Оперение

Хвостовое оперение ( / ˌ ɑː m p ɪ ɑː ˈ n 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 оперение с вертикальными и горизонтальными стабилизирующими поверхностями, которые стабилизируют динамику полета по рысканию 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 по рысканию. устойчивости . У некоторых самолетов со стреловидным крылом сечение профиля или угол падения могут радикально меняться по направлению к законцовке.

Структура

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

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 контролирует изменения тангажа, то есть движение 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, в конструкции, называемой подвижным хвостовым оперением . Все хвостовое оперение поворачивается вертикально для приведения в действие горизонтального стабилизатора и вбок для приведения в действие киля. ^{[ 5 ]}

самолета Диктофон в кабине , 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 ]}
антисервопривод , 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 Муравьед )

Некоторым локациям присвоены особые названия:

Обычное хвостовое оперение . Вертикальный стабилизатор и горизонтальные стабилизаторы установлены в задней части фюзеляжа. Это простейшая конфигурация, которая выполняет все три аспекта функции хвоста: балансировку, устойчивость и контроль. ^{[ 10 ]} Около 60% современных конструкций самолетов ^{[ 10 ]} — и около 80% когда-либо ^{[ 11 ]} — включите этот тип хвоста. Примеры можно найти на самолетах любого размера и назначения, от типов авиации общего назначения, таких как вездесущая Cessna 172, до крупнейших авиалайнеров, когда-либо летавших на борту, таких как Airbus A380 . Примеры такого типа хвостового оперения использовались еще в Блерио VII 1907 года.
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. ^{[ 12 ]} Т-образный хвост должен быть прочнее и, следовательно, тяжелее обычного хвоста. Т-образные хвостовые оперения также обычно имеют большую радиолокационную эффективность . Примеры включают Gloster Javelin и McDonnell Douglas DC-9 .

Фюзеляж установлен

Крестообразный

Т-образный хвост

Летающее хвостовое оперение

до

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 Northrop P-61 Black Widow , P-38 Lightning , de Havilland Sea Vixen , 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.

Установлено хвостовое оперение

Двойная хвостовая балка

Крыло установлено

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 ).

Тройные плавники

Брюшной плавник

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 создавать меньшее сопротивление, как, например, 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.

V-tail

Перевернутый V-образный хвост

X-хвост

Внешний хвост

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 этом положении поверхности хвостового оперения конструктивно взаимодействуют с вихрями на законцовках крыла и при тщательном проектировании могут значительно снизить лобовое сопротивление для повышения эффективности, не увеличивая при этом чрезмерных структурных нагрузок на крыло. ^{[ 13 ]}

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. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} Подвесное хвостовое оперение вновь появилось на кораблях Scaled Composites SpaceShipOne в 2003 году и SpaceShipTwo в 2010 году. ^{[ 16 ]}

Бесхвостый самолет

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» нового исследовательского самолета X-36 , который имеет носовую часть «утка», но не имеет вертикального киля. ^{[ нужна ссылка ]}

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

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , стр. 194. Авиационные материалы и академические науки, 1997. ISBN 1-56027-287-2
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Aviation Publishers Co. Limited, «С нуля» , с. 10 (27-е исправленное издание) ISBN 0-9690054-9-0
^ 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.
^ «Оперение» . Оксфордские словари онлайн . Оксфордские словари. Архивировано из оригинала 22 июля 2012 года . Проверено 5 марта 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Aviation Publishers Co. Limited, «С нуля» , с. 14 (27-е исправленное издание) ISBN 0-9690054-9-0
^ Jump up to: ^а ^б Райхманн, Шлем: летающие планеры , с. 26. Публикации Томпсона, 1980.
^ Jump up to: ^а ^б Транспорт Канады : Руководство по летной подготовке, 4-е издание , с. 12. Образовательная издательская компания Gage, 1994. ISBN 0-7715-5115-0
^ Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , стр. 524. Авиационные материалы и академические науки, 1997. ISBN 1-56027-287-2
^ Андерсон, Джон Д., Введение в полет , 5-е изд., стр. 517
^ Jump up to: ^а ^б Мохаммад Х. Садрей, Проектирование самолетов: подход к системному проектированию , Wiley 2013, стр.289
^ Снорри Гудмундссон, Проектирование самолетов авиации общего назначения: прикладные методы и процедуры , Elsevier Science 2013, стр.483
^ Ральф Д. Кимберлин, Летные испытания самолетов с неподвижным крылом , AIAA 2003, стр.380.
^ Курт В. Мюллер; «Анализ конструкции полубесхвостого самолета» (магистерская диссертация), Военно-морская аспирантура, США, 2002 г. [1] Архивировано 23 ноября 2022 г., в Wayback Machine.
^ Зденек Титц и Ярослав Зазвонил; «Карлики Каубы», Flying Review International , ноябрь 1965 г., стр. 169–172.
^ Польманн, Герман. Летопись авиационного завода 1932-1945 гг. B&V – Blohm & Voss Hamburg – HFB Hamburger Flugzeugbau (на немецком языке). Издательство Motor Book, 1979 г. ISBN 3-87943-624-X .
^ Бенджамин Дарреног; «Конфигурации самолетов с подвесными горизонтальными стабилизаторами» (отчет о проекте за последний год), Университет Квинса, Белфаст, 14 мая 2004 г. [2]

[Crane-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , стр. 194. Авиационные материалы и академические науки, 1997. ISBN 1-56027-287-2

[GroundUp-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Aviation Publishers Co. Limited, «С нуля» , с. 10 (27-е исправленное издание) ISBN 0-9690054-9-0

[airlines-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.

