явление называется в авиации «плоский штопор»1).
Критический угол атаки, по превышении которого самолёт
сваливается в плоский штопор либо в пикирование, для выхода
из которых требуется управление2, — одна из возможных мер
запаса устойчивости режима нормального полёта.
При опрокидывании предмета, стоящего на твёрдой поверх-
ности (например, табуретки), он теряет устойчивость, когда
момент сил (тяжести и равнодействующей реакций опоры)
изменяет свой знак, после чего момент названных сил начи-
нает способствовать дальнейшему опрокидыванию предмета
даже в случае исчезновения накренившей предмет силы.
Одна из возможных мер запаса устойчивости в этом случае
— механическая работа, которую необходимо совершить для
того, чтобы привести предмет в положение, в котором мо-
щего потока и следом на ней «плоскости» крыла; либо ещё примитивнее
— угол наклона «плоскости» крыла по отношению к вектору скорости на-
бегающего потока.
1 Причём из режима падения в плоском штопоре далеко не всякий
самолёт способен выйти за счёт средств нормального управления. Для
того, чтобы такой самолёт можно было вывести из плоского штопора, на
нём необходимо устанавливать специальные устройства — например спе-
циальные парашюты, которые подтормаживая хвост, переводят самолёт
из плоского штопора в режим пикирования, в котором восстанавливается
нормальная управляемость самолёта, после чего противоштопорный па-
рашют сбрасывается.
Сваливание в плоский штопор вследствие ошибок пилотирования —
причина гибели нескольких авиалайнеров Ту-154 со всеми находившими-
ся на их борту (последний случай — гибель рейса «Пулковских авиали-
ний» 22 августа 2006 г. под Донецком). Эта особенность Ту-154 была из-
вестна ещё на стадии проектирования, по какой причине опытные экзем-
пляры, проходившие испытания, были снабжены противоштопорными
парашютами. Однако с целью увеличения весовой отдачи и экономично-
сти лайнера их не стали устанавливать на серийные самолёты, предпола-
гая, что квалифицированные лётчики не будут допускать полётов на углах
атаки, близких к критическим.
2 Если управление не требуется, то реальный самолёт по своим аэро-
динамическим характеристикам аналогичен бумажному самолётику-стре-
ле. Так советский истребитель Як-3 (времён Великой Отечественной
войны), если срывался в пикирование из-за превышения критического
угла атаки, набрав в пикировании скорость, сам выходил из него.
290
Глава 6. Достаточно общая теория управления (в крат-
ком изложении)
мент сил тяжести и равнодействующей реакций опоры изме-
няет свой знак.
Однако в теории и практике управления применимость при-
ведённого выше определения устойчивости носит ограниченный
характер. Дело в том, что жизни встречаются объекты и процессы,
которые сами по себе свойством устойчивости не обладают (т.е. об-
ладают нулевым запасом устойчивости); либо их запас устойчиво-
сти настолько близок к нулю, что в практических задачах его мож-
но считать нулевым, а сами объекты (процессы) — неустойчивы-
ми, но при этом:
Организация соответствующего управления может придать
устойчивость течению процессов, которые без управления (или
при несоответствующем управлении) оказываются неустойчи-
выми.
Наиболее широко известным примером такого рода организа-
ции соответствующего управления, придающего устойчивость
заведомо неустойчивому процессу, является вся история конструи-
рования и строительства вертолётов одновинтовой схемы1. Хотя
практически все видели такие вертолёты хотя бы в кино, но
большинство не задумывается и не знает, что обеспечивает возмож-
ность полёта такого вертолёта.
Дело в том, что, если вращающийся винт перемещается в
направлении, перпендикулярном оси своего вращения, то воздуш-
ный поток с разными скоростями набегает на лопасти винта.
Вследствие этого на лопастях винта (если углы атаки лопастей
одинаковые) возникают разные по величине аэродинамические
силы, которые порождают кренящий момент. По этой причине вер-
