Штопор (пилотаж)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Што́пор в авиации — особый, критический режим полёта самолёта (планёра), заключающийся в его снижении по крутой нисходящей спирали малого радиуса с одновременным вращением относительно всех трёх его осей[1]; неуправляемое движение самолёта на закритических углах атаки. При этом самолёт переходит на режим авторотации. Штопору предшествует потеря скорости и сваливание. В ряде случаев предштопорное состояние самолёта характеризуется предупредительной тряской.

Классификация штопора[править | править вики-текст]

Прямой штопор
Обратный штопор
Плоский штопор

Штопор подразделяется по виду:

  • нормальный (прямой) — самолёт движется на положительных углах атаки.
  • перевёрнутый (обратный) — самолёт движется на отрицательных углах атаки, то есть «пилот висит на ремнях».

По углу наклона продольной оси самолёта к горизонту:

  • крутой (50—90°)
  • пологий (30—50°)
  • плоский (<30°)

По направлению движения самолёта:

  • левый штопор — вращение против часовой стрелки,
  • правый штопор — вращение по часовой стрелке.

По степени изменения средних параметров движения самолёта в штопоре от витка к витку:

  • установившийся (устойчивый) — параметры практически неизменны,
  • неустановившийся (неустойчивый) — параметры изменяются.

По характеру изменения параметров движения самолёта в процессе выполнения одного витка:

  • равномерный — все параметры движения самолёта в режиме близки к своим средним значениям, изменение по времени угловых скоростей, углов атаки и скольжения небольшие.
  • колебательный штопор — параметры движения самолёта изменяются значительно

Развитие штопора[править | править вики-текст]

Самолёт может войти в штопор непроизвольно из-за ошибки лётчика, или может быть введён преднамеренно для ознакомления лётчика с особенностями поведения самолёта на штопоре, обучения технике входа и выхода из штопора и как выполнение одной из фигур пилотажного комплекса.

Предпосылкой к попаданию самолёта в штопор является выход на закритические углы атаки или углы скольжения (аэродинамический подхват) и сваливание. Если происходит асимметричный срыв потока (например, вследствие скольжения или действия элеронов), то возникают моменты сил, придающие самолёту вращение вокруг осей. Если самолёт имеет хорошие противоштопорные характеристики, то вращение быстро затухает и происходит обычное сваливание, набор скорости и выход на нормальный режим полёта. В противном случае, самолёт попадает в режим устойчивого вращения, при котором асимметрия обтекания усугубляется и затягивает самолёт в установившийся штопор. В случае, если пилот попытается потянуть штурвал или РУС на себя, велика вероятность перехода в плоский штопор, с большими углами атаки и угловыми скоростями вращения. Выход из этого режима весьма затруднён.

Опасность штопора[править | править вики-текст]

Эффективность управляющих плоскостей при штопоре падает, а быстрое вращение может привести к дезориентации пилота, что затрудняет выход из штопора. Существенное падение подъёмной силы приводит к быстрой потере высоты, что представляет значительную опасность, особенно на малых высотах полёта. Всё это требует от пилота умения избегать сваливания (если только нет цели выполнить штопор преднамеренно), распознавать предвестники сваливания и штопора (тряска, сигнал АУАСП и т. п.) и при возникновении штопора выводить из него самолёт на безопасной высоте.

Штопор самолёта является одной из наиболее трудных фигур сложного пилотажа.

Выход из штопора[править | править вики-текст]

Существует несколько методов вывода самолёта из штопора, в зависимости от модели самолёта и от типа штопора. Общий принцип всех методов: остановить вращение, увеличить скорость, восстановить эффективность рулей, прекратить срыв потока на обеих консолях крыла, переведя аппарат в нормальный полёт со снижением и набором скорости.

В процессе лётных испытаний опытных самолётов, чьи штопорные характеристики ещё не известны, для обеспечения надёжного выхода из уже развившегося (устойчивого) штопора применяются противоштопорные парашюты или ракеты.

