Подвесной хвост - Outboard tail

SpaceShipOne в Национальном музее авиации и космонавтики США

An подвесной хвост это тип хвоста самолета или оперение который разделен на две части, каждая половина установлена ​​на короткой стреле сразу позади и снаружи каждого конца крыла. Он включает подвесные горизонтальные стабилизаторы (OHS) и может включать или не включать дополнительные смонтированные на стреле вертикальные стабилизаторы (плавники). Дизайн OHS иногда описывается как форма бесхвостый самолет.

Внешние поверхности хвостового оперения расположены так, что они конструктивно взаимодействуют с вихрями законцовки крыла, что значительно снижает сопротивление, не вызывая чрезмерных структурных трудностей или проблем с управлением.

Характеристики

Подвесной хвост

Подвесное оперение расположено за пределами законцовок основных крыльев. Хотя иногда описывается как бесхвостый конфигурация подвесного хвостового оперения отличается от бесхвостого крыла тем, что горизонтальный стабилизатор отделен от основной поверхности крыла, как правило, отведен назад и требует короткой стрелы для его поддержки. Если крыло стреловидное, то стрела может быть очень короткой, и передняя часть хвоста может перекрывать заднюю часть крыла. Хвостовая часть включает внешние горизонтальные стабилизаторы (OHS) и может включать или не включать дополнительные вертикальные стабилизаторы (киль), установленные на стрелу.

Нормальная законцовка крыла создает значительный хвостовой вихрь из-за восходящей струи воздуха, проливающейся вокруг нее снизу и затем движущейся внутрь к области низкого давления над поверхностью крыла. Эти вихри могут уносить значительное количество энергии, увеличивая сопротивление.

В конфигурации подвесного хвостового оперения поверхности хвостового оперения расположены таким образом, что они конструктивно взаимодействуют с восходящей струей за законцовками крыла и, при тщательном проектировании, могут значительно снизить лобовое сопротивление для повышения эффективности без снижения управляемости или чрезмерного увеличения структурных нагрузок на крыло.[1][2]

По сравнению с бесхвостым крылом с такой же стреловидностью, внешнее оперение имеет большее плечо момента, чем если бы оно было прикреплено непосредственно к крылу, в то время как крыло не должно иметь столь резкого поворота назад, чтобы иметь нежелательные побочные эффекты.[3]

Подвесные рули высоты также можно использовать в качестве вспомогательных элеронов, увеличивая эффективную зону управления. Это уменьшает вариацию нагрузки на крыло во время критических маневров, таких как посадка, и позволяет увеличить расчетную нагрузку на крыло. Это, в свою очередь, обеспечивает больший запас прочности при посадке.[3]

Вертикальный хвостовые плавники традиционно обеспечивают курсовую устойчивость и управляемость. В конфигурации с подвесным двигателем они также могут увеличивать поток воздуха и способствовать общей эффективности аналогично крылышки.[4]

История

Модель предлагаемого Blohm & Voss P 208.02

Конфигурация была впервые разработана во время Второй мировой войны немецкими конструкторами. Ричард Фогт и Джордж Хааг в Blohm & Voss. Чтобы протестировать предложенную систему управления, Шкода-Кауба адаптировал V-6 дизайн как SK SL6 в 1944 году.[5]

Затем Blohm & Voss включили дизайн в P 208 Предложение истребителя с толкающим двигателем. Хотя это не было принято, современный анализ показал, что это было бы жизнеспособным.[1] Компания B&V провела серию проектных исследований и представила проектные предложения для подобных истребителей.[6] К ним относятся П 209.01, P 210 и P 212.[7] B&V наконец получила заказ на P 215 всепогодный истребитель всего за несколько недель до окончания войны, поэтому его так и не построили.[8]

В конце 1950-х и начале 1960-х годов принципы работы подвесного хвостового оперения были повторно исследованы НАСА (ранее NACA) в рамках своей исследовательской программы по разработке конфигураций для сверхзвукового полета. Они провели анализы и испытания моделей в аэродинамической трубе как на дозвуковых, так и на сверхзвуковых скоростях.[9][10][11][12][13]

Дальнейшие обширные исследования были проведены Дж. А. К. Кентфилдом и его коллегами из Университет Калгари, Канада, с 1990-х годов.[1]

Берт Рутан в Масштабированные композиты заинтересовался конфигурацией его потенциала в качестве стабилизатора с изменяемой геометрией на космоплане. При входе в атмосферу из космоса хвост будет вращаться вертикально, чтобы стабилизировать самолет, остальная часть оставалась горизонтальной, но падала почти вертикально. Его первый прототип, Масштабированные композиты SpaceShipOne поднялся в воздух в 2003 году.[2] С тех пор он также летал на улучшенном SpaceShipTwo.

