stringtranslate.com

Стабилизатор

Реактивный истребитель General Dynamics F-16 Fighting Falcon припаркован на авиашоу, с отклоненными вниз стабилизаторами

Стабилизатор — это полностью подвижный горизонтальный стабилизатор самолета . Он выполняет обычные функции продольной устойчивости, управления и управления усилием рукоятки [1] , в остальном выполняемые отдельными частями обычного горизонтального стабилизатора (неподвижного) и руля высоты (регулируемого). Помимо уменьшения лобового сопротивления, особенно при больших числах Маха, [2] это полезное устройство для изменения балансировки самолета в широких пределах и уменьшения сил на ручке управления. [3]

Стабилизатор представляет собой комбинацию стабилизатора и руля высоты . Он также известен как цельноповоротное хвостовое оперение , цельноповоротное оперение (самолет), цельноповоротный стабилизатор, цельноповоротное хвостовое оперение (самолет), цельноповоротное горизонтальное оперение, цельноповоротный стабилизатор и пластинчатое хвостовое оперение. [2]

Авиация общего назначения

Piper Cherokee со стабилизатором (и антисервоприводом) отклонен вверх

Поскольку стабилизатор включает в себя движущуюся сбалансированную поверхность, стабилизатор может позволить пилоту создавать заданный момент тангажа с меньшей силой управления. Из-за больших сил, возникающих при балансировке хвостового оперения, стабилизаторы сконструированы так, чтобы поворачиваться вокруг своего аэродинамического центра (около средней четверти хорды хвостового оперения). 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 получить сертификат соответствующего регулирующего органа, самолет должен демонстрировать возрастающее сопротивление возрастающему усилию пилота (движению). [ нужна ссылка ] Чтобы обеспечить это сопротивление, стабилизаторы на небольших самолетах содержат антисервопривод ( обычно действующий также как триммер ), который отклоняется в том же направлении, что и стабилизатор, [4] тем самым создавая аэродинамическую силу, сопротивляющуюся действиям пилота. . К самолетам авиации общего назначения со стабилизаторами относятся Piper Cherokee [2] и Cessna 177 . В планере Glaser -Dirks DG-100 изначально для увеличения сопротивления использовался стабилизатор без антисервометки: в результате тангажное движение планера очень чувствительно. Более поздние модели использовали обычный стабилизатор и руль высоты.

Военный

При трансзвуковом полете ударные волны образуются на верхней поверхности крыла в точке, отличной от нижней поверхности. По мере увеличения скорости ударная волна движется назад по крылу. В обычных хвостовых частях это высокое давление приводит к отклонению руля высоты вниз.

Цельнолетающее хвостовое оперение использовалось на многих пионерских самолетах, и популярные монопланы Morane-Saulnier G , H и L из Франции, а также ранний моноплан Fokker Eindecker и истребители-бипланы Halberstadt D.II из Германии летали с ними, хотя и за свою цену. стабильности : ни один из этих самолетов, за исключением , возможно, биплана «Хальберштадт», не мог управляться в автоматическом режиме.

Стабилизаторы были разработаны для достижения адекватного управления по тангажу в сверхзвуковом полете и практически универсальны на современных боевых боевых самолетах . [2]

Британский сверхзвуковой проект Miles M.52 военного времени был спроектирован со стабилизаторами. Хотя конструкция летала только как масштабная ракета, ее цельнолетное хвостовое оперение было испытано на Miles Falcon . [5] В современном американском сверхзвуковом проекте Bell X-1 использовались отдельно регулируемый горизонтальный стабилизатор и рули высоты, позволяющие двигаться по одной поверхности или отклонять руль высоты при фиксированном положении хвостового оперения. [6]

Поступивший на вооружение в 1951 году, Boeing B-47 Stratojet стал первым в мире специально построенным реактивным бомбардировщиком, который имел цельную конструкцию стабилизатора. Стабилизатор рассматривался для Boeing B-52 Stratofortress , но был отклонен из-за ненадежности гидравлики в то время. [2]

Североамериканский F-86 Sabre , первый самолет ВВС США, способный переходить на сверхзвук (хотя и в пологом пикировании), был представлен с обычным горизонтальным стабилизатором с рулями высоты, который со временем был заменен стабилизатором.