[OxfordEtymology-4] «Оперение» . Оксфордские словари онлайн . Оксфордские словари. Архивировано из оригинала 22 июля 2012 года . Проверено 5 марта 2013 г.

[GroundUp14-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Aviation Publishers Co. Limited, «С нуля» , с. 14 (27-е исправленное издание) ISBN 0-9690054-9-0

[Reichmann-6] Jump up to: ^а ^б Райхманн, Шлем: летающие планеры , с. 26. Публикации Томпсона, 1980.

[T52-14E-7] Jump up to: ^а ^б Транспорт Канады : Руководство по летной подготовке, 4-е издание , с. 12. Образовательная издательская компания Gage, 1994. ISBN 0-7715-5115-0

[Crane524-8] 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

[sadraey289-10] Jump up to: ^а ^б Мохаммад Х. Садрей, Проектирование самолетов: подход к системному проектированию , Wiley 2013, стр.289

[11] Снорри Гудмундссон, Проектирование самолетов авиации общего назначения: прикладные методы и процедуры , Elsevier Science 2013, стр.483

[12] Ральф Д. Кимберлин, Летные испытания самолетов с неподвижным крылом , AIAA 2003, стр.380.

[13] Курт В. Мюллер; «Анализ конструкции полубесхвостого самолета» (магистерская диссертация), Военно-морская аспирантура, США, 2002 г. [1] Архивировано 23 ноября 2022 г., в Wayback Machine.

[14] Зденек Титц и Ярослав Зазвонил; «Карлики Каубы», Flying Review International , ноябрь 1965 г., стр. 169–172.

[15] Польманн, Герман. Летопись авиационного завода 1932-1945 гг. B&V – Blohm & Voss Hamburg – HFB Hamburger Flugzeugbau (на немецком языке). Издательство Motor Book, 1979 г. ISBN 3-87943-624-X .

[16] Бенджамин Дарреног; «Конфигурации самолетов с подвесными горизонтальными стабилизаторами» (отчет о проекте за последний год), Университет Квинса, Белфаст, 14 мая 2004 г. [2]

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

v т и самолета Компоненты и системы
Airframe structure	Aft pressure bulkhead Cabane strut Canopy Crack arrestor Cruciform tail Dope Empennage Fabric covering Fairing Flying wires Former Fuselage Hardpoint Interplane strut Jury strut Leading edge Lift strut Longeron Nacelle Rib Spar Stabilizer Stressed skin Strut T-tail Tailplane Trailing edge Triple tail Twin tail V-tail Vertical stabilizer Wing root Wing tip Wingbox
Flight controls	Aileron Airbrake Artificial feel Autopilot Canard Centre stick Deceleron Dive brake Dual control Electro-hydraulic actuator Elevator Elevon Flaperon Flight control modes Fly-by-wire Gust lock HOTAS Rudder Rudder pedals Servo tab Side-stick Spoiler Spoileron Stabilator Stick pusher Stick shaker Trim tab Wing warping Yaw damper Yoke
Aerodynamic and high-lift devices	Active Aeroelastic Wing Adaptive compliant wing Anti-shock body Blown flap Channel wing Dog-tooth Drag-reducing aerospike Flap Gouge flap Gurney flap Krueger flap Leading-edge cuff Leading-edge droop flap LEX Slats Slot Stall strips Strake Variable-sweep wing Vortex generator Vortilon Wing fence Winglet
Avionic and flight instrument systems	ACAS Air data boom Air data computer Aircraft periscope Airspeed indicator Altimeter Annunciator panel Astrodome Attitude indicator Compass Course deviation indicator EFIS EICAS Flight management system Glass cockpit GPS Head-up display Heading indicator Horizontal situation indicator INS ISIS Multi-function display Pitot–static system Radar altimeter TCAS Transponder Turn and slip indicator Variometer Yaw string
Propulsion controls, devices and fuel systems	Autothrottle Drop tank FADEC Fuel tank Gascolator Inlet cone Intake ramp NACA cowling NACA duct Self-sealing fuel tank Splitter plate Throttle Thrust lever Thrust reversal Townend ring War emergency power Wet wing
Landing and arresting gear	Aircraft tire Arrestor hook Autobrake Conventional landing gear Drogue parachute Landing gear Landing gear extender Oleo strut Tricycle landing gear Tundra tire
Escape systems	Ejection seat Escape crew capsule
Other systems	Aircraft lavatory Auxiliary power unit Bleed air system Deicing boot Emergency oxygen system Environmental control system Flight recorder Hydraulic system Ice protection system In-flight entertainment system Landing lights Navigation light Passenger service unit Ram air turbine