Виды и типы

По типу выполнения может быть:

• быстрой;
• медленной.

По числу оборотов может быть:

• одинарная;
• полуторная;
• многократная.

По наклону траектории полёта может быть:

• горизонтальная;
• восходящая;
• нисходящая.

Техника выполнения

Техника выполнения «Бочки» рассматривается на примере спортивного самолёта Як-52 . Горизонтальная управляемая «Бочка» выполняется на скорости 230 км/ч при частоте вращения коленчатого вала двигателя 82 % и полном наддуве .

В положении «на ноже» (90° и 270°) необходимо незначительно отклонить верхнюю педаль для удержания капота выше линии горизонта.

В перевернутом положении педали должны стоять нейтрально, чтобы самолёт не уходил в сторону от ориентира. За 30° - 20° до завершения «Бочки» ручка управления подтягивается на себя для удержания самолёта от разворота и от опускания капота ниже линии горизонта.

Как только самолёт будет подходить к положению горизонтального полёта, ручку управления дать на вывод в противоположную сторону вращения, а после прекращения вращения - поставить нейтрально.

Напишите отзыв о статье "Бочка (высший пилотаж)"

Примечания

Литература

• Каталог фигур высшего пилотажа Арести ФАИ = FAI Aresti Aerobatic Catalogue. - Federation Aeronautique Internationale, 2002.

Отрывок, характеризующий Бочка (высший пилотаж)

Я лишь кивнула ему в ответ, стараясь не показать, как сильно меня занимала вся эта настоящая правдивая История! И как же хотелось мне узнать, пусть даже умирая, всё невероятное количество лжи, обрушенной церковью на наши доверчивые земные головы... Но я оставляла Северу решать, что именно ему хотелось мне поведать. Это была его свободная воля – говорить или не говорить мне то или иное. Я и так была ему несказанно благодарна за его драгоценное время, и за его искреннее желание скрасить наши печальные оставшиеся дни.
Мы снова оказались в тёмном ночном саду, «подслушивая» последние часы Радомира и Магдалины...
– Где же находится этот Великий Храм, Радомир? – удивлённо спросила Магдалина.
– В дивной далёкой стране... На самой «вершине» мира... (имеется в виду Северный Полюс, бывшая страна Гиперборея – Даария), – тихо, будто уйдя в бесконечно далёкое прошлое, прошептал Радомир. – Там стоит святая гора рукотворная, которую не в силах разрушить ни природа, ни время, ни люди. Ибо гора эта – вечна... Это и есть Храм Вечного Знания. Храм наших старых Богов, Мария...
Когда-то, давным-давно, сверкал на вершине святой горы их Ключ – этот зелёный кристалл, дававший Земле защиту, открывавший души, и учивший достойных. Только вот ушли наши Боги. И с тех пор Земля погрузилась во мрак, который пока что не в силах разрушить сам человек. Слишком много в нём пока ещё зависти и злобы. Да и лени тоже...

– Люди должны прозреть, Мария. – Немного помолчав, произнёс Радомир. – И именно ТЫ поможешь им! – И будто не заметив её протестующего жеста, спокойно продолжил. – ТЫ научишь их ЗНАНИЮ и ПОНИМАНИЮ. И дашь им настоящую ВЕРУ. Ты станешь их Путеводной Звездой, что бы со мной ни случилось. Обещай мне!.. Мне некому больше доверить то, что должен был выполнить я сам. Обещай мне, светлая моя.
Радомир бережно взял её лицо в ладони, внимательно всматриваясь в лучистые голубые глаза и... неожиданно улыбнулся... Сколько бесконечной любви светилось в этих дивных, знакомых глазах!.. И сколько же было в них глубочайшей боли... Он знал, как ей было страшно и одиноко. Знал, как сильно она хотела его спасти! И несмотря на всё это, Радомир не мог удержаться от улыбки – даже в такое страшное для неё время, Магдалина каким-то образом оставалась всё такой же удивительно светлой и ещё более красивой!.. Будто чистый родник с животворной прозрачной водой...

Друзья все мы сталкивались на авиашоу, в фильмах или кто-то по работе с терминами как: фигура высшего пилотажа, бочка, угол атаки и т.д., - авиация, в том или ином ее воплощении, всегда была насыщена терминами, понятиями и причем с завидной регулярностью пополняется ими и по сей день.
Давайте попробуем, нужным курсом выстроить наши знания и расписать по части пилотажа.
Пилота́ж (фр. pilotage) - пространственное маневрирование летательного аппарата, имеющее своей целью поражение противника или выполнение фигур в воздухе.

