Элевон
Элевоны или хвостороны — 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 являющийся частью основного крыла, а представляющий собой отдельную хвостовую поверхность, 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.
Управление самолетом с элевонами осуществляется 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.
Приложения
[ редактировать ]Оперативный самолет
[ редактировать ]
Одним из первых боевых самолетов, использовавших элевоны, был Vulcan , стратегический бомбардировщик Королевских ВВС Avro V-force . 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]
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, что могло произойти во время управляемого спуска корабля обратно на Землю. Всего к задним кромкам треугольного крыла было прикреплено четыре элевона. «Шаттла» Во время полета за пределами атмосферы управление ориентацией 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 повреждения контакта 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 нестабильности, присущей конфигурации летающего крыла. . [11]
Исследовательские программы
[ редактировать ]
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 задач 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 главный недостаток заключается в том, 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.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]Цитаты
[ редактировать ]- ^ Заметки пилота , ч. 1, гл. 10, абз. 1(а).
- ^ Руководство для летного экипажа, ч. 1, гл. 7, абз. 7.
- ^ Руководство для летного экипажа, ч. 1, гл. 7, пункт 70.
- ^ Пикок, Линдси (1986). «Дельта Дарт: Последние истребители века» (PDF) . НАСА . Проверено 30 июля 2020 г.
- ^ Спирман, Лерой (июнь 1984 г.). «Некоторые аэродинамические открытия и соответствующие исследовательские программы NACA/NASA после Второй мировой войны» (PDF) . НАСА .
- ^ Оуэн 2001 , с. 78.
- ^ «HSF – Шаттл» . НАСА. Архивировано из оригинала 10 февраля 2001 года . Проверено 17 июля 2009 г.
- ^ Свитман 2005 , с. 73
- ^ Бедность 2001 , с. 76
- ^ Jump up to: а б Бедность 2001 , стр. 201–202
- ^ Мойр и Сибридж 2008 , с. 397
- ^ Скотт, Уильям Б. (27 ноября 2006 г.), «Morphing Wings» , Aviation Week и Space Technology.
- ^ «FlexSys Inc.: Аэрокосмическая промышленность» . Архивировано из оригинала 16 июня 2011 года . Проверено 26 апреля 2011 г.
- ^ Кота, Шридхар; Осборн, Рассел; Эрвин, Грегори; Марич, Драган; Флик, Питер; Пол, Дональд. «Адаптивное крыло, соответствующее заданию – проектирование, изготовление и летные испытания» (PDF) . Анн-Арбор, Мичиган; Дейтон, Огайо, США: FlexSys Inc., Исследовательская лаборатория ВВС. Архивировано из оригинала (PDF) 22 марта 2012 года . Проверено 26 апреля 2011 г.
- ^ П. Джон (2010). «Программа комплексных промышленных исследований безлопаточных летательных аппаратов (FLAVIR) в авиационной технике» (PDF) . Труды Института инженеров-механиков, Часть G: Журнал аэрокосмической техники . 224 (4). Лондон: Публикации машиностроения: 355–363. дои : 10.1243/09544100JAERO580 . ISSN 0954-4100 . S2CID 56205932 .
- ^ «Витрина БПЛА демонстрирует безлоскутный полет» . БАЕ Системс. 2010. Архивировано из оригинала 7 июля 2011 года . Проверено 22 декабря 2010 г.
- ^ «БПЛА-демон вошел в историю, летая без закрылков» . Metro.co.uk . Лондон: Associated Newspapers Limited. 28 сентября 2010 г.
Библиография
[ редактировать ]- Чудоба, Бернд (2001), Стабильность и управление обычными и нетрадиционными конфигурациями самолетов: общий подход , Стоутон, Висконсин: Книги по запросу, ISBN 978-3-83112-982-9
- Оуэн, Кеннет (2001). Конкорд: История пионера сверхзвуковых технологий . Лондон: Музей науки. ISBN 978-1-900747-42-4 .
- Мойр, Ян; Сибридж, Аллан Г. (2008), Авиационные системы: интеграция механических, электрических и авиационных подсистем , Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-4700-5996-8
- Свитмен, Билл. «Внутри бомбардировщика-невидимки». Зенит Выходные данные, 1999. ISBN 1610606892 .
- Свитман, Билл (2005), Lockheed Stealth , North Branch, Миннесота: Zenith Imprint, ISBN 978-0-7603-1940-6 .
- Руководство для летного экипажа Vulcan B.Mk.2 (AP101B-1902-15). Лондон: Министерство авиации, 1984.