V -образное хвостовое оперение или V-образное хвостовое оперение (иногда называемое бабочковидным хвостом [1] или V-образным хвостовым оперением Рудлицкого [2] [ требуется ссылка ] ) самолета — это нетрадиционное расположение поверхностей управления хвостовым оперением, которое заменяет традиционные вертикальные и горизонтальные поверхности двумя поверхностями, установленными в V-образной конфигурации. Оно не получило широкого распространения в конструкции самолетов. Задняя кромка каждой двойной поверхности представляет собой шарнирную поверхность управления, называемую рулем направления, которая совмещает функции как руля направления , так и руля высоты .
V-образное хвостовое оперение было изобретено в 1930 году польским инженером Ежи Рудлицким [2] и впервые испытано на учебном самолете Hanriot HD.28, модифицированном польским производителем аэрокосмической техники Plage и Laśkiewicz летом 1931 года. [ необходима цитата ]
Хвостовое оперение экспериментального Lockheed XFV имело форму буквы V, которая простиралась как выше, так и ниже фюзеляжа.
Самым популярным самолетом с обычным V-образным хвостом, который производился серийно, является Beechcraft Bonanza Model 35, часто известный как V-образный хвост Bonanza или просто V-образный хвост . Другие примеры включают самолет-стелс Lockheed F-117 Nighthawk и учебный самолет Fouga CM.170 Magister . Реактивный самолет Cirrus Vision SF50 является недавним примером гражданского самолета, принявшего V-образный хвост. Некоторые планеры, такие как Lehtovaara PIK-16 Vasama , были спроектированы с V-образным хвостом, но серийные Vasama имели крестообразный хвост . [3]
Blohm & Voss P 213 Miniaturjäger был одним из первых самолетов с перевернутым V-образным хвостом. Беспилотные летательные аппараты, такие как LSI Amber , General Atomics Gnat и General Atomics MQ-1 Predator, позже будут иметь этот тип хвоста. Ультралегкие самолеты Ultraflight Lazair , которых было выпущено более 2000, имели перевернутый V-образный хвост, который также нес заднюю стойку шасси. [4]
В идеале, с меньшим количеством поверхностей, чем у обычного трехкрылого хвоста или Т-образного хвоста , V-образный хвост легче и имеет меньшую площадь смачиваемой поверхности , поэтому, таким образом, создает меньшее индуцированное и паразитное сопротивление . Однако исследования NACA показали, что поверхности V-образного хвоста должны быть больше, чем можно было бы предположить с помощью простой проекции на вертикальную и горизонтальную плоскости, так что общая смачиваемая площадь примерно постоянна; однако, уменьшение поверхностей пересечения с трех до двух действительно приводит к чистому снижению сопротивления за счет устранения некоторого интерференционного сопротивления . [5]
Легкие реактивные самолеты, такие как Cirrus Vision SF50 , Eclipse 400 , Sonex SubSonex или более крупные реактивные самолеты, такие как беспилотный летательный аппарат Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk , часто имеют силовую установку, размещенную снаружи самолета. В таких случаях V-образные хвосты используются, чтобы избежать размещения вертикального стабилизатора в выхлопе двигателя, что нарушило бы поток выхлопа, уменьшило бы тягу и увеличило износ стабилизатора, что со временем может привести к его повреждению. [6]
В военных самолетах V-образное оперение уменьшает количество прямых углов на самолете, улучшая его характеристики скрытности . [7]
В середине 1980-х годов Федеральное управление гражданской авиации провело повторную оценку Beechcraft Bonanza из-за проблем безопасности. Хотя Bonanza соответствовал первоначальным требованиям сертификации, у него была история фатальных разрушений в воздухе во время экстремальных нагрузок, с частотой, превышающей принятую норму. Тип был признан годным к полетам, и ограничения были сняты после того, как Beechcraft выпустил структурную модификацию в качестве Директивы о летной годности . [8]
Самолетам с V-образным хвостовым оперением требуются более длинные задние фюзеляжи, чем самолетам с обычным оперением, чтобы предотвратить рыскание . [ требуется ссылка ] Эта тенденция, называемая «извиванием», была очевидна при взлете и посадке самолета Fouga CM.170 Magister , имеющего относительно короткий фюзеляж. [ требуется ссылка ]
Руль направления — это управляющие поверхности на самолете с конфигурацией V-образного хвоста. Они расположены на задней кромке каждого из двух аэродинамических профилей, составляющих хвост самолета. Первое использование рулей направления, возможно, было на X-образном хвосте самолета Coandă-1910 , хотя нет никаких доказательств того, что самолет когда-либо летал. [9] Более поздний Coandă-1911 летал с рулями направления на своем X-образном хвосте. [10] Позже польский инженер Ежи Рудлицкий спроектировал первые практические рули направления в 1930 году, испытанные на модифицированном учебном самолете Hanriot HD.28 в 1931 году.
Название представляет собой сочетание слов «rudder» (руль направления) и «elevator» (руль высоты). В обычной конфигурации хвоста самолета руль направления обеспечивает управление по рысканию (горизонтальное направление), а руль высоты — управление по тангажу (вертикальное направление).
Руль направления обеспечивает тот же эффект управления, что и обычные поверхности управления, но с помощью более сложной системы управления, которая приводит в действие поверхности управления синхронно. Рыскание, перемещающее нос влево, производится на вертикальном V-образном хвосте путем перемещения педалей влево, что отклоняет левый руль направления вниз и влево, а правый руль направления вверх и влево. Противоположное вызывает рыскание вправо. Тангаж носом вверх производится путем перемещения колонки управления или ручки назад, что отклоняет левый руль направления вверх и вправо, а правый руль направления вверх и влево. Тангаж носом вниз производится путем перемещения колонки управления или ручки вперед, что вызывает противоположные движения руля направления. [11]
