Сбалансированный руль направления - Balanced rudder

Различные типы руля направления: 1, обычный руль направления; 2 - подвесной руль направления; 3 - перебалансированный руль направления; 4 - сбалансированный руль направления; 5, неуравновешенный руль направления (линия шарнира показана как ось 'A')

Сбалансированные рули направления используются как на кораблях, так и на самолетах. Оба могут указывать на часть руль поверхность перед шарниром, предназначенная для снижения управляющих нагрузок, необходимых для поворота руля направления. Для самолетов этот метод также может применяться к лифты и элероны; все три поверхности управления самолетом также может быть сбалансированная масса, в основном, чтобы избежать аэродинамический флаттер.

Корабли

А сбалансированный руль направления руль направления, у которого ось вращения руля направления находится за его передней кромкой. Это означает, что когда руль поворачивается, давление воды, вызванное движением судна по воде, действует на носовую часть, создавая силу, которая увеличивает угол отклонения, таким образом противодействуя давлению, действующему на заднюю часть, которое действует на уменьшить угол отклонения. Степень полубаланса является нормальной, чтобы избежать нестабильности руля направления, т. Е. Площадь перед шкворнем меньше, чем за ним. Это позволяет перемещать руль с меньшими усилиями, чем это необходимо при неуравновешенном руле.

Руль С.С. Великобритания

Сбалансированный руль направления был изобретен Исамбард Кингдом Брунель и впервые использован на SS Великобритания, спущенный на воду в 1843 году.^[1]

Самолет

Схема рупорной сбалансирован самолета руля; роговой оттенок бледно-синего цвета

Схема врезки сбалансированного руля направления самолета; Поверхность баланса окрашена в более бледный синий цвет

Рог сбалансированный руль направления de Havilland Mosquito

Рупорный элерон на ATR 72

Массовая балансировка элеронов на Мессершмитт Bf 110

Управление самолетами осложняется их движением в трех измерениях, рыскание, подача и рулон, а не один, но существует аналогичная потребность в уменьшении нагрузок, принимаемых таким же образом, как на корабле, у которого некоторая часть поверхности выступает вперед от его шарнира. Это называется аэродинамическим балансом. Кроме того, поскольку поверхности управления самолета установлены на гибких конструкциях, таких как крылья, они склонны к колебаниям («флаттер»), опасному эффекту, который можно устранить, перенеся центр тяжести (cg) поверхности управления на линию шарнира. . Это называется балансировкой массы.^[2]

Аэродинамическая балансировка

Принцип используется на рули, лифты и элероны, с методами, усовершенствованными с годами. Две иллюстрации рулей самолета, опубликованные Полет Журнал 1920 г.,^[3] иллюстрируют ранние формы, как с изогнутыми ведущий и задние кромки. Оба установлены таким образом, чтобы площадь уравновешивающей поверхности перед шарниром была меньше, чем у руля за рулем. За прошедшие годы были опробованы различные компоновки, как правило, с меньшими площадями баланса / руля направления. Большинство попадает в одну из двух категорий: рог сбалансирован, с небольшими удлинениями рулевых поверхностей перед шарнирными линиями на их концах, или вставка сбалансирована с расширением (ы) поверхности управления в вырезы в их опорной неподвижной поверхности. Элероны Frize используйте вариант последнего баланса, при котором носовая часть восходящей поверхности выступает под крыло, но не наоборот, чтобы обеспечить как балансировку, так и асимметричное сопротивление. Ирвинг сбалансированный элероны не имеют выступов, но используют вызванное отклонением элеронов изменение давления над и под крылом, воспринимаемое через зазор шарнира, для содействия движению.^[2]

Балансировка масс

Колебание возникает, когда управляющая поверхность отклоняется от предполагаемого отклонения. Поскольку элероны расположены на длинных и узких крыльях, которые могут поворачиваться под нагрузкой, их поверхность наиболее подвержена колебаниям. Если центр тяжести находится за шарниром, поверхность может двигаться как маятник и подвергаться принудительному перемещению. простые гармонические колебания с увеличением амплитуды. Добавление балансировочных грузов, которые делают центр тяжести и линию шарнира совпадающими, решает проблему. Эти грузы могут находиться в передней части поверхности или более легкие грузы, прикрепленные снаружи впереди шарнира.^[2]

Рекомендации

Примечания

1. Воан, Адриан (1991) [1991]. Исамбард Кингдом Брунель (2-е изд.). Лондон: Джон Мюррей. п. 160. ISBN  0-7195-4636-2.
2. Справочник по полетам. Лондон: Iliffe & Sons. 1954. С. 66–70.
3. "Авиашоу Олимпия 1920 - Короткие машины". Полет. XII (30): 796. 22 августа 1920 г.

Библиография

Оскар Паркс Британские линкоры ISBN  0-85052-604-3