Шеломенцев Микита Романович
Вік: 15 років
Місце навчання: МБОУ лап №135
Місто Самара
Історико-дослідницька робота "Фігури вищого пілотажу"
Вступ
пілотаж
Фігурою пілотажу прийнято називати рух літального апарату по заздалегідь певній траєкторії, при цьому йому надаються положення, не властиві горизонтальному польоту. З окремих фігур формуються комплекси, які демонструються на авіашоу і змаганнях.
Пілотаж прийнято розрізняти за ступенем складності на простий, складний і вищий, за кількістю що беруть участь літальних апаратів - на одиночний і груповий.
Розподіл фігур пілотажу за складністю змінюється в міру того, як удосконалюються літальні апарати. Багато фігури, які зараз відносять до простого пілотажу, раніше вважалися вищим пілотажем.
Основна частина
Фігури простого пілотажу
1) Віраж (з креном до 60 °)
2) Горизонтальна вісімка
3) Спіраль
4) Гірка (з кутами кабрірування до 45 °)
5) Бойовий розворот (Іммельман)
віраж
В авіації віраж - це фігура простого пілотажу, при виконанні якої літальний апарат, рухаючись поступально, розгортається в горизонтальній площині на 360 °. Частина віражу, що має на меті зміну напрямку руху на кут, менший 360 °, називається розворотом. Віраж з постійною швидкістю і кутом крену називається сталим; усталений віраж без бокового ковзання - правильним. Граничним називається віраж, для виконання якого на заданій висоті при максимальному нахилі і максимальною експлуатаційною перевантаження використана вся потужність рухової установки літального апарату. Час виконання віражу та його радіус - основні характеристики маневрених можливостей літака в горизонтальній площині
горизонтальна вісімка
Горизонтальна вісімка - фігура простого пілотажу, являє собою замкнуту траєкторію в горизонтальній площині, комбінацію двох віражів, правого і лівого, без втрати і без набору висоти.
Вісімка виконується так само, як і віраж. При виконанні правого віражу двигун повинен працювати на більш низьких оборотах, ніж при виконанні лівого. В кінцевому підсумку, це залежить від конструкції літака і, відповідно, від напрямку обертання гвинтокорилої групи.
спіраль
Спіраль - фігура пілотажу, в процесі якої літак рухається по спіральній траєкторії на експлуатаційних кутах атаки з набором висоти або зі зниженням.
Висхідна спіраль - фігура пілотажу, при якій літак, рухаючись в режимі усталеного підйому, розгортається в горизонтальній площині з постійним радіусом кривизни. Застосовується для набору висоти в обмеженому районі.
У чистому вигляді висхідна спіраль використовується для набору висоти в пілотажної зоні при проведенні тренувань і змагань з літакового спорту.
Низхідна спіраль - фігура пілотажу, при якій літак, рухаючись в режимі усталеного зниження, розгортається в горизонтальній площині з постійним радіусом кривизни. Застосовується для втрати висоти в обмеженому районі.
гірка
Гірка - фігура пілотажу, при виконанні якої літальний апарат набирає висоту з постійним кутом нахилу траєкторії. Виконання гірки, як правило, призводить до втрати швидкості.
Гірка може бути підрозділена на наступні етапи: введення в гірку, прямолінійний ділянку, висновок з гірки. Введення в гірку може виконуватися кабрірування, переходом з віражу, виходом з пікірування. Набір висоти при виконанні гірки обмежується мінімально допустимою швидкістю польоту. Висновок з гірки може виконуватися зменшенням кута тангажу, переходом в пікірування або переходом в розворот.
Бойовий розворот (Іммельман)
Бойовий разворот- це один з видів маневрування літака. Являє собою швидкий розворот на 180 ° з набором висоти. Застосовується при необхідності швидко змінити напрям польоту на 180 ° і одночасно набрати висоту. Набір висоти при виконанні бойового розвороту проводиться в основному за рахунок запасу кінетичної енергії руху (запасу швидкості).
Ця фігура пілотажу була названа на честь німецького льотчика-аса Макса Імельмана (1890-1916). Оригінальний переворот Імельмана (в радянської авіаційної практиці - «напівпетля») складається з напівпетлі і напівбочки; в результаті виконання цього прийому в бою атакуючий літак виходить вище і позаду ворожого літака, якщо вони до цього були на зустрічних курсах, що забезпечує вигідну позицію для успішної атаки.
