Урок 1: Срывы

Лететь сейчас

—Род Мачадо

Для начала немного теории

На нашем занятии, посвящённом медленным полётам, я рассказывал, что для того, чтобы крылья создавали достаточную подъёмную силу при уменьшении скорости полёта, угол атаки крыла увеличивают. Возможно, вы задались вопросом, есть ли у этого увеличения предел, как сильно можно увеличивать угол атаки. Да и интуиция подсказывает, что всему в мире есть свой предел.

Древние египтяне обладали чувством предела. Египетские пирамиды построены с этим чувством меры, особенно касательно их размеров.

У крыльев тоже есть свои пределы.

Работа лётчика заключается в обработке четырёх сил, поддержании подъёмной силы, избежания завихрений воздуха, приводящих к срыву.

Как я уже упоминал в предыдущих уроках, этот тип потери скорости не имеет никакого отношения к воздушным тормозам.

Воздух начинает завихряться над верхней поверхностью крыла, когда угол атаки становится большим (примерно 18 градусов для большинства самолётов). Угол, при котором воздух завихряется, с последующим срывом обтекающего крыло воздушного потока (нарушение характера обтекания) известен, как критический угол атаки.

Ладно, а теперь даю вам совет, как поймать самую большую рыбу в вашей жизни — возьмите крючок побольше. Раз поток срывается на крыле при превышении критического угла атаки, то выйти из срыва можно уменьшая угол атаки до величины меньшей, чем критическая. Уловили? Быстренько повторите это для себя 10 раз.

Срыв, Угол атаки и что "чует нос"

Чтобы узнать, как происходит срыв, давайте представим себе молекулы, которые движутся над крылом, в виде маленьких гоночных машинок (Рисунок 1-1).

Рисунок 1-1 Угол атаки.

У каждой машины (и у молекулы воздуха) есть одна цель: ехать по кривой, которая огибает верхнюю плоскость крыла. Конечно, если крыло находится под малым углом атаки, эта кривая будет плавной, и дорога у машинок попроще (Рисунок 1-1).

Но вы посмотрите, какие кривые должны описывать эти машины и молекулы при большом угле атаки. Когда угол атаки превышает примерно 18 градусов (по причинам, о которых вы скоро узнаете, его называют критическим), эти гоночные машины больше не могут вписаться в поворот (Рисунок 1-1).

Когда это происходит, они откатываются, взмывают, или начинают бурлить в воздухе, больше не обеспечивая прямой высокоскоростной ламинарный поток воздуха над крылом (Рисунок 1-2). Крыло "выходит на срыв".

Рисунок 1-2 Крыло, которое "свалилось".

Помните, согласно закону Бернулли, уменьшение скорости потока воздуха над крылом приводит к потере подъемной силы. Здесь всё ещё присутствует часть подъёмной силы, порождаемая кинетическим столкновением молекул набегающего воздуха с нижней частью крыла, но как мы уже знаем, вклад его два достаточен для поддержания самолёта. Как только подъёмная сила перестаёт уравновешивать вес самолёта, плохие вещи случаются с хорошими самолётами. Крыло срывается. Покинутая Бернулли, гравитация швыряет самолёт на землю по своим законам.

У всех крыльев есть критический угол атаки (этот угол зависит от модели самолета). После превышения этого угла крыло и воздушный поток уже не играют в одной команде. Никакие нашёптываемые Вашим сердцем теории не преодолеют законы физики и аэродинамики. "Крыльевая полиция" всегда на страже. Выйди за критический угол атаки, и молекулы воздуха не дадут тебе подъёмную силу. Звучит угрожающе и так оно и есть. К счастью, под рукой всегда есть готовое решение, - и это не вопль к инструктору "Вот, вот, возьми управление!" В этом месте я прошу Вас вложить палец в ухо. Потому что я собираюсь сообщить Вам нечто действительно важное, и я не хочу, чтобы это влетело в одно ухо и вылетело из другого. Вывести крыло из срыва можно, уменьшив угол атаки. Для этого мягко опустите нос самолёта, пользуясь рулём высоты. (Рисунок 1-3A и 1-3B).

Рисунок 1-3 Cрыв и превышение критического угла атаки.

Помягче, Тигр. Как только угол атаки становится меньше критического, молекулы воздуха снова плавно движутся вдоль крыла и подъемная тяга возрастает. Все вот настолько просто. Теперь самолет может лететь дальше и делать все, что и должен делать самолет (Рисунок 1-3C и 1-3D). Пожалуйста, никогда об этом не забывайте. Ладно, ладно, можете вытащить палец из уха.

Почему я раздуваю из этой мухи такого слона? Потому, что в момент стресса (а лётчики испытывают стресс, обнаружив, что крылья больше не держат в воздухе) вы можете заклиниться и сделать что-либо противоположное правильным действиям. Для лётчиков естественно тянуть штурвал на себя или от себя для управления по тангажу. При срыве самолёт тянет в пикирование, нос опускается вниз и нетренированный инстинкт заставляет Вас тянуть штурвал на себя, чтобы восстановить тангаж. Тем самым положение усугубляется и сваливание продолжается. А Вы мой друг, выглядите при этом, как только что кастрированный бык.