Подвесной хвост также рассматривается как естественный партнер для FanWing Концепт и модель были запущены в 2011 году.[14][15]

использованная литература

Заметки

  1. ^ а б c Мюллер (2002)
  2. ^ а б Дарренуг (2004)
  3. ^ а б Pohlmann (1982) с.181
  4. ^ Дж. А. К. Кентфилд; «Поля обтекания хвостовой части самолета с подвесными горизонтальными стабилизаторами», AIAA 2006-860, 44-я встреча и выставка AIAA Aerospace Sciences, 9-12 января 2006 г .: «Аналогичным образом, когда поверхности вертикальных стабилизаторов устанавливаются над опорными балками хвостового оперения, вихревой поток, создаваемый концевыми вихрями основного самолета, приводит к возникновению горизонтальных аэродинамических подъемных сил, действующих, по существу, по направлению к центру самолета. линия, но также наклонена вперед, создавая небольшую тягу, которая имеет тенденцию нейтрализовать индуцированное сопротивление и трение вертикальных поверхностей. Это обычно приводит к небольшой чистой толчке от вертикальных поверхностей ".
  5. ^ Зденек Тиц и Ярослав Зазвонил; "Гномы Каубы", Flying Review International, Ноябрь 1965, стр 169-172.
  6. ^ Польманн (1982)
  7. ^ Дэн Шарп; Люфтваффе: секретные крылья третьего рейха, Mortons, 2017, стр.68-73.
  8. ^ Польманн (1982), стр.193
  9. ^ Уильям С. Слиман; «Предварительное исследование конфигураций самолетов с хвостовыми поверхностями за пределами законцовок крыла», RM L58B06, NACA 1958.[1]
  10. ^ М. Лерой Спирмен и Росс Б. Робинсон; «Аэродинамические характеристики модели самолета с« уткой »и подвесным хвостом при числе Маха 2,01», RM L58B07, NACA, 1958.[2]
  11. ^ Поль Г. Фурнье; "Аэродинамические характеристики модели самолета" утка "и подвесного хвоста на высоких дозвуковых скоростях", TN D-102, NACA 1961.[3]
  12. ^ Алфорд, У. Дж., Младший, Хаммонд, А. Д., и Хендерсон, В. П.: "Характеристики устойчивости модели сверхзвукового транспорта на малых скоростях со смешанным корпусом крыла, дополнительными панелями крыла с регулируемой стреловидностью, внешними поверхностями хвостового оперения и упрощенным подъемом с большой подъемной силой. Устройства », NASA TM X-802, 1963.
  13. ^ Корнелиус Драйвер, М. Лерой Спирмен и Уильям А. Корлетт, «Аэродинамические характеристики при числах Маха от 1,61 до 2,86 сверхзвуковой транспортной модели со смешанным корпусом крыла, вспомогательными панелями крыла с регулируемой стреловидностью, внешними поверхностями хвостового оперения и конструкцией. Число Маха 2,2 », NASA TM-X-817 (1963).
  14. ^ "технологии", FanWing. (получено 5 января 2018 г.): " Разработка OHS (подвесной горизонтальный стабилизатор) Недавно разработанная конфигурация TwinTail, первоначально предложенная бывшим инженером по концепциям BAE Systems Джорджем Сейфангом, позволяет избежать сильного нисходящего потока непосредственно за крылом и использует восходящий поток от вихрей законцовки крыла. Новая конструкция повысила эффективность самолета на 10–15%, а также улучшила устойчивость по тангажу ».
  15. ^ «Июль 2011: FanWing модифицировал TwinTail 2011», Новости, FanWing (получено 5 января 2018 г.): «После двух серий испытаний и анализа в аэродинамической трубе с января по июнь 2011 г. недавно модифицированный прототип TwinTail прошел первые летные испытания 18 июня, а совсем недавно - 16 июля 2011 г.».

Список используемой литературы

  • Бенджамин Дарренуг; «Конфигурации самолета с подвесными горизонтальными стабилизаторами» (отчет за последний год проекта), Куинсский университет в Белфасте, 14 мая 2004 г.[4]
  • Курт В. Мюллер; «Анализ конструкции полухвостого самолета» (магистерская диссертация), Высшая военно-морская школа, США, 2002 г.[5]
  • Польманн, Германн. Chronik Eines Flugzeugwerkes 1932-1945. B&V - Blohm & Voss Hamburg - HFB Hamburger Flugzeugbau (на немецком). Motor Buch Verlag, 2-е впечатление 1982 г. ISBN  3-87943-624-X.