Оперение

Хвостовая часть самолета со стабилизаторами

Оперение самолета Atlas Air Boeing 747-200.

Хвостовое оперение ( / ˌ ɑː m p ɪ ˈ n ɑː ʒ / или / ˈ ɛ m p ɪ n ɪ dʒ / ), также известное как хвостовое оперение или хвостовое оперение , представляет собой конструкцию в задней части самолета, обеспечивающую устойчивость во время полета. , подобно перьям на стреле . ^{[1] [2] [3]} Этот термин происходит от французского глагола empenner , который означает « направлять стрелу». ^[4] Большинство самолетов имеют хвостовое оперение, включающее вертикальные и горизонтальные стабилизирующие поверхности, которые стабилизируют динамику полета по рысканью и тангажу , ^{[1] [2]} , а также поверхности корпуса управления .

Несмотря на эффективные рулевые поверхности, многие ранние самолеты, не имевшие стабилизирующего оперения, были практически непригодны для полета. Даже так называемые « бесхвостые самолеты » обычно имеют хвостовой стабилизатор (обычно вертикальный стабилизатор ). Самолеты тяжелее воздуха без какого-либо оперения (например, Northrop B-2 ) встречаются редко и обычно используют аэродинамические профили специальной формы , задняя кромка которых обеспечивает устойчивость по тангажу, и крылья стреловидности назад , часто с двугранным крылом для обеспечения необходимой устойчивости по рысканью . . У некоторых самолетов со стреловидным крылом сечение профиля или угол падения могут радикально меняться по направлению к законцовке.

Состав

Основные компоненты хвостового оперения самолета.

Конструктивно оперение состоит из всего хвостового оперения, включая хвостовое оперение , хвостовое оперение и часть фюзеляжа , к которой они прикреплены. ^{[1] [2]} На авиалайнере это все летающие и управляющие поверхности за задней гермопереборкой .

Отклоняйтесь от курса, наклоняйте и кренитесь в самолете.

Передняя (обычно фиксированная) часть хвостового оперения называется горизонтальным стабилизатором и используется для обеспечения устойчивости по тангажу. Задняя часть хвостового оперения называется рулем высоты и представляет собой подвижную аэродинамическую часть , которая управляет изменениями угла наклона, то есть движением носа самолета вверх и вниз. В некоторых самолетах горизонтальный стабилизатор и руль высоты представляют собой один блок, и для управления шагом весь блок движется как единое целое. Это известно как стабилизатор или полноповоротный стабилизатор . ^{[1] [2]}

Конструкция вертикального оперения имеет фиксированную переднюю часть, называемую вертикальным стабилизатором , которая используется для управления рысканьем, то есть движением фюзеляжа справа налево, движением носовой части самолета. Задняя часть вертикального киля представляет собой руль направления — подвижный аэродинамический профиль, который используется для поворота носа самолета вправо или влево. При использовании в сочетании с элеронами результатом является скоординированный разворот, важнейшая особенность движения самолета. ^{[1] [2]}

Некоторые самолеты оснащены хвостовым оперением, которое шарнирно шарнирно поворачивается по двум осям перед килем и стабилизатором, что называется подвижным хвостовым оперением . Все хвостовое оперение поворачивается вертикально для приведения в действие горизонтального стабилизатора и вбок для приведения в действие киля. ^[5]

Диктофон в кабине самолета , самописец полетных данных и аварийный приводной передатчик (ELT) часто располагаются в хвостовом оперении, поскольку кормовая часть самолета обеспечивает лучшую защиту от них в большинстве авиакатастроф.

Подрезать

В некоторых самолетах предусмотрены триммерные устройства, позволяющие пилоту избегать постоянного давления на руль высоты или руля направления. ^{[5] [6]}

Устройство обрезки может быть:

• триммер на задней части рулей высоты или руля направления , который изменяет аэродинамическую нагрузку на поверхность. Обычно управляется штурвалом или рукояткой из кабины. ^{[5] [7]}
• регулируемый стабилизатор , к которому стабилизатор может быть прикреплен шарниром к лонжерону и с возможностью регулировки подниматься на несколько градусов по углу наклона вверх или вниз. Обычно управляется рукояткой из кабины. ^{[5] [8]}
• система банджи- триммера, в которой используется пружина для обеспечения регулируемой предварительной нагрузки на органы управления. Обычно управляется рычагом в кабине. ^{[5] [6]}
• анти -сервопривод, используемый для триммирования некоторых рулей высоты и стабилизаторов, а также для увеличения ощущения управляющей силы. Обычно управляется штурвалом или рукояткой из кабины. ^[5]
• язычок сервопривода , используемый для перемещения основной поверхности управления, а также выступающий в качестве триммера. Обычно управляется штурвалом или рукояткой из кабины. ^[5]

Многомоторные самолеты часто имеют триммеры на руле направления, чтобы уменьшить усилия пилота, необходимые для удержания самолета прямо в ситуациях асимметричной тяги, например, при работе с одним двигателем. ^[7]

Конфигурации хвоста

Конструкции оперения самолета можно широко классифицировать в зависимости от конфигурации киля и хвостового оперения.