Фигурой пилотажа принято называть движение летательного аппарата (ла) по заранее определённой траектории, при этом ему придаются положения, не свойственные горизонтальному полёту. Из отдельных фигур формируются комплексы, которые демонстрируются на авиашоу и соревнованиях.
Пилотаж принято различать по степени сложности на простой, сложный и высший, по количеству участвующих летательных аппаратов - на одиночный и групповой.
Техника совершенствуется, то что еще 15-20 лет назад казалось невозможным, сегодня уже воспринимается как должное и повседневное. Деление фигур пилотажа по сложности также меняется по мере того, как совершенствуются летательные аппараты. Многие фигуры, которые сейчас относят к простому и сложному пилотажу, раньше считались высшим пилотажем.
Фигуры простого пилотажа
Вираж (с креном до 60°)
В авиации вираж - это фигура простого пилотажа, при выполнении которой летательный аппарат, двигаясь поступательно, разворачивается в горизонтальной плоскости на 360°. Часть виража, имеющая цель изменение направления движения на угол, меньший 360°, называется разворотом. Вираж с постоянной скоростью и углом крена называется установившимся; установившийся вираж без бокового скольжения - правильным. Предельным называется вираж, для выполнения которого на заданной высоте при максимальном крене и максимальной эксплуатационной перегрузке использована вся мощность двигательной установки летательного аппарата. Время выполнения виража и его радиус - основные характеристики маневренных возможностей самолёта в горизонтальной плоскости.

Горизонтальная восьмёрка - фигура простого пилотажа, представляет собой замкнутую траекторию в горизонтальной плоскости, комбинацию двух виражей, правого и левого, без потери и без набора высоты.

Спираль - фигура пилотажа, в процессе которой самолёт движется по спиральной траектории на эксплуатационных углах атаки с набором высоты или со снижением, понятие нисходящей или восходящей спирали думаю не нуждаются в объяснении.

Пикирование (с углами пикирования до 45°) – положительный тангаж с уменьшением угла наклона носовой части. Ну и термин Тангаж - (фр. tangage - килевая качка) - угловое движение летательного аппарата относительно главной (горизонтальной) поперечной оси инерции. Угол тангажа - угол между продольной осью летательного аппарата и горизонтальной плоскостью.

Горка (с углами кабрирования до 45°) - фигура пилотажа, при выполнении которой летательный аппарат набирает высоту с постоянным углом наклона траектории. Выполнение горки, как правило, приводит к потере скорости.

Боевой разворот - один из видов маневрирования самолёта. Представляет собой быстрый разворот на 180° с набором высоты. Применяется при необходимости быстро изменить направление полета на 180° и одновременно набрать высоту. Набор высоты при выполнении боевого разворота производится в основном за счёт запаса кинетической энергии движения (запаса скорости).

Фигуры сложного пилотажа
Переворот - фигура сложного пилотажа, при которой самолёт поворачивается вокруг продольной оси на 180° с прямолинейного полёта в перевёрнутый относительно горизонта с последующим движением по нисходящей траектории в вертикальной плоскости и выходом в горизонтальный полёт в направлении, обратном входу. Также известен как «обратный иммельман» (немецкий лётчик-ас Макс Иммельман (1890-1916))

Мёртвая петля в авиации - фигура сложного пилотажа в виде замкнутой петли, в России известная также как «петля Нестерова». Представляет собой замкнутую петлю в вертикальной плоскости. Петля называется правильной, если все точки её траектории лежат в одной вертикальной плоскости.
Своё название - «мёртвая» - получила из-за того, что некоторое время была рассчитана только теоретически на бумаге и практически не выполнялась. До П. Н. Нестерова даже горизонтальные развороты на самолётах делали без крена «блинчиком». Его заслуга в том, что он начал использовать подъёмную силу крыла для манёвра и в горизонтальной и в вертикальной плоскостях. Он так доверял своим расчётам, что перед выполнением «мёртвой петли» даже не пристегнулся ремнями к самолёту. Расчёты оказались правильными и в верхней точке петли он не выпал, как предостерегали некоторые, - центробежная сила прижимала лётчика к сиденью. Первые попытки выполнить эту фигуру пилотажа осуществлялись на заре авиации на самолётах, которые не выдерживали возникающих при этом перегрузок и разрушались, пилоты обычно не выживали. Впервые в мире выполнена 27 августа (9 сентября) 1913 года в Киеве над Сырецким полем П. Н. Нестеровым на самолёте «Ньюпор-4» с двигателем «Гном» в 70 л. с. Этим манёвром Нестеров положил начало высшему пилотажу.

Бо́чка - фигура пилотажа, при выполнении которой самолёт поворачивается относительно продольной оси на 360° с сохранением общего направления полета. По типу выполнения может быть быстрой и медленной, по числу оборотов - одинарная, полуторная и многократная, по наклону траектории полёта - горизонтальная, восходящая и нисходящая.

Поворот на горке - фигура пилотажа, состоящая из последовательно выполняемых горки, pазворота 180° без поворота вокруг продольной оси и пикирования в направлении, обратном направлению горки (Ранверсман)

Хаммерхед – горка (близкая к 90°), падение скорости до минимально допустимых значений (у каждого ла она своя), разворот на 180° без поворота вокруг продольной оси и пикирования в направлении, обратном направлению горки.