Если крыло выходит на срыв, нужно сделать одну важную вещь: уменьшить угол атаки до значения ниже критического. Только после этого крыло снова начнет лететь. Дача полных оборотов тоже поможет выйти из срыва, ускоряя самолёт. Увеличение поступательной скорости, вызванное дачей оборотов, поможет уменьшить угол атаки.

Не сидите в бездействии во время срыва. На вас ложатся определённые обязательства, когда вы говорите "Управление принял". Вы сейчас отвечаете за самолёт. Делайте что-нибудь. Но делайте это правильно.

Срыв при любом тангаже или воздушной скорости

Вы должны осознать, что самолёт может попасть в срыв на любом тангаже и на любой скорости. Вложите палец в ухо ещё раз. Не важно, направлен ли нос самолёта вверх или вниз, летит ли он со скоростью 60 или 160 узлов. Возможность превысить критический угол атаки не зависит от тангажа или воздушной скорости. На рисунке 1-4A показан пример того, как это может случиться.

Рисунок 1-4 Восстановление срыва при превышении угла атаки.

Этот самолёт находится в режиме срыва в то время как его нос направлен вниз, а скорость равна 150 узлам. Дело в том, что самолёты инертны, они стремятся сохранить направление движения. Самолёт А пикировал со скоростью 150 узлов. Лётчик слишком агрессивно взял штурвал на себя и вывел крыло за критический угол атаки – обтекания воздушным потоком крыла (похоже на то, как автомобиль попадает в занос на скользкой дороге, мгновение и вот уже встречный ветер бьётся не в лобовое стекло, а в борт машины). Вау! Зацените это! Срыв с носом вниз и со скоростью 150! На Рисунке 1-4B изображён самолет, сорвавшийся в горизонтальном полёте после того, как пилот резко потянул штурвал на себя, резко отклонив горизонтальный руль высоты.

Что надо сделать пилоту, чтобы выйти из срыва? Первый шаг это уменьшить угол атаки отдачей штурвала/ручки управления от себя (помните, что возможно именно резкое взятие на себя штурвала в первую очередь увеличило угол атаки и привело к срыву). Этим будет восстановлено плавное обтекание, более ускоренное течение воздуха над крыльями. Самолёт снова будет ЛЕТЕТЬ.

Второй шаг требует дать максимальные обороты, всю имеющуюся в распоряжении мощность (если необходимо) чтобы разогнать самолёт и помочь тем самым уменьшить угол атаки.

Когда самолёт выйдет из срыва, надо привести его обратно к требующемуся для полёта тангажу, следя за тем, чтобы не сорваться снова. Срыв, следующий немедленно после выхода из предыдущего срыва, называется вторичным, и не обрадует вашего инструктора (Вы поймёте, что инструктор недоволен(а) когда услышите что-то вроде "Хмм…слушай, ребёнка родить было не так больно как сейчас").

Срывать самолёт преднамеренно, находясь на безопасной высоте, забавно, или, по крайней мере, познавательно. Для большинства самолётов срыв является довольно мягким манёвром. Но срывы вблизи земли довольно опасны, потому что, как правило, являются непреднамеренными. Во время тренировок выходу из срыва будет посвящено определённое время.

Управлять сорвавшимся самолётом это одно, управлять же природными инстинктами, – совершенно другое. Типичный срыв подстерегает вас при заходе на посадку и сопровождается ростом вертикальной скорости снижения во время приземления. При заходе на посадку, вы можете, пытаясь уменьшить вертикальную скорость снижения, потянуть на себя штурвал. Если при этом вы выйдете за критический угол атаки, самолёт сорвётся. ВПП теперь расползается в ваших глазах как сверхновая, если смотреть на неё с низкой орбиты.

Если вы подчинитесь нетренированному инстинкту и продолжите выбирать на себя штурвал, срыв усугубится. Подготовленные лётчики поступают лучше. Они знают о возможности срыва и на посадке применяют соответствующие ситуации комбинации оборотов двигателя и движений штурвалом на себя, не допуская выхода за критические углы атаки (ваш инструктор покажет вам, как правильно пользоваться мощностью и горизонтальным рулём при посадке). А как лётчики определяют насколько можно выбирать штурвал? Как они определяют, что не "сорвут" самолёт?

Если бы в самолёте был установлен индикатор угла атаки, всё было бы просто. Вы просто удерживали бы угол атаки меньшим, чем критический для вашего крыла. В маленьких самолётах индикаторы угла атаки редкость. В МСФС главным показателем приближения к срыву является звуковой сигнал, который активизируется когда скорость самолёта приблизится к скорости срыва на несколько узлов. Так же на экране появится надпись STALL (СРЫВ). В настоящем самолёте такой надписи конечно нет. Но может иметься красная предупредительная лампочка (табло), что в принципе, одно и тоже.

