Вираж

Вираж - это разворот в горизонтальной или близкой к горизонтальной плоскости (развороты в вертикальной или близкой к ней плоскостях называются петлями и рассматриваются в отдельной статье). Спираль — это вираж, но выполняемый либо с набором, либо с потерей высоты. Вираж с потерей самолётом скорости называется неустоявшимся или форсированным. Вираж без потери скорости и высоты (то есть самолёт может его выполнять сколь угодно долго) – устоявшимся.

Выполнение виража

Для выполнения устоявшегося виража необходимо:

1. Создать нужный крен элеронами (можно помочь педалью).
2. Взять РУС на себя настолько, насколько необходимо для сохранения высоты.
3. Небольшими движениями: педалей – компенсировать возникающее скольжение (шарик), РУС – парировать изменения крена.
4. Убедиться, что скорость, крен и высота сохраняют свои значения в допустимых пределах.

Физика виража

В горизонтальном полёте подъёмная сила крыла компенсирует силу тяготения земли, чем обеспечивается сохранение высоты. При создании крена подъемная сила крыла действует уже не перпендикулярно поверхности земли, т.е. ее можно разложить на вертикальную (Y*cosy - где Y - подъемная сила, а y - угол крена) и горизонтальную составляющие (Y*siny). Горизонтальная составляющая собственно и искривляет траекторию полёта. Однако, для сохранения высоты полёта, вертикальная составляющая должна компенсировать силу тяготения, действующую на самолёт. Для этого приходтся увеличить подъемную силу Y настолько, чтобы Y*cosy была равна силе тяготения, действующей на самолёт. Поэтому при увеличении крена РУС берётся на себя, тем самым увеличивается угол атаки крыла и, следовательно, его подъёмная сила, которая выражается в нормальной перегрузке (число G), действующей на самолёт. Таким образом, при больших кренах перегрузка может в несколько раз превышать тяготение земли, вплоть до 9-кратных перегрузок (9G) у современных истребителей. Перегрузка ограничена только прочностью конструкции самолёта и выносливостью лётчика. Однако при увеличении угла атаки пропорционально увеличивается и сопротивление крыла (так называемое индуктивное сопротивление – часть общего лобового сопротивления самолёта), для сохранения скорости полёта, это увеличенное сопротивление должно быть компенсировано тягой двигателя. Однако, так как тяга двигателя ограничена, то виражи (если самолёт летит на своей максимальной скорости для данной тяги двигателя) невозможно выполнить с сохранением высоты без вынужденного снижения скорости во время выполнения виража до такой, при которой тяга двигателя снова сможет компенсировать возросшее лобовое сопротивление (при снижении скорости снижается подъёмная сила крыла, а значит и его индуктивное сопротивление). Поэтому для устоявшегося (без потери скорости и высоты) виража с определённым креном существует строго определённая скорость, на которой его можно выполнить. Тем не менее виражи с достаточно большими кренами могуть быть только неустоявшимися (с потерей скорости и/или высоты). В частности: необходимая перегрузка на развороте зависит угла крена: перегрузка = 1/cosy, где y - угол крена. Например уже при угле крена 60 градусов перегрузка на вираже составит 2G, что требует довольно значительного прироста тяги, а выполнить устоявшийся вираж с креном близким к 90 градусов невозможно, т.к. потребная перегрузка для выполнения виража будет стремиться к бесконечности. Максимальный крен устоявшегося виража индивидуален для каждого самолёта и его конфигурации (вес топлива, вооружения и т.п.), но в целом составляет приблизительно 70-80 градусов для истребителя. Все остальные виражи будут вынужденно неустоявшимися и, так как снижение скорости возможно только до определённых пределов (сваливание и штопор), то самолёт будет вынужден рано или поздно начать снижаться по спирали, чтобы сохранять угол крена. Более того, так как максимальная перегрузка ограничена ещё и конструктивной прочностью самолёта, то достаточно крутые виражи невозможно выполнить без потери высоты вообще (например бомбер не может сделать вираж с креном в 80 градусов в горизонте, так как отломает крылья).