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; неуправляемое движение самолёта на закритических углах атаки. При этом самолёт переходит на режим авторотации. Штопору предшествует потеря скорости и сваливание. Штопор самолёта является одной из наиболее трудных фигур сложного пилотажа.
Впервые случайный выход из штопора осуществил британский авиатор Уилфред Парк. В августе 1912 года. Впервые преднамеренный ввод самолёта в штопор на аэроплане осуществил 24 сентября 1916 российский военный лётчик Константин Константинович Арцеулов, внук художника-мариниста Ивана Айвазовского. На высоте 2000м он два раза подряд вводил машину в штопор и благополучно выводил.
Штопор подразделяется по виду: нормальный (прямой) и перевёрнутый (обратный)
По углу наклона продольной оси самолёта к горизонту: крутой, пологий и плоский.
По направлению движения самолёта:левый штопор и правый штопор.
По степени изменения средних параметров движения самолёта в штопоре от витка к витку:установившийся (устойчивый) и неустановившийся (неустойчивый).
По характеру изменения параметров движения самолёта в процессе выполнения одного витка:равномерный и колебательный штопор.

Жестче всего это виглядит из кабины:

Ну а вот позитивчик:

Многие фигуры сложно пилотажа, из «учебника» опустил в данном посте, так как по своей сути это простые фигуры пилотажа, но выполненны на предельных (сверх) режимах: больших величин крена, угла; а также фигуры симбиоза – то есть совмещенные.

Фигуры высшего пилотажа.
Кобра (первый исполнитель - Игорь Волк, впервые публично исполнил Виктор Пугачёв в 1989 году) - фигура высшего пилотажа, которая демонстрирует управление тангажом в динамике полёта, стабильность на больших углах атаки и возможности сверхманёвренности реактивного самолёта.
Способные выполнять данную фигуру самолеты:
Су-27
Су-30
Су-33
Су-27М
Су-35
Су-37 (с углами атаки до 150-180°)
МиГ-29ОВТ
МиГ-35
Lockheed/Boeing F-22 Raptor
F-15 STOL/MTD
F-16 VISTA
Eurofighter Typhoon
McDonnell Douglas F/A-18
Saab 35 Draken
Saab 39 Gripen
Dassault Rafale
ПАК ФА (впервые продемонстрирована на авиасалоне МАКС-2013)

Колокол (первый исполнитель - Анатолий Квочур, так же фигура имеет название - Колокол Квочура) - фигура высшего пилотажа, при которой самолёт находится носом вверх на нулевой скорости, после чего, проседая вниз, опрокидывается носом вниз, имитируя раскачку языка колокола. После того как самолёт проходит нулевую скорость (то есть скорость изменяется от заданной скорости ввода до нулевой), при падении на «хвост» скорость имеет незначительную отрицательную величину, а после опрокидывания носа вниз увеличивается до скорости вывода в горизонтальный полёт.
Долгое время «колокол» считался фигурой, доступной только винтовым самолётам, так как большинство реактивных двигателей не могут работать на больших углах атаки. Впервые фигура была представлена в 1988 году на авиасалоне в английском Фарнборо. За штурвалом истребителя четвертого поколения МиГ-29 сидел летчик-испытатель Анатолий Квочур. Первыми реактивными самолётами, сумевшими выполнить «колокол», стали советские истребители Су-27 и МиГ-29. В настоящее время эта фигура также выполняется и американскими истребителями F-16, F/A-18 и F-22.

Что общего у истребителя с тарой для хранения жидкости и машиной Голдберга? Казалось бы только то, что самолет и бочка могут оказаться частями бесполезного, но завораживающего механизма, ан нет. Фигура пилотажа бочка объединяет все эти вещи и не только.

Выполнение бочки никак не помогает гражданскому самолету довезти своих пассажиров до места назначения или истребителю в бою, но требует, при правильном выполнении, задействовать все органы управления самолетом: элероны, руль высоты и руль направления.

В данной публикации изложено описание процесса поворота самолета на 360 градусов вокруг продольной оси без снижения с точки зрения такой науки, как динамика полета, и приведено описание того, как можно заставить ваш самолет сделать бочку правильно.

Введение

После завершения активной фазы очередного проекта у меня с коллегой по беспилотной деятельности возник вопрос, чем заняться пока новые проекты не заняли все свободное время. В ответ на вопрос, заданный пустоте, мы получили очень конкретный ответ «сделай бочку (do a barrel roll)». И правда: бочка это машина Голдберга в авиации, одновременно сложная, практически (в воздушном бою) бесполезная и приносящая исключительно эстетическое удовольствие фигура пилотажа. Так почему бы не научить авиамодель делать бочку в автоматическом режиме, даже её делает.

Прежде чем начать практическую реализацию мы решили изучить это процесс с привлечением компьютерных моделей, и вот что из этого получилось.

Немного теории

Для начала немного о том, почему самолеты летают и о том, как положение самолета описывается относительно поля тяготения. Самолет держит в воздухе подъемная сила, назовем ее Y, которая создается на крыле, но вот какая штука, эта сила появляется только при обдуве крыла набегающим потоком воздуха, соответственно, нужно самолет разогнать. Можно, конечно «разбежавшись прыгнуть со скалы», потратить часть потенциальной энергии поля тяготения земли на разгон и даже зависнуть на мгновенье, но неразрывно с подъемной силой возникает аэродинамическое сопротивление, назовем эту силу X, которое будет самолет тормозить, и подъемная сила будет падать, а вместе с ней и мы. Падать мы будем под действием силы тяжести G. Для противодействия силе сопротивления у всех нормальных самолетов есть двигатель, он создает силу тяги P, которую можно использовать для преодоления силы сопротивления. Простейшая кинематическая модель самолета описывает его движение как перемещение материальной точки в поле тяготения земли. В горизонтальном полете с постоянной скоростью сила тяжести уравновешена подъемной силой крыла Y = G, а сила сопротивления - тягой двигателя X = P.

