Меню

Хвостовое оперение самолета стабилизатор



Стабилизатор (воздухоплавание) — Stabilizer (aeronautics)

Самолета стабилизатор представляет собой аэродинамическая поверхность, как правило , в том числе один или несколько подвижных поверхностей управления , который обеспечивает продольное (шаг) и / или направленной (рыскания) устойчивости и управления. Стабилизатор может иметь фиксированную или регулируемую конструкцию, на которой шарнирно закреплены любые подвижные управляющие поверхности, или сам может быть полностью подвижной поверхностью, такой как стабилизатор . В зависимости от контекста «стабилизатор» может иногда описывать только переднюю часть общей поверхности.

В традиционной конфигурации самолета отдельные вертикальные (киль) и горизонтальные ( хвостовое оперение ) стабилизаторы образуют хвостовое оперение самолета. Другие конструкции оперения, такие как V-образное оперение , имеют стабилизаторы, которые способствуют сочетанию продольной и направленной стабилизации и управления.

Продольная устойчивость и управляемость могут быть достигнуты с помощью других конфигураций крыла, включая утка , тандемное крыло и бесхвостый самолет .

Некоторые типы самолетов стабилизированы электронным управлением полетом ; в этом случае неподвижные и подвижные поверхности, расположенные в любом месте самолета, могут служить в качестве активных демпферов или стабилизаторов движения.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Горизонтальные стабилизаторы
    • 1.1 Взаимодействие крыла со стабилизатором
    • 1.2 Конфигурации горизонтального стабилизатора
      • 1.2.1 Обычное хвостовое оперение
      • 1.2.2 Трехплоскостной самолет
      • 1.2.3 Самолет Canard
      • 1.2.4 Бесхвостый самолет
  • 2 вертикальных стабилизатора
    • 2.1 Бесхвостая направленная стабилизация и управление
  • 3 Комбинированные продольно-путевые стабилизаторы
  • 4 Примечания
  • 5 ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Горизонтальные стабилизаторы

Горизонтальный стабилизатор используется для поддержания продольного баланса или дифферента самолета : он оказывает вертикальное усилие на расстоянии, поэтому сумма моментов тангажа относительно центра тяжести равна нулю. Вертикальная сила, оказываемая стабилизатором, изменяется в зависимости от условий полета, в частности, в зависимости от коэффициента подъемной силы самолета и отклонения закрылков, которые влияют на положение центра давления , а также от положения центра тяжести самолета (который меняется в зависимости от самолета. загрузка и расход топлива). Трансзвуковой полет предъявляет особые требования к горизонтальным стабилизаторам; когда местная скорость воздуха над крылом достигает скорости звука, происходит внезапное движение за центром давления .

Другая роль горизонтального стабилизатора — обеспечение продольной статической устойчивости . Устойчивость можно определить только тогда, когда автомобиль находится в балансировке; это относится к тенденции воздушного судна вернуться в сбалансированное состояние, если оно нарушено. Это поддерживает постоянное положение самолета с неизменным углом тангажа по отношению к воздушному потоку без активного участия пилота. Для обеспечения статической устойчивости самолета с обычным крылом необходимо, чтобы центр тяжести самолета находился впереди центра давления, поэтому стабилизатор, расположенный в задней части самолета, будет создавать подъемную силу в направлении вниз.

Лифта служит для управления осью основного тона; в случае полностью подвижного хвостового оперения вся сборка действует как управляющая поверхность.

Взаимодействие крыла со стабилизатором

Смыв вверх и вниз, связанный с созданием подъемной силы, является источником аэродинамического взаимодействия между крылом и стабилизатором, которое выражается в изменении эффективного угла атаки для каждой поверхности. Влияние крыла на хвост гораздо более значимо, чем противоположный эффект, и его можно смоделировать с помощью теории подъемной линии Прандтля ; однако для точной оценки взаимодействия между несколькими поверхностями требуется компьютерное моделирование или испытания в аэродинамической трубе .

