Оперение - Empennage

Оперение Боинг 747-200

В оперение (/ˌɑːмпɪˈпɑːʒ/ или /ˈɛмпɪпɪdʒ/), также известный как хвостик или хвостовое оперение, представляет собой конструкцию в задней части самолета, которая обеспечивает устойчивость во время полета, подобно перьям на летательном аппарате. стрелка.[1][2][3] Термин происходит от французский язык слово Empenner что означает «опустить стрелу».[4] Большинство самолетов имеют хвостовое оперение с вертикальными и горизонтальными стабилизирующими поверхностями, которые стабилизируют динамика полета из рыскание и подача,[1][2] а также жилье поверхности управления.

Несмотря на эффективные поверхности управления, многие ранние самолеты, не имевшие стабилизирующего оперения, были практически непригодны для эксплуатации. Даже так называемый "бесхвостый самолет "обычно имеют хвостовой плавник (обычно вертикальный стабилизатор ). Самолет тяжелее воздуха без какого-либо оперения (например, Нортроп Б-2 ) встречаются редко и обычно используют профили чья задняя кромка обеспечивает устойчивость по тангажу, а назад стреловидные крылья, часто с двугранный предоставить необходимые рыскание стабильность. В некоторых самолетах со стреловидными крыльями сечение аэродинамического профиля или угол падения могут радикально изменяться по направлению к законцовке.

Структура

Рыскание, тангаж и крен в самолете.

Конструктивно оперение состоит из всего хвостового оперения, включая оперение. хвостовой плавник, то хвостовой оперение и часть фюзеляж к которому они прикреплены.[1][2] На авиалайнере это были бы все поверхности полета и управления за переборка заднего давления.

Передняя (обычно фиксированная) секция хвостовой оперение называется горизонтальный стабилизатор и используется для обеспечения стабильности тангажа. Задняя часть хвостового оперения называется лифт, и является подвижным крыло который управляет изменениями по тангажу, движением носа самолета вверх и вниз. В некоторых самолетах горизонтальный стабилизатор и руль высоты представляют собой одно целое, и для управления тангажом весь блок движется как одно целое. Это известно как стабилизатор или полноценный стабилизатор.[1][2]

В вертикальное оперение имеет фиксированную переднюю часть, называемую вертикальный стабилизатор, используется для управления рысканием, которое представляет собой движение фюзеляжа справа налево от носа самолета. Задняя часть вертикального плавника - это руль, подвижное крыло, которое используется для поворота носа самолета вправо или влево. При использовании в сочетании с элероны, результат - банковский разворот, согласованный поворот, важнейшая характеристика движения самолета.[1][2]

Некоторые самолеты оснащены хвостовым оперением, которое шарнирно поворачивается по двум осям впереди киля и стабилизатора, в конструкции, называемой подвижный хвост. Все оперение поворачивается вертикально для приведения в действие горизонтального стабилизатора и вбок для приведения в действие киля.[5]

Самолет диктофон кабины, регистратор полетных данных и передатчик аварийного локатора (ELT) часто располагаются в оперении, потому что корма самолета обеспечивает лучшую защиту для них при большинстве авиакатастроф.

Отделка

В некоторых самолетах отделка Предусмотрены устройства, устраняющие необходимость для пилота поддерживать постоянное давление на руль высоты или руль направления.[5][6]

Устройство подрезки может быть:

  • а триммер на задней части руля высоты или руля направления, которые действуют для изменения аэродинамической нагрузки на поверхность. Обычно управляется штурвалом кабины или рукояткой.[5][7]
  • ан регулируемый стабилизатор в котором стабилизатор может быть закреплен на лонжероне на шарнирах и с возможностью регулировки поддомкрачивания на несколько градусов вверх или вниз. Обычно управляется рукояткой кабины.[5][8]
  • а тарзанка система дифферента, в которой используется пружина для обеспечения регулируемой предварительной нагрузки в органах управления. Обычно управляется рычагом кабины.[5][6]
  • ан вкладка анти-серво используется для обрезки некоторых лифтов и стабилизаторов, а также для повышения управляемости. Обычно управляется штурвалом кабины или рукояткой.[5]
  • а серво вкладка используется для перемещения основной поверхности управления, а также в качестве триммера. Обычно управляется штурвалом кабины или рукояткой.[5]

Многодвигательные самолеты часто имеют триммеры на руле направления, чтобы уменьшить усилия пилота, необходимые для удержания самолета в прямом направлении в ситуациях асимметричной тяги, например при работе одного двигателя.[7]

Конфигурации хвоста

Конструкции оперения самолета можно в целом классифицировать по конфигурации киля и оперения.

