Стабилизатор — это полностью подвижный горизонтальный стабилизатор самолета . Он выполняет обычные функции продольной устойчивости, управления и требования к усилию на ручке [1], которые в противном случае выполнялись бы отдельными частями обычного горизонтального стабилизатора (который фиксирован) и руля высоты (который регулируется). Помимо уменьшения сопротивления, особенно при высоких числах Маха, [2] это полезное устройство для изменения баланса самолета в широких пределах и для уменьшения усилий на ручке. [3]
Стабилизатор — это гибрид стабилизатора и руля высоты . Он также известен как цельноповоротный хвостовой оперение , цельноповоротный хвост(самолет), цельноповоротный стабилизатор, цельноповоротный хвост(самолет), цельноповоротный горизонтальный хвост, цельноповоротный стабилизатор и плоское хвостовое оперение. [ 2]
Поскольку стабилизатор включает в себя подвижную сбалансированную поверхность, он может позволить пилоту создавать заданный момент тангажа с меньшим усилием управления. Из-за больших сил, задействованных в нагрузках балансировки хвоста, стабилизаторы спроектированы так, чтобы вращаться вокруг своего аэродинамического центра (вблизи средней четверти хорды хвоста). Это точка, в которой момент тангажа постоянен независимо от угла атаки, и, таким образом, любое движение стабилизатора может быть выполнено без дополнительных усилий пилота. Однако, чтобы быть сертифицированным соответствующим регулирующим органом, самолет должен показывать возрастающее сопротивление увеличивающемуся входному сигналу пилота (движению). [ необходима цитата ] Чтобы обеспечить это сопротивление, стабилизаторы на небольших самолетах содержат антисервоприводную закладку (обычно действующую также как триммер ), которая отклоняется в том же направлении, что и стабилизатор, [4] таким образом обеспечивая аэродинамическую силу, сопротивляющуюся входному сигналу пилота. К самолетам общего назначения со стабилизаторами относятся Piper Cherokee [2] и Cessna 177 . Планер Glaser -Dirks DG-100 изначально использовал стабилизатор без антисервоприводной вкладки для увеличения сопротивления: в результате движение планера по тангажу очень чувствительно. Более поздние модели использовали обычный стабилизатор и руль высоты.
Хвостовые стабилизаторы использовались на многих первых самолетах, а также на популярных французских монопланах Morane-Saulnier G , H и L, а также на ранних монопланах Fokker Eindecker и истребителях-бипланах Halberstadt D.II из Германии. Все они летали с ними, хотя и в ущерб устойчивости : ни один из этих самолетов, за исключением, возможно, биплана Halberstadt, не мог летать без участия оператора.
Стабилизаторы были разработаны для достижения адекватного управления тангажем в сверхзвуковом полете и являются практически универсальными на современных военных боевых самолетах . [2]
Британский военный сверхзвуковой проект Miles M.52 был разработан со стабилизаторами. Хотя проект летал только как масштабная ракета, его цельноповоротный хвост был испытан на Miles Falcon . [5] Современный американский сверхзвуковой проект Bell X-1 использовал отдельно регулируемый горизонтальный стабилизатор и рули высоты, позволяя двигаться как единую поверхность или отклонять руль высоты при фиксированной настройке хвостового оперения. [6]
Введенный в эксплуатацию в 1951 году, Boeing B-47 Stratojet был первым в мире специально построенным реактивным бомбардировщиком, включавшим цельную конструкцию стабилизатора. Стабилизатор рассматривался для Boeing B-52 Stratofortress, но был отклонен из-за ненадежности гидравлики в то время. [2]
Самолет North American F-86 Sabre , первый самолет ВВС США, способный развивать сверхзвуковую скорость (хотя и в пологом пикировании), был представлен с обычным горизонтальным стабилизатором с рулями высоты, который в конечном итоге был заменен стабилизатором.
Когда стабилизаторы могут двигаться дифференциально, чтобы выполнять функцию управления креном элеронов , как это происходит на многих современных истребителях, они известны как элевоны или вращающиеся хвосты . Поверхность «утка» , выглядящая как стабилизатор, но не стабилизирующая как хвостовое оперение, [7] также может быть установлена перед основным крылом в конфигурации «утка» ( Curtiss-Wright XP-55 Ascender ).
Стабилизаторы на военных самолетах имеют ту же проблему слишком легких сил управления (вызывающих избыточный контроль), что и самолеты общей авиации. В отличие от легких самолетов, сверхзвуковые самолеты не оснащены антисервоприводными вкладками, которые добавили бы неприемлемое сопротивление. В старых реактивных истребителях сила сопротивления создавалась внутри системы управления либо пружинами, либо противодействующей гидравлической силой, а не внешней антисервоприводной вкладкой. Например, североамериканский F-100 Super Sabre использовал зубчатую передачу и пружину переменной жесткости, прикрепленную к ручке управления, чтобы обеспечить приемлемое сопротивление вводу пилота. [8] В современных истребителях входные управляющие команды обрабатываются компьютерами (« управление по проводам »), и нет прямой связи между ручкой пилота и стабилизатором.
Большинство современных авиалайнеров не имеют стабилизатора. Вместо этого у них есть регулируемый горизонтальный стабилизатор и отдельное управление рулем высоты. Подвижный горизонтальный стабилизатор регулируется для поддержания оси тангажа в состоянии балансировки во время полета при изменении скорости или при сжигании топлива и перемещении центра тяжести . Эти регулировки выполняются автопилотом, когда он включен, или пилотом-человеком, если самолетом управляют вручную. Регулируемые стабилизаторы — это не то же самое, что стабилизаторы: стабилизатор управляется штурвалом или ручкой управления пилота, тогда как регулируемый стабилизатор управляется системой балансировки.
В самолете Boeing 737 регулируемая система триммера стабилизатора приводится в действие электрическим винтовым домкратом . [9]
Одним из примеров авиалайнера с настоящим стабилизатором, используемым для управления полетом, является Lockheed L-1011 .
Цельноповоротные хвостовые поверхности стали интересны... когда теория высоких чисел Маха и испытания в трансзвуковой аэродинамической трубе выявили плохую эффективность обычных органов управления типа закрылков.
выступ на полностью подвижном хвосте был изменен с сервоприводного выступа на
зубчатый несбалансированный выступ
. При таком расположении силы управления были аналогичны силам на обычном самолете.