Теперь, когда вы приобрели хороший теоретический фундамент в аэродинамике срыва, давайте рассмотрим в деталях выход из срыва.

Отставить полёт, приступить к срыву

Когда вы "перетягиваете" на себя штурвал, вы превышайте критический угол атаки. При срыве воздушный поток завихряется, вместо того чтобы гладко обтекать верхнюю часть крыла. В результате, подъёмной силы больше не хватает для полёта и самолёт наклоняется вперед (самолёт наклоняется вперёд, если топливо, багаж и пассажиры загружены правильно). Это автоматическое опускание носа напоминает Ваньку-встаньку, - самолёт сам по себе уменьшает угол атаки до величины меньшей, чем критическая и восстанавливает способность лететь.

Если самолёты строятся со способностью самовывода из срыва, то зачем вам надо всё это изучать? Проблема в том, что лётчики часто делают такие вещи, которые мешают самолёту выйти из срыва. Вы должны знать, что это за вещи. Так же случайные срывы вблизи земли требуют от вас умения быстро выходить из них, чтобы минимизировать потерю высоты.

Неправильные действия при срыве

Что происходит, когда мы выходим на срыв и не даем самолету выйти из этого состояния?

Самолёт будет оставаться в режиме срыва со штурвалом полностью отклонённым назад. Он не будет набирать высоту, как бы вы не тянули на себя штурвал. Вдумайтесь в это. Вы останетесь в режиме срыва вплоть до земли со штурвалом полностью выбранным на себя. Много радости это вам не доставит, правда? Удержание штурвала в положении полностью на себя удерживает угол атаки крыла на или за критической величиной. К несчастью, это именно то, что некоторые пилоты делают, попав в срыв.

Правильные действия при срыве

Вот зачем мы учили, что вы должны перестать тянуть штурвал на себя и держать его от себя до тех пор, пока крылья не вернутся на угол атаки меньший, чем критический. Правильный потребный тангаж для вывода из срыва зависит от многих переменных, и в интерактивных уроках мы будем использовать для этого тангажи 5 и 10 градусов вниз (ниже белой линии искусственного горизонта на АГ). Не нужно слишком сильно наклонять нос, потому, что это приводит к излишней потере высоты и росту скорости.

О том, что угол атаки пришёл в норму, в симуляторе вы узнаете по тому, как звуковой сигнал перестанет жужжать, надпись STALL исчезнет с экрана, самолёт будет опять лететь, поступательная скорость начнёт расти и самолёт станет лучше реагировать на управление. Если на борту был ваш инструктор, его (её) голос тоже "убавит в тангаже".

С некоторыми исключениями лётчики именно так распознают срывы и выводят самолёты из них. Вам так же надо дать полный газ, как только угол атаки уменьшится. Это ускорит вывод из срыва. Будьте начеку и не дайте носу самолёта задраться, когда вы прибавите обороты. Иначе угол атаки может снова вырасти и привести к срыву. Когда самолёт выйдет из срыва, установите тангаж потребный для набора высоты и установите скорость набора высоты.

Departure Stalls (срыв на взлёте, но вообще слово departure и само по себе используется как синоним слова stall)

Что, если вы попадёте в срыв с уже данными полными оборотами? Скажем, вы только что оторвались от ВПП, и набираете высоту с полным газом. Вдруг Вы обнаруживаете шмеля в кабине. Отвлёкшись от управления, вы отмахиваетесь от шмеля обеими руками. Со стороны это выглядит как поединок кун фу в кабине, а самолёт тем временем попадает в срыв. Что делать?

Что ж, Кузнечик, все кун фу в мире не помогут тебе до тех пор, пока ты не сделаешь одну вещь: Уменьши угол атаки до величины меньше критической. Когда самолёт выйдет из срыва можно вернуться к тангажу набора высоты. Об оборотах не беспокойся, они и так максимальные.

Итак, вы только что вступили в границы Мира Срыва. Но есть одна проблема. Вы ещё не посетили один из уголков Земли Реальности. Вот он, перед вами.

Запомнить, что самолёты срываются из-за превышения критического угла атаки, легко. Но не забывайте, что это может произойти при любом тангаже, на любой скорости и при любых оборотах. Вот он, момент истины.

В жизни, если самолёт направлен носом прямо вниз, и вы потянете штурвал на себя слишком резко, самолёт попадёт в срыв. Не надо пробовать это в настоящем самолёте (даже взятом в аренду). Не забывайте, это симулятор. Мы можем делать то, что вам и не приснится сделать в настоящем самолёте. Это как вступить на Территорию Фантазии, где мы ничем не рискуем. Мы можем воспользоваться преимуществами технологии и сделать такое, о чём другие только болтают и никогда не делают.

А теперь настало время попробовать срывы на практике. Нажмите ссылку "Лететь сейчас", чтобы потренироваться тому, что вы только что выучили. Приятного полета!

Лететь сейчас

- наверх -