Если посмотреть на материальную точку под микроскопом, она превратится в материальное тело. Оно и к лучшему: мы можем разглядеть у самолета фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, которое состоит из горизонтального стабилизатора и вертикального киля. На левой и правой консолях крыла расположены элероны, на горизонтальном хвостовом оперении - руль высоты, на вертикальном - руль направления. Если всем этим усиленно вертеть, аппарат начнет маневрировать, и задача сделать бочку сведется к тому, по какому закону изменять положение органов управления для достижения необходимой траектории движения аппарата в пространстве и относительно его собственных осей.

Описание систем координат, используемых при описании движения летательных аппаратов.

В российской/советской традиции система координат (СК), жестко связанная с летательным аппаратом, вводится следующим образом. Ось х направляется продольно в плоскости симметрии самолета, от хвоста к носу. Перпендикулярно этой оси по направлению вверх вводится ось y. Эти две оси дополняются до правой тройки векторов осью z. Получается, что ось z пройдёт вдоль правого крыла.

Движение аппарата в пространстве невозможно описать только при помощи связанной с самолетом системой координат, ведь нам интересно положение аппарата относительно земли. Для этого вводится система координат, которая называется «местная земная система координат». Ось X этой системы находится в горизонтальной плоскости и направлена на географический север. Oсь Y направлена вертикально вверх. Ось Z дополняет их до правой тройки векторов. Расположение связанной системы координат относительно местной земной системы определяется углами крена, тангажа и рыскания. Угол между продольной осью самолета (в нашем случае ось x связанной СК) и горизонтальной плоскостью XZ называется углом тангажа, он изменяется при отклонении руля высоты. Угол между осью z связанной СК и осью Z местной земной СК, повёрнутой так, что угол рыскания равен нулю, называется углом крена, он изменяется при отклонении элеронов. Угол между осью X местной земной СК и проекцией оси x связанной СК на горизонтальную плоскость XZ называется углом рыскания, отсчитывается против часовой стрелки от оси X местной земной СК. Такой формализации нам должно быть достаточно для описания движения самолета при выполнении бочки, и пусть, мы не воспользуемся далее буквенными обозначениями осей, всегда полезно повторить основы.

Инструментарий

Для моделирования движения аппарата мы используем инструментарий, который предоставляет программа для моделирования динамики летательных аппаратов с открытым исходным кодом JSBSim . Вывод графиков доверим gnuplot , а визуализацию маневров самолета FlightGear . В качестве базовой динамической модели возьмем истребитель North American P-51 Mustang : его маневренности будет достаточно для выполнения бочки. Для визуализации будем использовать менее агрессивный, спортивный самолет ЯК-53 .

Описание процесса настройки программы и вывода результатов.

Все файлы, необходимые для запуска скриптов, находятся в Github репозитории . Для повторения действий, приведенных в статье, нам понадобится установить JSBSim , FlightGear и gnuplot . Все действия буду приведены для операционной системы Windows. За основу взята инструкция отсюда . Скачиваем и устанавливаем последнюю версию FlightGear с www.flightgear.org и gnuplot с www.gnuplot.info . Собираем JSBSim по . После этого ищем два необходимых нам каталога. Корневые каталоги JSBSim\ и FlightGear\ . В каталоге FlightGear\data\Aircraft находятся папки с моделями самолетов: туда нужно скопировать модель, которая будет использоваться для визуализации. Я использую модель Як-53 , которую нашел на просторах Интернета. Другие модели можно найти . В каталоге FlightGear\bin находится основной исполняемый файл симулятора fgfs . Для визуализации динамики будем использовать строку запуска

Fgfs --native-fdm=socket,in,60,5500,tcp --fdm=external --timeofday=noon --aircraft=Yak-53 --disable-sound --disable-real-weather-fetch --disable-clouds3d --disable-clouds
В этой строке первые параметры указывают внешний источник данных о динамике самолета при запуске симулятора. Параметр aircraft задает требуемую модель аппарата. Остальные параметры не обязательны, их значения можно найти . Полезные сочетания клавиш:

«V» -изменить вид модели
Shift+Esc – перезапуск FlightGear с сохранением параметров командной строки
Ctrl+«R» - запуск записи полета для повторения того, что получилось.