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

Планеры

Основная статья: хвостовой оперение

Оперение состоит из фиксированного горизонтального стабилизатора и подвижного руля высоты. Помимо его план, он характеризуется:

  • Количество хвостовых оперений - от 0 (бесхвостый или утка ) до 3 (Косуля триплан )
  • Расположение хвостового оперения - установлен высоко, посередине или низко на фюзеляже, киле или хвостовой балке.
  • Неподвижные стабилизатор и подвижные поверхности руля высоты или единый комбинированный стабилизатор или летающий хвост.[9] (General Dynamics F-111 Aardvark )

Некоторым локациям присвоены особые названия:

  • Крестообразный хвост - The горизонтальные стабилизаторы расположены посередине вертикального стабилизатора, создавая вид пересекать если смотреть спереди. Крестообразные хвосты часто используются, чтобы не допустить попадания горизонтальных стабилизаторов в след от двигателя, избегая при этом многих недостатков. Т-образный хвост. Примеры включают Хоукер Си Хок и Дуглас А-4 Скайхок.
  • Т-образный хвост - Горизонтальный стабилизатор установлен на верхней части киля, создавая Т-образную форму, если смотреть спереди. Т-образные хвосты защищают стабилизаторы от следа двигателя и обеспечивают лучший контроль по тангажу. У Т-хвостов хороший качество скольжения, и более эффективны на низкоскоростных самолетах. Однако у Т-образного хвоста есть несколько недостатков. С большей вероятностью попадет глубокий стойло, и его труднее оправиться от вращения. По этой причине небольшой вторичный стабилизатор или хвостик может быть установлен ниже, где он будет находиться в открытом воздухе при остановке самолета.[10] Т-образный хвост должен быть сильнее и, следовательно, тяжелее обычного хвоста. Т-образные хвосты также имеют больший размер. радиолокационный разрез. Примеры включают Глостер Джавелин и Макдоннелл Дуглас DC-9.
" "
На фюзеляже		" "
Крестообразный		" "
Т-образный хвост		" "
Летающий хвостовой оперение

Плавники

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

  • Количество плавников - обычно один-два.
  • Расположение килей - на фюзеляже (сверху или снизу), хвостовом оперении, хвостовой балке или крыльях.

Двойные ребра могут быть установлены в различных точках:

" "
Установлен на хвостовой план		" "
Двойная хвостовая балка		" "
Крыло установлено

Необычные конфигурации плавников включают:

" "
Тройные плавники		" "
Брюшной плавник

V, Y и X хвосты

Альтернативой подходу с оперением на хвостовое оперение является V-образный хвост и X-хвост конструкции. Здесь поверхности хвостового оперения расположены под диагональными углами, причем каждая поверхность способствует как тангажу, так и рысканью. Поверхности управления, иногда называемые руль направления, действуют по-разному, чтобы обеспечить управление рысканием (вместо руля направления), и действуют вместе, чтобы обеспечить управление по тангажу (вместо руля высоты).[1]

  • V хвост: V-образный хвост в некоторых ситуациях может быть легче обычного хвостового оперения и иметь меньшее сопротивление, как на Фуга Магистр тренер Нортроп Грумман RQ-4 Global Hawk ДПЛА и Х-37 космический корабль. V-образный хвост может также иметь меньшую радиолокационную сигнатуру. Другие самолеты с V-образным хвостовым оперением включают: Beechcraft Модель 35 Bonanza, и Дэвис DA-2. Небольшую модификацию V-образного хвостового оперения можно найти на Waiex и Monnett Moni называется Y-хвост.
  • Перевернутый V-образный хвост:Беспилотный Хищник использует перевернутый V-образный хвост, как и Lazair и Мини-IMP.
  • Y хвост: V-образное оперение с добавленным нижним вертикальным оперением (обычно используется для защиты кормового винта), так как ЛирАвиа Лир Фанат
  • Х хвост: В Локхид XFV и Convair XFY Pogo оба имели X-образные хвосты, которые были усилены и снабжены колесами на каждой поверхности, так что аппарат мог садиться на хвост, взлетать и садиться вертикально.
" "
V-образный хвост		" "
Перевернутый V-образный хвост		" "
X-хвост