Фігури складного пілотажу
1) Переворот
2) Мертва петля
3) Пікірування (з кутом пікірування більше 45 °)
4) Бочка
5) Поворот на гірці (ранверсман)
6) Штопор
переворот
Переворот - фігура складного пілотажу, при якій літак повертається навколо поздовжньої осі на 180 ° з прямолінійного польоту в перевернутий щодо горизонту з подальшим рухом по низхідній траєкторії у вертикальній площині і виходом в горизонтальний політ в напрямку, протилежному входу. Також відомий як «зворотний Іммельман».
Мертва петля
Мертва петля в авіації - фігура складного пілотажу у вигляді замкнутої петлі, в Росії відома також як «петля Нестерова». Являє собою замкнуту петлю у вертикальній площині. Петля називається правильної, якщо всі крапки її траєкторії лежать в одній вертикальній площині.
Свою назву - «мертва» - отримала через те, що деякий час була розрахована тільки теоретично на папері і практично не виконувалася.
До П. Н. Нестерова навіть горизонтальні розвороти на літаках робили без крену - «млинцем». Його заслуга в тому, що він почав використовувати підйомну силу крила для маневру і в горизонтальній і у вертикальній площинах. Він так довіряв своїм розрахунками, що перед виконанням «мертвої петлі» навіть не пристебнувся ременями до літака. Розрахунки виявилися правильними і в верхній точці петлі він не випав, як застерігали деякі, - відцентрова сила притискала льотчика до сидіння. Перші спроби виконати цю фігуру пілотажу здійснювалися на зорі авіації на літаках, які не витримували виникаючих при цьому перевантажень і руйнувалися, пілоти зазвичай не вживали. Вперше в світі виконана 27 серпня 1913 року в Києві над Сирецьким полем П. Н. Нестеровим. Цим маневром Нестеров поклав початок вищого пілотажу.
пікірування
Пікірування - фігура простого пілотажу, яка полягає в крутому прямолінійній (або близькому до прямолінійного) несталому зниженні літака з кутами нахилу траєкторії більше 30 ° і змінною швидкістю при малих кутах атаки крила (рух літака по похилій до горизонту траєкторії від 30 до 90 °). Пікірування з кутом нахилу, рівним 90 °, називається стрімких. Пікірування є негативним тангажу (зі зменшенням кута носа літака), тобто протилежністю кабрірування - позитивного тангажу (зі збільшенням кута підйому носа).
Діжка
Бочка - фігура пілотажу, при виконанні якої літак повертається щодо поздовжньої осі на 360 ° зі збереженням загального напрямку польоту. За типом виконання може бути швидкої і повільної, по числу оборотів - одинарна, полуторна і багаторазова, по нахилу траєкторії польоту - горизонтальна, висхідна і спадна.
Ранверсман
Ранверсман -фігура вищого пілотажу, теж, що поворот на гірці, що дозволяє швидко змінити напрям польоту, що дуже важливо під час повітряного бою. Літак круто задирає ніс до втрати швидкості, потім головний, важка частина літака перетягує і літак починає ковзати на крило з переходом на планування в напрямку польоту, протилежному первісному. (Тобто відбувається швидкий поворот літака на 180 ° без втрати висоти, без повороту навколо поздовжньої осі і пікірування в напрямку, протилежному напрямку гірки).
штопор
Штопор в авіації - особливий, критичний режим польоту літака, що полягає в його зниженні по крутій низхідній спіралі малого радіусу з одночасним обертанням щодо всіх трьох його осей; некерований рух літака на закритичних кутах атаки. При цьому літак переходить на режим авторотації. Штопору передує втрата швидкості і звалювання. У ряді випадків предштопорное стан літака характеризується попереджувальної тремтінням.
Штопор має кілька класифікацій:
Є 2 види штопора:
1) нормальний (прямий) - літак рухається на позитивних кутах атаки.
2) перевернутий (зворотний) - літак рухається на негативних кутах атаки, тобто «пілот висить на ремені».
По куту нахилу поздовжньої осі літака до горизонту:
1) крутий (50-90 °)
2) пологий (30-50 °)
3) плоский (<30 °)
У напрямку руху літака:
1) лівий штопор - обертання проти годинникової стрілки,
2) правий штопор - обертання за годинниковою стрілкою.