Вот собственно и все, что нам понадобится в симуляторе FlightGear . Вернемся к программе моделирования динамики JSBSim . В каталоге JSBSim\aircraft находятся динамические модели самолетов. В каталоге JSBSim\engine находятся динамические модели двигателей и винтов. Динамические модели самолетов хранятся в отдельных каталогах в файлах вида name*.xml . В конце каждого файла есть секция, отвечающая за вид выходных данных при моделировании. Если мы хотим, чтобы вывод был в виде, подходящем для визуализации во FlightGear , то она должна выглядеть так:

Если же мы хотим сохранять данные в файл, то так:

Velocities/vc-kts Aero/alphadot-deg_sec Aero/betadot-deg_sec Fcs/throttle-cmd-norm OFF OFF OFF ON ON ON OFF OFF ON OFF OFF ON OFF

Запускать процесс моделирования удобно при помощи пакетного файла, расположенного в корневой папке JSBSim\ , строкой

JSBtest.bat *имя_скрипта
с содержанием

Rem Remove the old result file del /Q aircraft\p51d\Results\%1.csv rem Run the test Debug\JSBSim --script=aircraft\p51d\scripts\%1.xml --outputlogfile=aircraft\p51d\Results\%1.csv>JSBSim.out --realtime rem Generate gnuplot to the screen gnuplot aircraft\p51d\plots\%1.p
Данный файл удаляет предыдущие результаты моделирования, запускает скрипт, расположенный по адресу \JSBSim\aircraft\p51d\scripts\ , а затем запускает отрисовку полученных данных при помощи gnuplot. Параметр realtime необходимо указывать в случае, когда данные из JSBSim хочется получать в режиме реального времени, например, при визуализации во FlightGear .

Посмотрим на содержание файла скрипта:

sim-time-sec ge 0.0 sim-time-sec ge 0.5 sim-time-sec ge 2.95
Для правильного запуска в третьей строке указывается модель самолета, который будет смоделирован, и путь к инициализационному файлу с содержанием

-1 325.0 210.0 42.3769 -70.9993
Осталось только рассмотреть содержание файла для построения графиков через gnuplot :

Set autoscale # scale axes automatically unset log # remove any log-scaling unset label # remove any previous labels set xtic auto # set xtics automatically set ytic auto # set ytics automatically set tics font "Arial, 16" set key font "Arial, 16" set xlabel font "Arial, 16" set ylabel font "Arial, 16" # If you have graphical capabilities, you can plot on your screen # if none of the other terminals is specificed. # This is how to output the plot in PostScript format #set terminal postscript portrait enhanced color lw 1 "Helvetica" 14 size 8.5,11 # This is how to output the plot in PNG format #set terminal png size 1280,960 #set output "aircraft/p51d/results/plot.png" # This is how to output the plot in PDF format. (Not available on Mac) #set terminal pdfcairo color size 8.5,11 #set output " aircraft/p51d/results/plot.pdf" set multiplot title "" set size 1,0.30 set lmargin 10 set xrange set ytic auto set origin 0.0,0.00 set xlabel "Время,с" set ylabel "Высота, м" plot \ "aircraft/p51d/results/trim-cruisep51d.csv" using 1:($43*0.3048) title "" with lines\ set origin 0.0,0.33 set ylabel "Угол тангажа, °" set xlabel "" plot \ "aircraft/p51d/results/trim-cruisep51d.csv" using 1:33 title "" with lines\ set origin 0.0,0.66 set ylabel "Угол крена, °" set xlabel "" set yrange [-180:180] set ytics 60 plot \ \ "aircraft/p51d/results/trim-cruisep51d.csv" using 1:32 title "" with lines\ unset multiplot # exit multiplot mode pause -1 "Press ENTER to continue"
Данный файл формирует и выводит изображение на экран трех графиков: угла крена, тангажа и высоты от времени. Данные для построения берутся из файла *имя_скрипта.csv . Попутно, имперские единицы переводятся в привычные нам, метрические. Можно изменить файл для вывода в форматах PostScript , PNG или PDF , раскомментировав соответствующие строки.
Вот, в общем-то, и весь процесс подготовки инструментов для самостоятельного моделирования и отображения движения самолета.

Моделирование и результаты

Если вообразить «сферический», а точнее идеальный самолет, у которого оси связанной системы координат совпадают с главными осями эллипсоида инерции и органы управления создают моменты каждый относительно только одной из осей, можно на качественном уровне понять, как аппарат будет двигаться при отклонении органов управления. Допустим, самолет летит в горизонтальном полете; отклоняя элероны в противоположные стороны, мы изменяем величину подъемной силы на консолях крыла, что приводит к возникновению момента сил относительно оси x, и аппарат начнет вращаться вокруг этой оси. Для выполнения бочки это как раз, то что нам нужно. Составляем скрипт, в котором элероны максимально отклонены в течение 2.45 секунд, а затем возвращаются в исходное положение:

Содержание скрипта.

sim-time-sec ge 0.0 sim-time-sec ge 0.5 sim-time-sec ge 2.95

Результаты моделирования приведены на графике:

Видно, что самолет повернулся на 360 градусов по крену, однако, сделал этот маневр со снижением в 40 метров и наклонил нос на 14 градусов - это пример совсем не годной бочки.
И правда, если вспомнить, что самолет издалека это материальная точка, то при вращении проекция подъемной силы на направление силы тяжести уменьшается и самолет начинает снижение, а нам этого совсем не нужно, ведь мы хотим выполнить красивую бочку без снижения. Для этого, до того, как мы начали отклонять элероны, нужно создать запас вертикальной скорости. Берем штурвал на себя - отклоняется руль высоты - возникает момент силы относительно оси z. Нос самолета поднимается, и мы начинаем набирать высоту - в этот момент пора начинать вращение. Добавляем в скрипт отклонение руля высоты на 40 процентов за 0.4 секунды до начала отклонения элеронов и возвращаем его в нейтральное положение. За 0.2 секунды до окончания вращения берем штурвал полностью на себя, чтобы устранить опускание носа самолета:

Содержание скрипта.

sim-time-sec ge 0.0 sim-time-sec ge 0.1 sim-time-sec ge 0.5 sim-time-sec ge 2.75 sim-time-sec ge 2.95

Смотрим, что получилось:

Вот она - вполне приличная, быстрая бочка. Если бы мы вернули руль высоты в нейтральное положение немного позже, аппарат набрал бы небольшую высоту и после отклонения элеронов пошел бы в разворот. Комбинация «штурвал на себя» и «отклонение элеронов» приводит к тому, что подъемная сила крыла при наклоне аппарата начинает действовать по нормали к текущей траектории аппарата и искривляет её тем сильнее, чем более отклонен руль высоты. Можете попробовать сами и убедиться в этом.

Предыдущая бочка была выполнена без снижения, угол тангажа на выходе из бочки не сильно отличался от исходного. Однако, высота в процессе выполнения изменялась на 12 метров. Попробуем более активно применить органы управления, чтобы минимизировать заброс по высоте в процессе выполнения фигуры. Чтобы не вертеть органами управления самолетом абы как, заглянем в Википедию и посмотрим, как нам рекомендуют делать бочку. Основная мысль выполнения идеальной бочки состоит в том, что нужно сохранить продольную ось самолета в горизонтальной плоскости. Для этого попеременно используются руль высоты и руль направления. В начале бочки, как обычно, мы используем руль высоты, чтобы набрать вертикальную скорость. Отклоняем элероны – начинаем вращение. Когда самолет поворачивается вокруг продольной оси руль высоты и руль направления меняются местами. По достижению величины угла крена около 90 градусов отклонение руля направления приведет к поднятию или опусканию носа самолета в вертикальной плоскости. В связи с этим, отклоняем руль направления так, чтобы предотвратить опускание носа. Далее, когда угол крена достигает 180 градусов, нужно отклонить руль направления от себя чтобы в перевернутом полете удержать нос самолета в горизонтальной плоскости. При дальнейшем повороте повторяем отклонения руля направления с противоположным знаком при угле крена вблизи – 90 градусов и завершаем бочку небольшим отклонением руля высоты «на себя». Все эти этапы выражены в скрипте, приведенном ниже:

Содержание скрипта.

sim-time-sec ge 0.0 sim-time-sec ge 0.0 sim-time-sec ge 0.5 sim-time-sec ge 0.6 sim-time-sec ge 1.4 sim-time-sec ge 1.6 sim-time-sec ge 1.65 sim-time-sec ge 2.35 sim-time-sec ge 2.6 sim-time-sec ge 2.8 sim-time-sec ge 2.75 sim-time-sec ge 2.95 sim-time-sec ge 3.0

Запускаем и смотрим, что получилось:

По крену аппарат повернулся на 180 градусов, при этом общий размах изменения высоты составил около 2.5 м - это в пять раз меньше, чем в предыдущем случае. Можно сказать, у нас получилась почти идеальная бочка.

Вместо заключения

Итак, мы рассмотрели некоторые принципы выполнения фигуры высшего пилотажа бочка и убедились, что, действуя разумно, мы можем на симуляторе выполнить неплохую по качеству бочку. Хорошо бы перейти к практике, и вот с помощью чего мы предполагаем это сделать - авиамодель + stm32f103 + mpu9250. Все эти элементы легко доступны и дешевы, так что любой желающий сможет попробовать сделать это сам. Результаты проб, ошибок и инструкция для повторения - тема следующих публикаций.

Теги:

• пилотаж
• динамика полета
• БПЛА

Добавить метки

Ранее мы научились выполнять некоторые фигуры простого пилотажа в авиа сиумуляторах. Сегодня мы освоим более сложные приемы пилотажа.

Бочка - поворот самолета на 360 градусов вокруг продольной оси. Чтобы выполнить бочку необходимо наклонить штурвал в сторону предполагаемого переворота. Наш самолет начнет переворачиваться. При достижении самолетом положения близкого к начальному, нужно установить штурвал в начальное положение. Возвращать штурвал в начальную позицию нужно чуть раньше достижения самолетом положения аналогичного начальному нужно из за того, что выравнивание самолета произойдет не мгновенно, и самолет может повернуться не на 360 градусов, а например на 380 или 400.

Вы можете попробовать выполнить бочку в бесплатном авиа-симуляторе War Thunder .

Для чего можно использовать прием - бочка?

Бочка позволяет затруднить прицеливание врага и уменьшить урон по нашему самолету, как правило - незначительно. Также при выполнении бочки ваш бортстрелок сможет попасть по целям, которые находились вне сектора огня при прямом полете.

