Элевоны или хвостовые опоры — это поверхности управления самолетом , которые объединяют функции руля высоты (используются для управления тангажом) и элерона (используются для управления креном), отсюда и название. Они часто используются на бесхвостых самолетах, таких как летающие крылья . Элевон, который не является частью основного крыла, а вместо этого является отдельной хвостовой поверхностью, является стабилизатором (но стабилизаторы также используются только для управления тангажом, без функции крена, как на самолетах серии Piper Cherokee).
Элевоны устанавливаются с каждой стороны самолета на задней кромке крыла. При перемещении в одном направлении (вверх или вниз) они вызывают приложение силы тангажа (нос вверх или нос вниз) к планеру самолета. При перемещении по-разному (один вверх, один вниз) они вызывают приложение силы крена. Эти силы могут быть применены одновременно путем соответствующего позиционирования элевонов, например, элевоны одного крыла полностью опущены, а элевоны другого крыла частично опущены.
Самолет с элевонами управляется так, как будто пилот все еще имеет в своем распоряжении отдельные поверхности элеронов и руля высоты, управляемые штурвалом или ручкой. Входы двух органов управления смешиваются либо механически, либо электронно, чтобы обеспечить соответствующее положение для каждого элевона.
Одним из первых эксплуатационных самолетов, использовавших элевоны, был Avro Vulcan , стратегический бомбардировщик, эксплуатируемый V-force Королевских ВВС . Первоначальный серийный вариант Vulcan, обозначенный как B.1 , не имел никаких элевонов; вместо этого он использовал расположение четырех внутренних рулей высоты и четырех внешних элеронов вдоль своего треугольного крыла для управления полетом. [1] Vulcan получил элевоны на своем значительно переработанном втором варианте, B.2' ; все рули высоты и элероны были удалены в пользу восьми элевонов. [2] При полете на малых скоростях элевоны работали в тесном взаимодействии с шестью трехпозиционными воздушными тормозами самолета с электрическим приводом . [3]
Еще одним ранним самолетом, использовавшим элевоны, был Convair F-102 Delta Dagger , перехватчик, эксплуатируемый ВВС США . [4] Через несколько лет после появления F-102 компания Convair построила B-58 Hustler , ранний сверхзвуковой бомбардировщик, который также был оснащен элевонами. [5]
_-_53Fi1931_-_cropped.jpg/1280px-02.03.69_1er_vol_de_Concorde_(1969)_-_53Fi1931_-_cropped.jpg)
Возможно, самым знаковым самолетом, оснащенным элевонами, был Aérospatiale / BAC Concorde , британско-французский сверхзвуковой пассажирский авиалайнер . В дополнение к требованию поддержания точного путевого управления при полете на сверхзвуковых скоростях, конструкторы также столкнулись с необходимостью надлежащим образом учитывать значительные силы, которые прикладывались к самолету во время кренов и поворотов, что вызывало скручивание и искажение конструкции самолета. Решение, примененное для обеих этих проблем, заключалось в управлении элевонами; в частности, по мере изменения скорости самолета активное соотношение между внутренними и внешними элевонами значительно корректировалось. Только самые внутренние элевоны, которые прикреплены к самой жесткой области крыльев, были бы активны, когда Concorde летал на высоких скоростях. [6]
Space Shuttle Orbiter был оснащен элевонами, хотя они были работоспособны только во время атмосферного полета, который должен был возникнуть во время управляемого спуска транспортного средства обратно на Землю. Всего было четыре элевона, прикрепленных к задним кромкам его дельта-крыла. Во время полета за пределами атмосферы управление ориентацией Shuttle вместо этого обеспечивалось системой управления реакцией (RCS), которая состояла из 44 компактных жидкотопливных ракетных двигателей, управляемых с помощью сложной системы управления полетом по проводам . [7]
Northrop Grumman B-2 Spirit , большой летающий самолет , эксплуатируемый ВВС США в качестве стратегического бомбардировщика-невидимки , также использовал элевоны в своей системе управления. Northrop решила управлять самолетом с помощью комбинации раздельных тормозных рулей и дифференциальной тяги после оценки различных средств осуществления путевого управления с минимальным нарушением радиолокационного профиля самолета. [8] [9] Четыре пары управляющих поверхностей расположены вдоль задней кромки крыла; в то время как большинство поверхностей используются по всему диапазону полета самолета, внутренние элевоны обычно применяются только при полете на малых скоростях, например, при заходе на посадку. [10] Чтобы избежать потенциального контактного повреждения во время взлета и обеспечить положение тангажа носом вниз, все элевоны остаются опущенными во время взлета, пока не будет достигнута достаточно высокая воздушная скорость. [10] Поверхности самолета B-2 автоматически регулируются и изменяются без участия пилота, эти изменения выполняются сложной четырехканальной компьютерной системой управления полетом самолета , чтобы компенсировать присущую конфигурации летающего крыла нестабильность. [11]
Существует несколько технологических исследований и разработок для интеграции функций систем управления полетом самолета, таких как элероны, рули высоты, элевоны и закрылки, в крылья для выполнения аэродинамической цели с меньшими преимуществами: масса, стоимость, сопротивление, инерция (для более быстрого, более сильного реагирования на управление), сложность (механически проще, меньше движущихся частей или поверхностей, меньше обслуживания) и радиолокационная поверхность рассеяния для скрытности . Однако главный недостаток заключается в том, что когда элевоны синхронно поднимаются, чтобы увеличить тангаж самолета, создавая дополнительную подъемную силу, они уменьшают изгиб или нисходящую кривизну крыла. Изгиб желателен при создании высоких уровней подъемной силы, и поэтому элевоны уменьшают максимальную подъемную силу и эффективность крыла. Они могут использоваться во многих беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и истребителях шестого поколения . Два многообещающих подхода — гибкие крылья и струйная техника.
В гибких крыльях большая часть или вся поверхность крыла может менять форму в полете, чтобы отклонять поток воздуха. X-53 Active Aeroelastic Wing — это проект NASA . Adaptive Compliant Wing — это проект военных и коммерческих целей. [12] [13] [14]
В струйной технике силы в транспортных средствах возникают посредством управления циркуляцией, в котором более крупные и сложные механические части заменяются более мелкими простыми струйными системами (щелями, которые испускают потоки воздуха), где большие силы в жидкостях отводятся меньшими струями или потоками жидкости с перерывами, чтобы изменить направление движения транспортных средств. [15] [16] [17] При таком использовании струйная техника обещает меньшую массу и стоимость (всего лишь вдвое), очень малую инерцию и время отклика, а также простоту.