За ступенем зміни середніх параметрів руху літака в штопор від витка до витка:
1) сталий (стійкий) - параметри практично незмінні,
2) несталий (нестійкий) - параметри змінюються.
За характером зміни параметрів руху літака в процесі виконання одного витка:
1) рівномірний - всі параметри руху літака в режимі близькі до своїх середніх значень, зміна за часом кутових швидкостей, кутів атаки і ковзання невеликі.
2) коливальний штопор - параметри руху літака змінюються значно
Фігури вищого пілотажу
До них відносяться всі інші фігури і їх комбінації, а також всі фігури зворотного пілотажу і:
1) Чакра Фролова
2) Дзвін
3) Кобра
чакра Фролова
Чакра Фролова - розворот в площині тангажа на 360 ° з надзвичайно малим радіусом, своєрідний повітряний кульбіт. При виконанні цієї фігури літак робить «мертву петлю» малого радіусу і на дуже малих швидкостях польоту, практично розвертаючись навколо свого хвоста. Цю фігуру можна виконати тільки на літаках з відхиляється вектором тяги.
Чакра Фролова була вперше продемонстрована Євгеном Фроловим.
Практичне значення цієї фігури пілотажу для винищувальної авіації полягає в можливості атакувати противника «за спиною» або, якщо він зовсім близько, пропустити його вперед, самому зайнявши атакуючий положення.
Кобра
Кобра-це фігура вищого пілотажу, яка демонструє управління тангажу в динаміці польоту, стабільність на великих кутах атаки і можливості сверхманёвренності реактивного літака.
Вперше цю фігуру вищого пілотажу почав виконувати в випробувальних польотах на літаку Су-27 Заслужений льотчик-випробувач СРСР, Льотчик-космонавт СРСР, Герой Радянського Союзу - Ігор Петрович Вовк. Перше виконання фігури, названої потім «коброю» відбулося в 1989 році мимоволі при відпрацюванні І. П. Вовком техніки виведення літака з штопора над аеродромом імені Громова в місті Жуковському, а вже потім було повторено їм багаторазово в наступних польотах. Пізніше І. П. Вовк продемонстрував виконання цієї фігури і навчив виконувати її Заслуженого льотчика-випробувача Пугачова Віктора Георгійовича на літаку Су-27УБ. Згодом В. Г. Пугачов 
продемонстрував її виконання широкому загалу за кордоном на авіасалоні в Ле-Бурже в 1989 році. Після чого ця фігура помилково знайшла назву, як «кобра Пугачова». Маючи на увазі наведені факти, було б більш коректним говорити про цю постать вищого пілотажу, як про «кобру Ігоря Вовка», або, по крайней мере, як про «кобру Вовка-Пугачова», враховуючи, що В. Г. Пугачов віддав згодом багато часу і сил відточуванню техніки виконання цієї фігури вищого пілотажу.
При виконанні «кобри» літак різко задирає ніс, аж до закидання назад, але при цьому зберігає колишній напрям польоту. Таким чином, літак виходить на кути атаки більше 90 градусів. Потім, літак повертається в нормальний режим польоту практично без втрати висоти. Практична значимість цієї постаті в бою полягає в можливості екстреного скидання швидкості (аеродинамічнийгальмування - друга назва «кобри»), що дозволяє «скинути з хвоста» винищувач противника в ближньому бою.
дзвін
Дзвін - фігура вищого пілотажу, при якій літак знаходиться носом вгору на нульовій швидкості, після чого, просідаючи вниз, перекидається носом вниз, імітуючи розкачку мови дзвони. Після того як літак проходить нульову швидкість (тобто швидкість змінюється від заданої швидкості введення до нульової), при падінні на «хвіст» швидкість має незначну негативну величину, а після перекидання носа вниз 
збільшується до швидкості виведення в горизонтальний політ.
Практична значимість цієї постаті в бою полягає в тому, що на час проходження нульової швидкості літак стає непомітним для радарів і головок ракет з радіолокаційним наведенням на ціль. Також використовується при роботі з поверхні для погашення швидкості і подальшого пріцеліванія.В наші дні цю фігуру можна бачити не в повітряних боях, а під час виступів пілотажних груп «Стрижі», «Російські витязі», «Русь».
Що таке перевантаження?