Подвесной хвост

SpaceShipOne в Национальном музее авиации и космонавтики США

Подвесное хвостовое оперение разделено на две части, каждая половина установлена ​​на короткой стреле сразу позади и снаружи каждой законцовки крыла. Он состоит из подвесных горизонтальных стабилизаторов (OHS) и может включать или не включать дополнительные вертикальные стабилизаторы (киль), смонтированные на стреле. В этом положении поверхности хвостового оперения конструктивно взаимодействуют с вихрями законцовки крыла и при тщательном проектировании могут значительно снизить лобовое сопротивление для повышения эффективности без чрезмерного увеличения структурных нагрузок на крыло.[11]

Конфигурация была впервые разработана во время Второй мировой войны компанией Ричард Фогт и Джордж Хааг в Blohm & Voss. В Шкода-Кауба SL6 испытал предложенную систему управления в 1944 г., и после нескольких проектных предложений был получен заказ на Blohm & Voss P 215 всего за несколько недель до окончания войны.[12][13] Подвесной хвост снова появился на Масштабированные композиты SpaceShipOne в 2003 г. и SpaceShipTwo в 2010.[14]

Бесхвостый самолет

Основная статья: Бесхвостый самолет
В DH108 Ласточка

А бесхвостый самолет (довольно часто бесхвостый) традиционно имеет все горизонтальные рули на основной поверхности крыла. Нет горизонтальный стабилизатор - либо хвостовое оперение, либо утка форплан (и у него нет второго крыла в тандем договоренность). «Бесхвостый» тип обычно все еще имеет вертикальный стабилизирующий киль (вертикальный стабилизатор ) и поверхность управления (руль ). Однако, НАСА принял "бесхвостое" описание романа Исследовательский самолет Х-36 с уткой на носу, но без вертикального плавника.[нужна цитата ]

Самой удачной бесхвостой конфигурацией была бесхвостая. дельта, особенно для боевой авиации.[нужна цитата ]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание, п. 194. Авиационные материалы и академики, 1997. ISBN  1-56027-287-2
  2. ^ а б c d е Aviation Publishers Co. Limited, С нуля, п. 10 (27-е исправленное издание) ISBN  0-9690054-9-0
  3. ^ Ассоциация воздушного транспорта (10 ноября 2011 г.). "Справочник авиакомпаний ATA, глава 5: Как летать самолет". Архивировано из оригинал 10 ноября 2011 г.. Получено 5 марта 2013.
  4. ^ «Оперение». Оксфордские словари онлайн. Оксфордские словари. Получено 5 марта 2013.
  5. ^ а б c d е ж г Aviation Publishers Co. Limited, С нуля, п. 14 (27-е исправленное издание) ISBN  0-9690054-9-0
  6. ^ а б Райхманн, Шлем: Летающие планеры, п. 26. Публикации Томпсона, 1980.
  7. ^ а б Транспорт Канады: Руководство по летной подготовке 4-е издание, п. 12. Gage Educational Publishing Company, 1994. ISBN  0-7715-5115-0
  8. ^ Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание, п. 524. Авиационные материалы и академики, 1997. ISBN  1-56027-287-2
  9. ^ Андерсон, Джон Д., Введение в полет, 5 изд, с. 517
  10. ^ Ральф Д. Кимберлин, Летные испытания самолета с неподвижным крылом, AIAA 2003, стр.380.
  11. ^ Курт В. Мюллер; «Анализ конструкции полухвостого самолета» (магистерская диссертация), Высшая военно-морская школа, США, 2002 г.[1]
  12. ^ Зденек Тиц и Ярослав Зазвонил; "Гномы Каубы", Flying Review International, Ноябрь 1965, стр 169-172.
  13. ^ Польманн, Германн. Chronik Eines Flugzeugwerkes 1932-1945. B&V - Blohm & Voss Hamburg - HFB Hamburger Flugzeugbau (на немецком). Мотор Бух Верлаг, 1979 г. ISBN  3-87943-624-X.
  14. ^ Бенджамин Дарренуг; «Конфигурации самолета с подвесными горизонтальными стабилизаторами» (отчет за последний год проекта), Куинсский университет в Белфасте, 14 мая 2004 г.[2]