cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2025-28-3-81-96caht-2581Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGСтендовые исследования управляемого выхода неманевренного самолета на большие углы атакиSimulator investigations of non-maneuverable aircraft reaching high angles of attack in a controlled wayСверкановП. Л.SverkanovP. L.

Сверканов Павел Львович, научный сотрудник ЦАГИ,

Жуковский.

Pavel L. Sverkanov, Research Engineer,

Zhukovsky. 

flight15@tsagi.ruЦентральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. ЖуковскогоРоссияCentral Aerohydrodynamical Institute named after Professor N.E. Zhukovsky (TsAGI)Russian Federation2025100720252838196Copyright © Сверканов П.Л., 20252025Сверканов П.Л.Sverkanov P.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/2581

Для решения задачи построения и идентификации математических моделей аэродинамических характеристик с учетом динамики формирования сил и моментов на больших углах атаки применительно к натурным условиям представляются целесообразными летные исследования аэродинамических характеристик самолетов указанного класса во всем диапазоне углов атаки, вплоть до их наибольших значений. Целью настоящего исследования является стендовая отработка методики управляемого выхода неманевренного самолета на большие углы атаки с возможностью расширения их диапазона. Для решения этой задачи была сформирована математическая модель самолета, на котором продольный канал системы управления позволяет избежать влияния автоматизации на характеристики устойчивости и управляемости с целью последующего определения аэродинамических характеристик. Для устранения указанного влияния автоматизации скорость перекладки стабилизатора принимается прямо пропорциональной отклонению рычага управления по тангажу от нейтрального положения, а в случае управления только с помощью руля высоты такая перекладка отключается летчиком вручную. В процессе исследований на пилотажном стенде ПСПК-102 отработано уменьшение темпа торможения перед сваливанием до нулевого на заданном значении приборной скорости, а в условиях принятого отсутствия ограничений на скорость перекладки стабилизатора определены ее потребные величины. Установлено, что совместное управление рулем высоты и стабилизатором позволяет расширить диапазон достижимых углов атаки путем динамического выхода на них за счет полного использования диапазона углов отклонения руля высоты на кабрирование. Показана возможность устранения тенденции к сваливанию с интенсивным боковым движением за счет автомата путевой устойчивости с сигналом по углу скольжения и перекрестной связи от элеронов к рулю направления.

In-flight experiments are considered the most appropriate means to simplify the development of mathematical models of transport-type aircraft aerodynamic characteristics, which take into account the dynamics of forces and moments arising over a wide range of angles of attack up to the highest ones. This paper is to examine the flight technique to control transport aircraft reaching the angles of attack far beyond their permissible values using on-ground simulation. A mathematical model of transport aircraft which eliminates distortion in aerodynamic characteristics determination arising due to automation in longitudinal axis affecting stability and controllability characteristics is developed for this. To do this, the stabilizer displacement velocity is assumed proportional to manipulator deviation from its neutral position in pitch; in case the control is performed with elevator only, the pilot manually disables this stabilizer displacement. Experiments conducted with PSPK-102 simulator allowed decreasing the rate of deceleration to zero until stall, as well as determination of required values of the deceleration rate assuming there are no restrictions imposed on stabilizer displacement velocity. It is determined that the combined control with elevator and stabilizer increases the range of achievable angles of attack with the use of full elevator pitching up which provides the dynamical reaching the highest angles of attack. It is shown as well that the tendency to stall accompanied by intense lateral motion can be diminished by using yaw stability automation with side-slip angle signal and cross-coupling between ailerons and rudder.

