Три оси и рули: элероны, руль высоты и руль направления

До сих пор мы рассматривали силы, удерживающие самолёт в воздухе, и пределы возможностей крыла. На этом шаге переходим к тому, как пилот управляет самолётом. Автомобиль поворачивает только влево и вправо, а самолёт движется в трёх измерениях.

Три оси

В воздухе самолёт вращается вокруг трёх воображаемых осей. Все три пересекаются в центре тяжести самолёта. Когда рули отклоняются, создаваемая ими сила поворачивает самолёт вокруг этой точки.

• Продольная ось: проходит от носа к хвосту. Движение вокруг неё называется креном (roll).
• Поперечная ось: проходит от одной законцовки крыла к другой. Движение вокруг неё называется тангажом (pitch): нос поднимается или опускается.
• Вертикальная ось: проходит через самолёт сверху вниз. Движение вокруг неё называется рысканием (yaw): нос поворачивает влево или вправо.

Элероны: управление креном

Элероны — подвижные поверхности на внешней задней части крыльев; они отклоняются в противоположные стороны. Для крена вправо правый элерон поднимается, а левый опускается.

Опущенный элерон увеличивает подъёмную силу своего крыла, а поднятый уменьшает подъёмную силу своего, то есть противоположного, крыла. Эта разница подъёмной силы между крыльями накреняет самолёт вокруг продольной оси.

Руль высоты: управление тангажом

Руль высоты — подвижная поверхность в задней части горизонтального оперения. Когда вы берёте ручку на себя, руль высоты отклоняется вверх. На хвосте возникает сила, направленная вниз: хвост опускается, нос поднимается.

Руль высоты управляет не только высотой, но и углом атаки. Как мы видели на предыдущем шаге, именно угол атаки определяет сваливание. Поэтому руль высоты — самое важное средство против сваливания.

Руль направления: управление рысканием

Руль направления — подвижная поверхность в задней части вертикального оперения. Отклонённый вправо, он сдвигает хвост влево, и нос поворачивает вправо. Руль направления используют для управления при рулении по земле и для чистого (координированного) выполнения разворотов в воздухе.

Как на самом деле разворачивается самолёт?

В воздухе самолёт разворачивается не рулём направления, а креном. Когда самолёт накреняется, наклоняется и подъёмная сила крыла. Её горизонтальная составляющая тянет самолёт к центру разворота — так же, как велосипедист наклоняется в повороте. Поэтому разворот начинается с крена элеронами. Чтобы не терять высоту, руль высоты немного берут на себя. На предыдущем шаге мы видели, что это увеличивает перегрузку и скорость сваливания.

Обратное рыскание: зачем нужен ещё и руль направления?

Когда вы отклоняете элероны, опущенный элерон увеличивает не только подъёмную силу, но и сопротивление. Поэтому поднимающееся крыло немного отстаёт, и нос самолёта стремится повернуть в сторону, противоположную нужному развороту. Это называется обратным рысканием (adverse yaw).

Пилоты компенсируют его, давая небольшое отклонение руля направления в ту же сторону, что и элероны. Так самолёт разворачивается чисто, без скольжения. На многих моделях элероны также настраивают так, чтобы они отклонялись вниз меньше, чем вверх (дифференциальные элероны), — это уменьшает эффект.

Управление моделью самолёта

Самая распространённая схема на пультах авиамоделей — Mode 2:

• Левый стик: вверх-вниз — газ, влево-вправо — руль направления
• Правый стик: вверх-вниз — руль высоты, влево-вправо — элероны

Попробуйте сами

Двигайте стики пульта Mode 2 ползунками ниже. Посмотрите, в какую сторону отклоняется каждый руль и когда появляется обратное рыскание.

Следующий шаг

Мы сказали, что все три оси проходят через центр тяжести. Если эта точка находится не там, где нужно, даже лучшему пилоту будет трудно управлять самолётом. На следующем шаге разберём центр тяжести и балансировку модели самолёта.