Когда стабилизаторы могут двигаться дифференциально, чтобы выполнять функцию управления элеронами по крену , как это происходит на многих современных истребителях , они известны как элевоны или вращающиеся хвосты . Утка , похожая на стабилизатор, но не стабилизирующаяся 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, что и самолеты авиации общего назначения, связанные со слишком малыми силами управления (вызывающими чрезмерный контроль). В отличие от легких самолетов, сверхзвуковые самолеты не оснащены противосервоприводами, которые увеличивали бы неприемлемое сопротивление. В старых реактивных истребителях сила сопротивления создавалась внутри системы управления либо пружинами, либо гидравлической силой сопротивления, а не внешней антисервоприводом. Например, в североамериканском F-100 Super Sabre использовались зубчатая передача и пружина переменной жесткости, прикрепленная к ручке управления, чтобы обеспечить приемлемое сопротивление действиям пилота. [8] В современных истребителях управляющие сигналы обрабатываются компьютерами (« полет по проводам »), и прямой связи между ручкой пилота и стабилизатором нет.

Авиалайнеры

Регулируемый стабилизатор на Embraer E170 с маркировкой, показывающей степень доступного триммирования носа вверх и вниз.

Большинство современных авиалайнеров не имеют стабилизатора. Вместо этого у них есть регулируемый горизонтальный стабилизатор и отдельный орган управления рулем высоты. Подвижный горизонтальный стабилизатор отрегулирован таким образом, чтобы поддерживать балансировку оси тангажа во время полета при изменении скорости или при сжигании топлива и перемещении центра тяжести . Этими регулировками управляет автопилот, когда он включен, или пилот-человек, если самолет управляется вручную. Регулируемые стабилизаторы — это не то же самое, что стабилизаторы: стабилизатор управляется штурвалом или ручкой управления пилота, тогда как регулируемый стабилизатор управляется системой триммирования.

В Боинге 737 регулируемая система триммирования стабилизатора приводится в действие домкратом с электрическим приводом . [9]

Одним из примеров авиалайнера с настоящим стабилизатором, используемым для управления полетом, является Lockheed L-1011 .

Рекомендации

  1. ^ Роскам, Проектирование самолета , часть III, Схема оперения, Продольные соображения.
  2. ^ abcde Abzug, Малкольм Дж.; Ларраби, Э. Юджин (23 сентября 2002 г.). Стабильность и управление самолетом: история технологий, сделавших авиацию возможной. Издательство Кембриджского университета. п. 78. ИСБН 978-1-107-32019-2. Проверено 17 октября 2022 г. Цельноподвижное оперение стало интересным... когда теория высоких чисел Маха и испытания в трансзвуковой аэродинамической трубе выявили плохую работу обычных органов управления закрылков.
  3. ^ Дэролл Стинтон, Конструкция самолета , Поверхности управления, с. 447 и 449: «...для изменения размера выступа, передаточного числа и положения шарнира стабилизатора нейтральную точку без прилипания можно изменять почти по желанию.
  4. ^ Филлипс, Уильям Хьюитт (ноябрь 1998 г.). «6. Проблемы, возникшие в результате событий военного времени». Путешествие в авиационные исследования: карьера в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли. Бюро истории НАСА . Проверено 17 октября 2022 г. выступ на цельноповоротном хвостовом оперении заменен с сервоприводного на зубчато-дебалансировочный . При таком расположении силы управления были аналогичны таковым на обычном самолете.
  5. ^ Браун, Эрик. Крылья на моем рукаве . Лондон: Вайденфельд и Николсон, 2006. ISBN 978-0-297-84565-2 . 
  6. ^ Испытательный полет на высокой скорости, Йегер, Аэронавигационный журнал, декабрь 1956 г., стр.788.
  7. ^ Хоернер, Гидродинамический подъемник , о XP-55, стр. 11-29, Вклад в стабильность: «Стабилизация в любой конфигурации «утка» может быть достигнута только за счет крыла».
  8. ^ Летчик-испытатель, под редакцией Шмидта, Mach 2 Books, 1997, стр.50.
  9. ^ Федеральный реестр. Управление Федерального реестра, Национальная служба архивов и документации, Управление общих служб. Июль 1978 г. с. 32404 . Проверено 18 октября 2022 г.

Внешние ссылки