Найбільш загальне визначення перевантаження дав Костянтин Едуардович Ціолковський, назвавши її відносної чи здавалося вагою.
Перевантаження показує напругу в «системі матеріальних точок», на яку діють зовнішні поверхневі сили. Так як перевантаження є ставлення рівнодіюча цих сил до ваги системи, то вона як би показує, у скільки разів стала важче вся система.
Перевантаження спрямована в бік, протилежний прискоренню, і чисельно зазвичай збігається з величиною прискорення.
Вплив перевантаження на організм залежить головним чином від її величини, часу дії і напрямки, тобто від положення організму по відношенню до діючої силі.
Значні перевантаження досить сильно впливають на організм, а при деяких критичних значеннях призводять до тяжких наслідків. Прославлений радянський льотчик А. І. Покришкін, згадуючи про одне з повітряних боїв, пише: «Тут зі мною сталася прикра неприємність. Занадто різко переламавши машину через небезпеку прямого зіткнення з запаленим «Мессером», я від великого навантаження на якусь мить втратив свідомість ».
При перевантаженні тіло людини як би стає важким, кожен рух вимагає великих зусиль. Справа в тому, що організм людини складається з різнорідних тканин, в ньому є порожнини, по пружним судинах пульсує кров. Під впливом прискорення внутрішні органи починають зміщуватися, кров приливає до ніг або голові (в залежності від напрямку прискорення). При прискоренні 14 - 15 g кров стає як би важче ртуті і серце насилу проштовхує її по судинах.
Зазвичай розрізняють чотири напрямки впливу перевантажень на людину: голова - таз, таз - голова, груди - спина і спина - груди.
Якщо перевантаження діє в напрямку «голова - таз», всі наші внутрішні органи, які не закріплені «жорстко», прагнуть опуститися якомога нижче, наскільки дозволяє будова організму, кров теж спрямовується вниз - від голови, серця і легенів до органів черевної порожнини і ногам, особа втягується, як би худне, а обсяг гомілки, навпаки, набагато збільшується. Мозок обескровливается. Людина втрачає свідомість. Дія перевантаження від ніг до голови викликає прилив крові до верхньої частини тіла, кровотеча з носа, крововилив в судинах очей. Найбільш безболісно переносяться перевантаження, що діють поперек людського тіла, однак і вони при великій величині прискорення або значної тривалості дії викликають серйозні порушення життєдіяльності організму.
Як показали проведені за кордоном експерименти, при звичайному положенні в кріслі літака треновані льотчики задовільно переносять протягом однієї-двох секунд семи-восьми-кратні перевантаження; до 5 одиниць - протягом 15 - 20 секунд. Миттєві, так звані ударні перевантаження, які тривають не більше однієї десятої частки секунди, переносяться навіть, коли вони досягають 20 одиниць. Людина в цей момент як би важить 1,5 тонни! А коли перевантаження діють в напрямку «груди - спина», можна витримати миттєве дію прискорень 40g!
надманевреність
Здатність деяких літаків зберігати стійкість і керованість на закритичних кутах атаки з високими перевантаженнями, що забезпечує безпеку бойового маневрування, а також здатність літака до зміни положення щодо потоку, що дозволяє наводити зброя на мету поза вектора поточної траєкторії називається надманеврений.
До серійним надманеврений літакам слід віднести Су-27, МіГ-29, Су-30, Су-35, МіГ-35, F / A-18E / F, F-22. На цих літаках за рахунок застосування спеціальної аеродинамічної схеми, заснованої на широкому використанні вихровий аеродинаміки, і двигунів з керованим / відхиляється вектором тяги досягнута стійкість на закритичних кутах атаки, що дозволяє здійснювати такі унікальні маневри як «кобра», Чакра Фролова, Дзвін і інші. Дані маневри вимагають високої кваліфікації льотчика і повинні виконуватися на відносно невеликих швидкостях, приблизно до 500 км / год, через обмеження по міцності планера, тому, в реальних бойових умовах, їх застосування з високою часткою ймовірності може призвести до ураження в бою. Крім того, сучасні ракети ближнього повітряного бою і нашоломні системи цілевказівки дозволяють атакувати енергійно маневрує противника в будь-який півсфері, не вдаючись до різкого зниження швидкості польоту і виходу на закритичні кути атаки, що неминуче призводить до ще більшого і стрімкого зниження швидкості польоту.