Конфигурации горизонтального стабилизатора

Обычный хвостовой оперение

В традиционной конфигурации горизонтальный стабилизатор представляет собой небольшое горизонтальное оперение или хвостовое оперение, расположенное в задней части самолета. Это самая распространенная конфигурация.

На многих самолетах хвостовое оперение состоит из неподвижной поверхности, снабженной шарнирной задней поверхностью руля высоты . Триммеры могут использоваться для снятия усилия пилота; и наоборот, в некоторых случаях, например, в небольших самолетах с цельноповоротными стабилизаторами , для увеличения этих сил используются фиксаторы сервопривода .

Большинство авиалайнеров и транспортных самолетов имеют большой, медленно движущийся регулируемый хвостовой оперение, которое совмещено с независимо движущимися лифтами. Руль высоты управляется пилотом или автопилотом и в первую очередь служит для изменения положения самолета, в то время как весь узел используется для дифферента (поддержания горизонтального статического равновесия) и стабилизации самолета по оси тангажа.

Читайте также:  Стабилизатор у самолета ту 104

Многие сверхзвуковые самолеты имеют цельноповоротное оперение, также называемое стабилизатором , с регулируемой по всей поверхности.

Трехплавный самолет

Самолеты с тремя поверхностями, такие как Piaggio P.180 Avanti или Scaled Composites Triumph и Catbird , хвостовое оперение является стабилизатором, как у обычных самолетов; передняя планка, называемая форпланом или утком, обеспечивает подъемную силу и служит уравновешивающей поверхностью.

Некоторые более ранние трехплоскостные самолеты, такие как Curtiss AEA June Bug или биплан Voisin 1907 , имели обычную компоновку с дополнительной передней управляющей поверхностью по тангажу, которую называли «лифтом» или иногда «стабилизатором». Не имея рулей высоты, хвостовые части этих самолетов не имели того, что сейчас называют обычными стабилизаторами. Например, Voisin был тандемно-подъемной компоновкой (основное крыло и заднее крыло) с носовой частью, которая не была ни стабилизирующей, ни главным образом подъемной; он назывался « équilibreur » («балансир») и использовался как поверхность для регулировки по тангажу и дифферента.

Самолет Canard

В конфигурации «утка» перед основным крылом располагается небольшое крыло, или носовая часть. Некоторые авторы называют его стабилизатором или отводят только носовой части стабилизирующую роль, хотя, что касается устойчивости по тангажу , носовая часть обычно описывается как дестабилизирующая поверхность, причем основное крыло обеспечивает стабилизирующий момент по тангажу.

В самолетах с естественной неустойчивостью поверхности утка могут использоваться как активная часть системы искусственной устойчивости, и их иногда называют горизонтальными стабилизаторами.

Бесхвостый самолет

У бесхвостого самолета отсутствует отдельный горизонтальный стабилизатор. В бесхвостом самолете горизонтальная стабилизирующая поверхность является частью основного крыла. Продольная устойчивость бесхвостого самолета достигается за счет того, что самолет спроектирован таким образом, чтобы его аэродинамический центр находился позади центра тяжести. Это обычно делается путем изменения конструкции крыла, например , путем изменения угла падения в размахе крыла (направление вымывания или твист ), или с помощью отогнутого развала колес аэродинамических поверхностей.

Вертикальные стабилизаторы

Вертикальный стабилизатор обеспечивает направленную (или поворот вокруг вертикальной оси ) стабильность и обычно содержит неподвижный плавник и подвижный контроль руля направления шарнирно к его задней кромке. Реже шарнир отсутствует, а вся поверхность плавников повернута для обеспечения устойчивости и контроля.

Когда самолет встречает горизонтальный порыв ветра, устойчивость к рысканью заставляет его разворачиваться против ветра, а не в том же направлении.

Геометрия фюзеляжа, гондолы двигателей и вращающиеся винты влияют на поперечную статическую устойчивость и влияют на требуемый размер стабилизатора.