неманевренный самолетпилотажный стендторможение перед сваливаниембольшие углы атакиnon-maneuverable aircraftsimulatordeceleration until stallhigh angles of attackReferencesКотик М.Г. Критические режимы сверхзвукового самолета (сваливание и штопор). М.: Машиностроение, 1967. 228 с.Kotik, M.G. (1967). Critical flight regimes of a supersonic aircraft (stall and spin). Moscow: Mashinostroyeniye, 228 p. (in Rus-sian)Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. Аэродинамика самолета: Динамика продольного и бокового движения. М.: Машиностроение, 1979. 352 с.Byushgens, G.S., Studnev, R.V. (1979). Aircraft aerodynamics: Dynamics of longitudinal and lateral motion. Moscow: Mashinostroyeniye, 352 p. (in Russian)Сверканов П.Л. Способ управления самолетом при выводе на большие углы атаки. Патент № RU 2761687 С1, МПК G05D 1/04, B64C 13/10: опубл.13.12.2021, 6 с.Sverkanov, P.L. (2021). Method for aircraft control at large angles of attack. Patent RU no. 2761687 С1, IPC G05D 1/04, B64C 13/10: publ. December 13, 6 p. (in Rus-sian)Алешин Б.С. Системы дистанционного управления магистральных самолетов / Б.С. Алешин, С.Г. Баженов, Ю.И. Диденко, Ю.Ф. Шелюхин. М.: Наука, 2013. 292 с.Aleshin, B.S., Bazhenov, S.G., Didenko, Yu.I., Shelyukhin, Yu.F. (2013). Fly-by-wire control systems of long-range aircraft. Moscow: Nauka, 292 p. (in Russian)Блинов А.И. Особенности динамики самолета Су-27 при выполнении фигуры высшего пилотажа «кобра Пугачева» / А.И. Блинов, В.Б. Гутник, О.Г. Калибабчук, М.П. Симонов // Техника воздушного флота. 1990. № 2. С. 61–63.Blinov, A.I., Gutnik, V.B., Kalibabchuk, O.G., Simonov, M.P. (1990). Specifics of Su-27 dynamics while performing aerobatic maneuver “Pugachev cobra”. Tekhnika vozdushnogo flota, no. 2, pp. 61–63. (in Russian)Сверканов П.Л. Использование горизонтальной директорной планки при выполнении режимов торможения перед сваливанием // Техника воздушного флота. 2005. № 5. С. 25–28.Sverkanov, P.L. (2005). Use of horizontal directional bar in the course of perform-ing deceleration before stall. Tekhnika vozdushnogo flota, no. 5, pp. 25–28. (in Russian)Глазков А.С., Жук А.Н., Храбров А.Н. Математическое моделирование нестационарных аэродинамических характеристик в условиях развития отрыва потока при автоколебаниях модели на динамической установке свободных колебаний по тангажу // Ученые записки ЦАГИ. 2008. Т. 39, № 4. С. 9–15.Glazkov, A.S., Zhuk, A.N., Khrabrov, A.N. (2008). Mathematical modeling of unsteady aerodynamic characteristics under conditions of flow separation development during auto-oscillations of the model detected on the dynamic rig for free pitch oscillations. Uchenyye zapiski TSAGI, vol. 39, no. 4, pp. 9–15. (in Russian)Васильченко К.К. Летные исследования маневренного самолета на больших и сверхбольших углах атаки / К.К. Васильченко, В.И. Вид, И.П. Волк, В.П. Заборов, Л.Д. Лобас, Ю.В. Мандельбаум, В.Н. Четвергов // Техника воздушного флота. 1992. № 4 6. С. 10–19.Vasilchenko, K.K., Vid, V.I., Volk, I.P., Zaborov, V.P., Lobas, L.D., Mandelbaum, Yu.V., Chetvergov, V.N. (1992). In-flight research of maneuverable aircraft at high and super-high angles of attack. Tekhnika vozdushnogo flota, no. 4-6, pp. 10–19. (in Rus-sian)Дубов Ю.Б., Суханов В.Л., Тарасов А.З. Освоение больших углов атаки // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 1998. С. 58–68.Dubov, Yu.B., Sukhanov, V.L., Tarasov, A.Z. (1998). Mastering high angles of attack. Polet. Obshcherossiyskiy nauchno-tekhnicheskiy zhurnal, pp. 58–68. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.