Що таке Dutch roll в авіації та способи боротьби з ним

Dutch roll або «Голландський крок» — асинхронне автоколивання літака по крену та рисканню, що виникає при польоті літака. Далі постараюсь якомога простіше описати явище dutch roll в авіації, а також які існують способи боротьби з ним.

Aeronautical stability

Літак, особливо пасажирський, проєктується таким чином, щоб бути аеродинамічно стабільним (стійким), а саме вміти самостійно «виправляти» своє положення в просторі без участі пілота. Ця стійкість досягається завдяки поєднанню факторів, включаючи форму крил, центровку, розміщення хвостового оперення та роботу пілота або автопілота.

Види аеродинамічної стійкості:

• Longitudinal Stability: Поздовжня стабільність відноситься характеризує стійкість літака по тангажу.
• Directional Stability: Елерони можуть використовуватися для контролю поперечної стабільності, тобто стабільності по крену.
• Lateral Stability: Курсова стійкість забезпечується роботою вертикального стабілізатора та руля напряму та характеризує рух навколо вертикальної осі (вид зверху).

Далі підійдемо ближче до самого явища dutch roll.

Як виникає явище Dutch roll

Dutch roll – це коливання літака, при яких хвіст рухається вліво і вправо з легкими рухами вгору і вниз. Це явище характерне для літаків зі стрілоподібними крилами.

Кожне кероване повітряне судно має безліч елементів управління, які дозволяють пілоту контролювати політ. Коливання виникають через те, що фюзеляж літака має дещо слабшу курсову (Lateral) стійкість, ніж поперечну (Directional). Це призводить до того, що хвіст літака “розгойдується” з боку в бік.

Коли такі коливання продовжуються та не виправляються, спостерігається явище «dutch roll».

Простою мовою: кожен крен викликає протилежний момент по курсу, що викликає комбінацію автоколивань. Якщо літак достатньо «стійкий», він самостійно вийде з автоколивань.

Чому саме «Голландський» – начебто через порівняння таких несинхронних коливань з рухом скейтерів у Нідерландів.

Способи боротьби з явищем

Як уже було згадано, аеродинамічно стійкі літаки самостійно виходять з нетипових просторових положень. Однак, для уникнення подібної проблеми існують спеціальні системи, демпфери рискання (yaw dampers), які автоматично включаються, щоб пом’якшити та вчасно призупинити асинхронні автоколивання.

Робота демпфера рискання заснована на використанні різних датчиків, які постійно моніторять положення та рух повітряного судна. Ці дані аналізуються системами літака та за потреби нівелюються необхідними органами управління (без участі пілота).

Літаки без yaw damper’а виводяться з вручну або пілот може просто почекати, поки коливання зменшиться саме. Щоб вручну нівелювати це, пілот може використовувати педалі, щоб «стабілізувати» коливання та швидше повернутись до горизонтального польоту.

Деякі сучасні пасажирські лайнери не мають функції «відімкнення» yaw damper’а, особливо які обладнано системою Fly-by-wire, наприклад, Boeing 787. Лише у випадку переходу в «direct» mode, система перестає відпрацьовувати, що необхідно враховувати екіпажу.

Найбільш небезпечним явище є для літаків із суттєвим кутом стріловидності, наприклад, Ту-154, який уже не раз попадав у dutch roll та доволі непросто з нього виводився.

Отож

Dutch roll або «Голландський крок» — асинхронне автоколивання літака по крену та рисканню, що виникає при польоті літака. Yaw damper або демпфер рискання нівелює можливі коливання та небажані змінам курсу літака в польоті.