оперения, крыла и т. д.), так и средствами автоматики и характеризуются степенью устойчивости.
Продольная статическая устойчивость создаётся за счёт приращения продольного аэродинамического момента , которое возникает при изменении угла атаки или скорости (числа Маха полёта M∞), если оно содействует возвращению в исходный режим балансировки летательного аппарата. Момент является функцией ряда переменных: угла атаки и угла скольжения, числа Маха полёта, угловой скорости тангажа и т. д. На продольный момент летательного аппарата оказывают влияние также его центровка, режим работы и расположение двигателей, упругие деформации конструкции, изменение конфигурации летательного аппарата. Наиболее существенно продольная статическая устойчивость изменяется при переходе летательного аппарата через скорость звука из-за смещения его аэродинамического фокуса назад, а также на больших углах атаки. Во многих задачах в соответствии с представлением продольного движения в виде двух составляющих – быстрой, связанной с изменением перегрузки, и медленной, связанной с изменением скорости, – рассматриваются соответственно два вида статической устойчивости: устойчивость по перегрузке и устойчивость по скорости. В первом случае летательный аппарат без вмешательства лётчика стремится сохранить нормальную перегрузку исходного режима при постоянной скорости, а во втором – сохранить скорость при постоянной нормальной перегрузке. Устойчивость летательного аппарата по перегрузке и скорости определяется в условиях полёта с освобождёнными и фиксированными органами управления. Устойчивость летательного аппарата с освобождённым управлением без принятия специальных мер оказывается, как правило, меньше, чем с фиксированным.
Путевая статическая устойчивость обеспечивается изменением путевого аэродинамического момента , обусловленным появлением угла скольжения и стремящимся устранить это скольжение. Путевая статическая устойчивость определяется главным образом формой поперечного сечения, площадью боковой поверхности и длиной фюзеляжа летательного аппарата, расположением гондол двигателей, площадью и плечом вертикального оперения относительно центра масс летательного аппарата.
Поперечная статическая устойчивость создаётся приращением поперечного аэродинамического момента , обусловленным появлением скольжения и действующим в сторону, противоположную скольжению. Момент зависит от геометрических форм крыла, его стреловидности, сужения крыла, угла поперечного V крыла и т. д. Поперечная устойчивость возрастает с увеличением угла стреловидности крыла.
Одновременное проявление путевой и поперечной устойчивости характеризует устойчивость бокового движения летательного аппарата. Существует тесная зависимость движений крена и рыскания, которые связаны между собой через угол скольжения, и для обеспечения потребных характеристик боковой устойчивости должно выполняться определённое соотношение между путевой и поперечной статическими устойчивостями, зависящее от угла атаки, углов и скоростей крена и скольжения и других величин.
Наиболее значительно поперечная и путевая статические устойчивости изменяются на сверхзвуковых скоростях полёта и больших углах атаки. При больших сверхзвуковых скоростях для летательного аппарата обычно характерна путевая неустойчивость.