Общие формы отдельных поверхностей оперения (формы хвостового оперения в плане, профили киля) аналогичны формам крыла в плане .

Хвостовое оперение

Хвостовое оперение состоит из установленного в хвостовом оперении неподвижного горизонтального стабилизатора и подвижного руля высоты. Помимо формы в плане , он характеризуется:

• Конфигурация – бесхвостая или «утка» .
• Расположение хвостового оперения – высоко, средне или низко на фюзеляже, киле или хвостовой балке.
• Неподвижный стабилизатор и подвижные поверхности руля высоты, или одиночный комбинированный стабилизатор , или «[полностью] летающий хвост». ^[9] ( General Dynamics F-111 Aardvark )

Некоторым локациям присвоены особые названия:

• Крестообразный хвост  . Горизонтальные стабилизаторы расположены посередине вертикального стабилизатора, создавая вид креста, если смотреть спереди. Крестообразное хвостовое оперение часто используется для предотвращения попадания горизонтальных стабилизаторов в след двигателя, избегая при этом многих недостатков Т-образного хвостового оперения . Примеры включают Hawker Sea Hawk и Douglas A-4 Skyhawk .
• Т-образное хвостовое оперение  . Горизонтальный стабилизатор установлен на вершине киля, образуя Т-образную форму, если смотреть спереди. Т-образное хвостовое оперение удерживает стабилизаторы от следа двигателя и обеспечивает лучший контроль по тангажу. Т-образное хвостовое оперение имеет хорошее качество планирования и более эффективно на низкоскоростных самолетах. Однако Т-образный хвост имеет ряд недостатков. Более вероятно попадание в глубокий срыв , и труднее восстановиться после вращения. По этой причине небольшой вторичный стабилизатор или хвостовое оперение можно установить ниже, где он будет находиться в открытом воздухе, когда самолет сваливается. ^[10] Т-образное хвостовое оперение должно быть прочнее и, следовательно, тяжелее, чем обычное хвостовое оперение. Т-образные хвостовые оперения также обычно имеют большую радиолокационную эффективность . Примеры включают Gloster Javelin и McDonnell Douglas DC-9 .

плавники

Киль состоит из неподвижного вертикального стабилизатора и руля направления. Помимо профиля , он характеризуется:

• Количество плавников – обычно одно или два.
• Расположение килей – на фюзеляже (сверху или снизу), хвостовом оперении, хвостовой балке или крыле.

Двойные плавники могут быть установлены в различных точках:

• Двойное хвостовое оперение Двойное хвостовое оперение, также называемое H-образным хвостовым оперением , состоит из двух небольших вертикальных стабилизаторов по обе стороны от горизонтального стабилизатора. Примеры включают Антонов Ан-225 «Мрия» , B-25 Mitchell , Avro Lancaster и ERCO Ercoupe .
• Двойная стрела Двойная стрела имеет два фюзеляжа или стрелы с вертикальным стабилизатором на каждом и горизонтальным стабилизатором между ними. Примеры включают P-38 Lightning , de Havilland Vampire , Sadler Vampire и Edgley Optica .
• Среднее крыло установлено на крыле, как на F7U Cutlass , или на законцовках крыла, как на Handley Page Manx и Rutan Long-EZ.

Необычные конфигурации плавников включают в себя:

• Нет киля  – как на McDonnell Douglas X-36 . Эту конфигурацию иногда ошибочно называют «бесхвостой».
• Несколько плавников  - примеры включают Lockheed Constellation (три), Bellanca 14-13 (три) и Northrop Grumman E-2 Hawkeye (четыре).
• Подфюзеляжный киль  – под фюзеляжем. Часто используется в дополнение к обычному килю, как на ( North American X-15 и Dornier Do 335 ).

хвосты V, Y и X

Альтернативой схеме с килем и хвостовым оперением являются конструкции V-образного и X-образного хвостового оперения. Здесь хвостовые поверхности расположены под диагональными углами, причем каждая поверхность влияет как на тангаж, так и на рыскание. Поверхности управления, иногда называемые рулями направления , действуют по-разному, обеспечивая управление рысканьем (вместо руля направления), и действуют вместе, обеспечивая управление по тангажу (вместо руля высоты). ^[1]

• V-образное хвостовое оперение: в некоторых ситуациях V-образное хвостовое оперение может быть легче обычного хвостового оперения и обеспечивать меньшее сопротивление, как на учебно-тренировочном самолете Fouga Magister , ДПЛА Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk и космическом корабле X-37 . V-образное хвостовое оперение также может иметь меньшую радиолокационную заметность. Другие самолеты с V-образным хвостовым оперением включают Beechcraft Model 35 Bonanza и Davis DA-2 . Небольшую модификацию V-образного хвостового оперения можно найти на Waiex и Monnett Moni, которая называется Y-образное хвостовое оперение.
• Перевернутое V-образное хвостовое оперение: беспилотный Predator использует перевернутое V-образное хвостовое оперение, как и Lazair и Mini-IMP .
• Y-образное хвостовое оперение : V-образное хвостовое оперение с добавленным нижним вертикальным килем (обычно используется для защиты кормового гребного винта), как LearAvia Lear Fan.
• X-образное хвостовое оперение: Lockheed XFV имел X-образное хвостовое оперение, которое было усилено и оснащено колесами на каждой поверхности, чтобы корабль мог сидеть на хвосте, взлетать и приземляться вертикально.

