Элевоны или хвостоны — это поверхности управления самолетом , которые сочетают в себе функции руля высоты (используется для управления по тангажу) и элеронов (используется для управления по крену), отсюда и название. Они часто используются на бесхвостых самолетах, таких как летающие крылья . Элевон не является частью основного крыла, а представляет собой отдельное оперение, является стабилизатором ( но стабилизаторы также используются только для управления по тангажу, без функции крена, как на самолетах серии Piper Cherokee).
Элевоны установлены на каждом борту самолета у задней кромки крыла. При перемещении в одном и том же направлении (вверх или вниз) к планеру будет приложена сила тангажа (нос вверх или вниз). При дифференциальном перемещении (один вверх, другой вниз) они вызывают приложение силы качения. Эти силы могут быть приложены одновременно путем соответствующего расположения элевонов, например, элевоны одного крыла полностью опущены, а элевоны другого крыла частично опущены.
Самолет с элевонами управляется так, как если бы в распоряжении пилота все еще были отдельные поверхности элеронов и руля высоты, управляемые штурвалом или ручкой управления. Входные сигналы двух органов управления смешиваются либо механически, либо электронно, чтобы обеспечить соответствующее положение для каждого элевона.
Одним из первых боевых самолетов , использовавших элевоны, был Avro Vulcan , стратегический бомбардировщик V-force Королевских ВВС . Первоначальный серийный вариант Vulcan, получивший обозначение B.1 , не имел элевонов; вместо этого он использовал четыре внутренних руля высоты и четыре внешних элерона вдоль 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 электроприводом . [3]
Еще одним 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)
Пожалуй, самым знаковым самолетом, оснащенным элевонами, был Aérospatiale / BAC Concorde , британско-французский сверхзвуковой пассажирский авиалайнер . Помимо требования сохранять точное управление по курсу при полете на сверхзвуковых скоростях, конструкторы столкнулись также с необходимостью надлежащего учета значительных сил, которые прикладывались к самолету при кренах и разворотах, вызывая скручивание и искажения конструкции самолета. Решение обеих этих проблем заключалось в управлении элевонами; в частности, по мере изменения скорости самолета соотношение активного соотношения между внутренними и подвесными элевонами значительно корректировалось. Только самые внутренние элевоны, прикрепленные к самой жесткой части крыльев, будут активны, пока Конкорд летит на высоких скоростях. [6]
Орбитальный корабль космического корабля "Шаттл" был оснащен элевонами, хотя они были работоспособны только во время полета в атмосфере, который возникал во время управляемого спуска корабля обратно на Землю. Всего к задним кромкам треугольного крыла было прикреплено четыре элевона. Во время полета за пределами атмосферы управление ориентацией «Шаттла» вместо этого обеспечивалось системой управления реакцией (RCS), которая состояла из 44 компактных жидкостных ракетных двигателей, управляемых с помощью сложной электродистанционной системы управления полетом . [7]
Northrop Grumman B-2 Spirit , большое летающее крыло, эксплуатируемое ВВС США в качестве стратегического стелс-бомбардировщика , также использовало элевоны в своей системе управления. Компания Northrop решила управлять самолетом с помощью комбинации разделенных тормозных рулей и дифференциальной тяги после оценки различных способов осуществления путевого управления с минимальным нарушением радиолокационного профиля самолета. [8] [9] Четыре пары рулей расположены вдоль задней кромки крыла; хотя большинство поверхностей используются во всем диапазоне полета самолета, внутренние элевоны обычно применяются только во время полета на малых скоростях, например, при заходе на посадку. [10] Чтобы избежать потенциального контактного повреждения во время взлета и обеспечить кабрирование с опущенным носом, все элевоны остаются опущенными во время взлета до тех пор, пока не будет достигнута достаточно высокая воздушная скорость. [10] Поверхности полета B-2 автоматически корректируются и перемещаются без вмешательства пилота, причем эти изменения управляются сложной квадруплексной электродистанционной системой управления полетом с компьютерным управлением, чтобы противодействовать присущей полету нестабильности. конфигурация летающего крыла. [11]
Существует несколько технологических исследований и разработок, направленных на интеграцию функций систем управления полетом самолета, таких как элероны, рули высоты, элевоны и закрылки , в крылья для выполнения аэродинамических целей с меньшими преимуществами: масса, стоимость, сопротивление, инерция (для более быстрого и сильного полета). реакция управления), сложность (механически проще, меньше движущихся частей или поверхностей, меньше обслуживания) и радиолокационная эффективность для малозаметности . Однако основным недостатком является то, что когда элевоны движутся вверх синхронно, чтобы увеличить тангаж самолета, создавая дополнительную подъемную силу, они уменьшают развал или кривизну крыла вниз. Развал желателен при создании высокой подъемной силы, поэтому элевоны снижают максимальную подъемную силу и эффективность крыла. Они могут использоваться во многих беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и истребителях шестого поколения . Двумя многообещающими подходами являются гибкие крылья и струйная техника.
В гибких крыльях большая часть или вся поверхность крыла может менять форму в полете, чтобы отклонить поток воздуха. Активное аэроупругое крыло X -53 — разработка НАСА . Адаптивное совместимое крыло — это военная и коммерческая разработка. [12] [13] [14]
В струйной технике силы в транспортных средствах возникают посредством управления циркуляцией, при котором более крупные и сложные механические детали заменяются меньшими и более простыми жидкостными системами (щелями, которые испускают потоки воздуха), где большие силы в жидкостях периодически отклоняются меньшими струями или потоками жидкости, чтобы изменить направление транспортных средств. [15] [16] [17] При таком использовании струйная техника обещает меньшую массу и стоимость (всего вдвое), очень низкую инерцию и время отклика, а также простоту.