Уилфред Парк[править | править вики-текст]

Впервые случайный выход из штопора осуществил британский авиатор Уилфред Парк. В августе 1912 года из-за ошибки пилотирования его биплан Avro G вошёл в левый штопор на высоте 700 футов (200 метров). Пытаясь погасить сильную продольную перегрузку, Парк полностью отклонил руль направления вправо (то есть в сторону, противоположную направлению вращения аэроплана). Самолёт вышел из штопора на высоте всего 50 футов (15м).

Константин Арцеулов[править | править вики-текст]

Впервые преднамеренный ввод самолёта в штопор на аэроплане «Ньюпор-XXI»[2] осуществил 24 сентября 1916 российский военный лётчик Константин Константинович Арцеулов, внук художника-мариниста Ивана Айвазовского. На высоте 2000 м он два раза подряд вводил машину в штопор и благополучно выводил её[3][4].

Штопор на пассажирских самолётах[править | править вики-текст]

На транспортных (особенно пассажирских) самолётах, не предназначенных для пилотажа, вывод из штопора не предусмотрен, а программы лётных испытаний таких самолетов не включают проверки штопорных характеристик. Причины этого следующие:

  • При штопоре возникают значительные знакопеременные нагрузки на силовые элементы конструкции, допустимые только для пилотажных самолетов, обладающих избыточным запасом прочности. Воздействие таких нагрузок на конструкцию большого и тяжёлого транспортного самолета, рассчитанную на экономичные режимы полета, приводит к деформации силовых элементов, а в отдельных случаях — к их разрушению, поэтому испытать такой самолет на штопор без его повреждения затруднительно.
  • Надёжный вывод самолета из штопора требует от пилота как хороших навыков управления самолётом в нештатных (пилотажных) режимах, так и развитого «чувства самолёта» — как модели/серии, так и конкретного воздушного судна. У пилотов пассажирских самолетов отсутствует возможность для регулярных тренировок в таких условиях.
  • Для любого самолёта, кроме пилотажного, сам факт попадания в штопор является аварийной ситуацией — как, например, для современного легкового автомобиля, предназначенного для движения по асфальту, аварийной ситуацией является съезд на большой скорости с асфальтовой дороги на влажную глинистую обочину. После того, как такой съезд произошел, автомобиль становится неуправляемым. То же происходит с тяжёлым самолётом в штопоре. В то же время, соблюдение несложных правил безопасности снижает вероятность подобных ситуаций до очень малых величин.
  • Расследование авиакатастроф, в которых штопор привел к падению самолёта (список наиболее известных приведён ниже), показывает, что в большинстве случаев к возникновению штопора приводил ряд грубых пилотажных ошибок экипажа при штатных условиях полёта, а также грубые нарушения экипажем требований авиабезопасности. В такой ситуации нет оснований полагать, что наличие технической возможности вывода самолёта из штопора могло бы предотвратить катастрофу.
  • В пассажирской авиации основные усилия направлены на предотвращение выхода самолета из штатных эксплуатационных режимов, одним из следствий которого может быть развитие штопора. Для этого принимаются меры к расширению допустимого диапазона углов атаки, возникновению хорошо заметной предупредительной тряски при срыве потока, самопроизвольному уменьшению самолётом угла атаки за счёт аэродинамических особенностей крыла, достаточно совершенная компьютерная пилотажная система и т. п.

Разработка теории штопора[править | править вики-текст]

Проблемой штопора в 1918-1919 годах занимался английский учёный Г. Глауерт. Теоретическое обоснование штопора впервые разработано советским учёным В. С. Пышновым в работе «Самовращение и штопор самолётов» (1927).

Дальнейшие экспериментальные работы по штопору выполнены А. Н. Журавченко. В исследование штопора большой вклад внесли учёные ЦАГИ, летчики-испытатели ЛИИ, а также инженеры различных ОКБ. В частности, большой вклад в исследование динамики штопора внёс летчик-испытатель А. А. Щербаков.

Авиакатастрофы, произошедшие в результате сваливания самолёта в штопор[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]