Внешний хвост

SpaceShipOne в Национальном музее авиации и космонавтики США

Наружное хвостовое оперение разделено на две части, каждая половина установлена ​​на короткой стреле позади и снаружи каждой законцовки крыла. Он включает подвесные горизонтальные стабилизаторы (OHS) и может включать или не включать дополнительные вертикальные стабилизаторы (кили), установленные на стреле. В таком положении поверхности хвостового оперения конструктивно взаимодействуют с вихрями на законцовках крыла и при тщательном проектировании могут значительно снизить сопротивление для повышения эффективности, не увеличивая при этом чрезмерных структурных нагрузок на крыло. ^[11]

Конфигурация была впервые разработана во время Второй мировой войны Ричардом Фогтом и Джорджем Хаагом в компании Blohm & Voss . Skoda-Kauba SL6 испытала предложенную систему управления в 1944 году, и после нескольких конструктивных предложений заказ на Blohm & Voss P 215 был получен всего за несколько недель до окончания войны. ^{[12] [13]} Внешний хвост снова появился на Scaled Composites SpaceShipOne в 2003 году и SpaceShipTwo в 2010 году ^{. [14]}

Бесхвостый самолет

DH108 Ласточка _

Бесхвостый самолет (часто бесхвостый ) традиционно имеет все горизонтальные поверхности управления на основной поверхности крыла. У него нет горизонтального стабилизатора  - ни хвостового оперения, ни носовой части (и второго крыла, расположенного тандемно ). «Бесхвостый» тип обычно еще имеет вертикальный стабилизирующий киль ( вертикальный стабилизатор ) и поверхность управления ( руль направления ). Однако НАСА приняло описание «бесхвостого» для нового исследовательского самолета X-36 , который имеет носовую часть «утка», но не имеет вертикального киля. ^{[ нужна цитата ]}

Наиболее удачной бесхвостой конфигурацией оказалась бесхвостая дельта , особенно для боевых самолетов. ^{[ нужна цитата ]}

Смотрите также

• Трижет
• S-образный воздуховод
• Хвост-няня

Рекомендации

1. Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , стр. 194. Авиационные материалы и академические науки, 1997. ISBN  1-56027-287-2 .
2. Aviation Publishers Co. Limited, С нуля , стр. 10 (27-е исправленное издание) ISBN 0-9690054-9-0 
3. Ассоциация воздушного транспорта (10 ноября 2011 г.). «Справочник авиакомпании ATA, глава 5: Как летают самолеты». Архивировано из оригинала 10 ноября 2011 года . Проверено 5 марта 2013 г.
4. "Оперение". Оксфордские словари онлайн . Оксфордские словари. Архивировано из оригинала 22 июля 2012 года . Проверено 5 марта 2013 г.
5. Aviation Publishers Co. Limited, С нуля , стр. 14 (27-е исправленное издание) ISBN 0-9690054-9-0 
6. Reichmann, Шлем: Летающие планеры , с. 26. Публикации Томпсона, 1980.
7. Transport Canada : Руководство по летной подготовке, 4-е издание , с. 12. Образовательная издательская компания Gage, 1994. ISBN 0-7715-5115-0. 
8. Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , стр. 524. Авиационные материалы и академические науки, 1997. ISBN 1-56027-287-2 . 
9. Андерсон, Джон Д., Введение в полет , 5-е изд., стр. 517
10. Ральф Д. Кимберлин, Летные испытания самолетов с неподвижным крылом , AIAA 2003, стр.380.
11. Курт В. Мюллер; «Анализ конструкции полубесхвостого самолета» (магистерская диссертация), Военно-морская аспирантура, США, 2002 г. [1]
12. Зденек Титц и Ярослав Зазвонил; «Карлики Каубы», Flying Review International , ноябрь 1965 г., стр. 169–172.
13. Польманн, Герман. Хроник Эйнес Флюгцойгверкес 1932-1945. B&V – Blohm & Voss Hamburg – HFB Hamburger Flugzeugbau (на немецком языке). Motor Buch Verlag, 1979 ISBN 3-87943-624-X . 
14. Бенджамин Дарреног; «Конфигурации самолетов с подвесными горизонтальными стабилизаторами» (отчет о проекте за последний год), Университет Квинса, Белфаст, 14 мая 2004 г. [2]