Размазанная бочка. Кадушка

Более эффективный защитный маневр - размазанная бочка или кадушка .

Размазанная бочка это также переворот самолета на 360 градусов вокруг продольной оси, но ось (фюзеляж самолета) при этом также перемещается в пространстве по окружности. Чтобы выполнить размазанную бочку необходимо чуть задрать нос самолета, потянув штурвал на себя примерно на треть хода, и наклонить его в бок, также как и при выполнении обычной бочки. Наш самолет начнет выполнять сложное перемещение, переворачиваться вокруг продольной оси, при это вращаясь по окружности. Прицельно стрелять по вам у врага вряд ли получиться.

Нужно учитывать, что при таком полете ваш самолет летит не по прямой траектории, поэтому если вы хотите оторваться от медленного врага на скорости выполнять размазанную бочку не следует. А вот если вы летите на медленном самолете и вас преследует враг, то можно снизить тягу двигателя и выполнять размазанную бочку, атакующий скорее всего не сможет так резко снизить скорость и просто обгонит вас, главное не переусердствовать и не войти в сваливание.

Что такое сваливание?

Сваливание происходит при снижении скорости ниже минимально допустимой для полета данного самолета. В World of warplanes это грозит нам тем, что самолет начнет падать вниз, набирая скорость, набрав нужную скорость самолет вновь станет управляемый. В реальной жизни последствия сваливания куда более плачевны.

Бочка и размазанная бочка отличные оборонительные маневры, поэтому советую всем освоить их и применять в бою. При этом можно совмещать некоторые защитные приемы, например выполнять размазанную бочку со смещением по горизонтали.

Какой бывает пилотаж, какие фигуры и как рисуются в небесах? Редакция «Защищать Россию» разобралась в небесных петлях и виражах.

Пилотаж подразделяется на простой, сложный и высший. Простой пилотаж — это азы вроде не слишком крутых виражей, горок и пикирований под небольшим углом. Это то, что летчик осваивает в первую очередь.

К сложному пилотажу относится целый ряд более трудных в исполнении фигур. Скажем, те же виражи и горки, но с большими углами крена и кабрирования. А также особые фигуры вроде хорошо известной «петли Нестерова», «иммельмана», боевого разворота и штопора.

— это, главным образом, одновременно выполняемые комбинации двух и более элементов сложного пилотажа. К высшему пилотажу относится целый ряд зрелищных фигур, таких как «кобра», «колокол», «ухо», «нож», «кульбит». Для выполнения некоторых из них требуется индивидуальная подготовка не только , но и самолета — в частности, изменение центровки. В строевых частях ВВС этим не занимаются, обычно это удел летчиков-испытателей.

Вот описания нескольких «небесных» фигур.

Вираж

Фигура простого пилотажа, при выполнении которой самолет, двигаясь поступательно, разворачивается в горизонтальной плоскости на 360 градусов. Если изменение угла движения самолета меньше, то это считается разворотом. Вираж с постоянной скоростью и углом крена называется установившимся, а установившийся вираж без бокового скольжения — правильным. По технике пилотирования вираж является одним из наиболее сложных маневров. Небольшое отклонение градуса способно превратить эту «простую» фигуру в «сложную» — виражи с креном более 60 градусов считаются сложным пилотажем. А сочетание двух фигур сложного пилотажа в одну — это уже высший пилотаж.

Наиболее трудная фигура — вираж в форсажном режиме работы двигателей. На скорости более 700 км/ч может выйти за ограничения по максимальной перегрузке.

«Петля Нестерова»

Фигура сложного пилотажа в виде замкнутой петли. Свое название — «мертвая» — получила из-за того, что некоторое время была рассчитана только теоретически на бумаге, а на практике не выполнялась. До даже горизонтальные развороты на самолетах делали без крена. Летчик же начал использовать подъемную силу крыла для маневра и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях. Впервые в мире «петля Нестерова» была выполнена 27 августа (9 сентября) 1913 года на самолете «Ньюпор-4» с двигателем «Гном» в 70 л.с. Этим маневром Петр Николаевич положил начало высшему пилотажу. Нестеров так доверял своим расчетам, что перед выполнением «мертвой петли» даже не пристегнулся ремнями к самолету. Расчеты оказались правильными, и в верхней точке петли он не выпал, как предостерегали некоторые, — центробежная сила прижимала летчика к сиденью.

Идею этого маневра сам Нестеров изложил в стихотворении:

Не мир хочу я удивить,
Не для забавы иль задора,
Но вас хочу лишь убедить,
Что в воздухе везде опора.

«Штопор»

Фигура пилотажа, при которой самолет снижается по крутой нисходящей спирали небольшого радиуса.

Стоит отметить, что в начале XX века штопор был главной причиной гибели летчиков. Считалось, что выйти из штопора нельзя. Но 24 сентября 1916 года летчик , внук художника Ивана Айвазовского, на самолете «Ньюпор-XXI» на высоте 2000 метров намеренно ввел самолет в штопор и вышел из него.

Вот, что говорил об этом маневре сам Константин Константинович: «Самолет легко поднимается, я набрал около двух тысяч метров высоты. Сделал вираж, такой круг, чтобы еще раз вспомнить все свои приемы, которые, я предполагал, выведут самолет из штопора. Потом сбавил газ, задрал самолет, выключил мотор — самолет закачался и достаточно было немножко тронуть одной ногой, как он свалился на левое крыло, и завертелся в штопоре. Все предметы на земле сливаются в опрокинутый конус, у вершины которого мелькает здание школы. На ручке управления исчезло чувство опоры.

Конечно, впечатление, первый раз попав в штопор, было не особо приятное. И поэтому, как только я убедился, что это действительно штопор, я сейчас же применил предложенные приемы, чтобы вывести самолет: ручку отдал „от себя“ и сильно дал ногу по вращению штопора. И почувствовал, на рулях появилось давление воздуха, — самолет я остановил».

На следующий день Арцеулов подал начальству Севастопольской авиашколы рапорт, в котором предлагал ввести штопор в программу обучения. В наши дни эту фигуру отрабатывают во всех авиационных учебных заведениях на винтовых машинах, однако исполнение штопора на реактивных истребителях в России запрещено из соображений безопасности.

Мои любимые фигуры: вираж предельный по тяге на форсаже на простом самолете. И «колокол» на простом самолете. А также «плоский штопор» на и «колокол» на Су-30 СМ, исполняющийся иначе чем на обычном самолете — длительно падает на хвост без опускания носа, при этом сохраняется максимальный режим работы двигателя. Обычный самолет этого не позволяет. Задача же пилота в этот момент выдержать угол. Малейшая ошибка тут может привести к развитию аварийной ситуации. Угол в 70 градусов еще допустим, а на 80-и самолет перейдет в перевернутый штопор.

Александр Гостев, полковник, летчик-снайпер, ведущий звена авиагруппы «Соколы России»

«Бочка», «кадушка»

Самолет поворачивается вокруг своей горизонтальной оси на 360 градусов. В зависимости от количества оборотов бочка бывает одинарная, полуторная и многократная. Впервые эту фигуру сложного пилотажа выполнил американец Дэниел Мэлони в 1905 году. Во время Второй мировой этот маневр спас не одну жизнь.

Одна из разновидностей «бочки» — «размазанная бочка», или «кадушка». Известно, что однажды наблюдал за полетом неопытных летчиков. Один из них решил сделать бочку, но при этом значительно потерял скорость и нырнул вниз. В этот момент летящий за ним пилот проскочил вперед и первый летчик оказался у него на хвосте. Так появилась фигура «кадушка» — переворот самолета на 360 градусов вокруг продольной оси при перемещающемся в пространстве по окружности фюзеляже самолета. Чтобы выполнить размазанную бочку необходимо чуть задрать нос самолета, потянув штурвал на себя примерно на треть хода и наклонить его в бок — так же, как и при выполнении обычной бочки.

Очень сложная для выполнения фигура на — «кадушка», когда выполняется пилотирование на углах 30-40 градусов с последующим выходом на минимальную скорость.

Александр Гостев, полковник, летчик-снайпер, ведущий звена авиагруппы «Соколы России»

«Колокол»

Фигура высшего пилотажа, при которой самолет находится носом вверх на нулевой скорости, после чего, проседая вниз, опрокидывается носом вниз, имитируя раскачку языка колокола. Долгое время «колокол» считался фигурой, доступной только винтовым самолетам, так как большинство реактивных двигателей не могут работать на больших углах атаки. Впервые же маневр был представлен в 1988 году на авиасалоне в английском Фарнборо. За штурвалом истребителя четвертого поколения был летчик-испытатель Анатолий Квочур.

Первыми реактивными самолетами, сумевшими выполнить «колокол», стали советские истребители Су-27 и МиГ-29 . В настоящее время эта фигура также выполняется и американскими истребителями F-16 , F/ A-18 и F-22 .

Фигура «колокол» делается, в основном, на всех самолетах строевых частей, но при этом делается только специально подготовленными летчиками и на нулевых скоростях.

Александр Гостев, полковник, летчик-снайпер, ведущий звена авиагруппы «Соколы России»

«Кобра», или «кобра Пугачева»

Маневр, при котором самолет резко задирает нос, вплоть до запрокидывания назад, сохраняя прежнее направление полета. Таким образом, самолет выходит на углы атаки больше 90 градусов: для Су-27 — 110°, для Су-37 — до 180° (то есть Су-37 может летать хвостом вперед). Затем самолет возвращается в нормальный режим полета практически без потери высоты.

Первое исполнение фигуры, названной затем «коброй», произошло в 1989 году, непроизвольно, при отработке летчиком-испытателем Игорем Волком на Су-27 техники выведения самолета из штопора над аэродромом ЛИИ им. Громова в Жуковском. В том же году на французском авиасалоне в Ле-Бурже исполнение этой фигуры продемонстрировал Виктор Пугачев.

Для выполнения «кобры» и «кульбита» нужна особая центровка самолета, и часто техника дорабатывается под эти фигуры.

Александр Гостев, полковник, летчик-снайпер, ведущий звена авиагруппы «Соколы России»

Справочники