Не все самолеты имеют вертикальный стабилизатор. Вместо этого стреловидность и двугранность крыла могут обеспечить аналогичную степень путевой устойчивости, в то время как управление направлением часто осуществляется за счет увеличения сопротивления на той стороне самолета, к которой он должен быть повернут, либо в виде интерцепторов, либо в виде разделенных элеронов.

Бесхвостая направленная стабилизация и управление

Хотя использование вертикального стабилизатора является наиболее распространенным, можно получить курсовую устойчивость без дискретного вертикального стабилизатора. Это происходит, когда крыло отводится назад, и в некоторых случаях, как, например, на крыле Rogallo, часто используемом для дельтапланов , это означает, что плавник не нужен.

  • Стабилизация. Когда стреловидное крыло вращается по рысканью, стреловидность внешнего крыла уменьшается, что увеличивает сопротивление, в то время как стреловидность внутреннего крыла увеличивается, уменьшая сопротивление. Это изменение распределения сопротивления создает восстанавливающий момент.
  • Контроль. Способ контролировать рыскание — использовать дифференциальное воздушное торможение, чтобы напрямую влиять на сопротивление. Эта техника подходит для электронного управления полетом , как на летающем крыле Northrop Grumman B-2 .
Читайте также:  Стабилизаторы переменного тока типы

Комбинированные продольно-направленные стабилизаторы

На некоторых самолетах горизонтальные и вертикальные стабилизаторы объединены в пару поверхностей, называемых V-образным хвостовым оперением . В этой конструкции два стабилизатора (киль и руль направления) установлены под углом 90–120 ° друг к другу, что дает большую горизонтальную площадь проекции, чем вертикальную, как в большинстве обычных хвостовиков. Движущиеся рулевые поверхности называются рулевыми управлениями . Таким образом, V-образное оперение действует как стабилизатор рыскания и тангажа.

Хотя может показаться, что конфигурация V-образного хвоста может привести к значительному уменьшению смачиваемой области хвоста , она страдает от увеличения сложности управления и срабатывания, а также из-за сложного и вредного аэродинамического взаимодействия между двумя поверхностями. Это часто приводит к увеличению общей площади, что снижает или сводит на нет первоначальную выгоду. Бичкрафт Бонанза самолета свет был первоначально разработан с V-образным хвостовым оперением.

Существуют и другие комбинированные макеты. MQ-1 Общий Atomics Хищник беспилотный летательный аппарат имеет перевернутую V-хвост . Поверхности хвостового оперения Lockheed XFV можно описать как V-образное оперение с поверхностями, проходящими через фюзеляж на противоположную сторону. У ЛирАвиа Лир Фанат был Y- образный хвост . Все спаренные оперения с двугранным углом оперения обеспечат сочетание продольной и направленной стабилизации.

Источник

Стабилизатор

date image2015-05-13
views image2568

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХВОСТОВОГО ОПЕРЕНИЯ

Хвостовое оперение предназначено для обеспечения продольной и путевой устойчивости и управляемости самолета. На самолете Ан-2 применено однокилевое хвостовое оперение с высокорасположенным подкосным стабилизатором и килем, расположенным симметрично продольной оси самолета. Хвостовое оперение состоит из горизонтального и вертикального. К горизонтальному оперению относятся: стабилизатор с двумя штампованными подкосами и руль высоты с триммером. Вертикальное оперение состоит из киля и руля поворота с триммером.

ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ

Стабилизатор

Стабилизатор предназначен для обеспечения продольной устойчивости самолета. Он имеет прямоугольную форму в плане с закругленными краями и постоянный по размаху симметричный профиль, несколько сужающийся на участке законцовки. Крепление стабилизатора к фюзеляжу подкосное. Нагрузка со стабилизатора на фюзеляж передается на верхние узлы шпангоутов №23 и 25 и через подкосы на нижние узлы шпангоута №25. Передача нагрузки на верхние узлы шпангоутов №23 и 25 осуществляется через стыковые узлы и раскос стабилизатора. Стыковые узлы обеспечивают также крепление киля к стабилизатору.

Стабилизатор состоит из двух половин: левой и правой. Конструкция обеих половин стабилизатора аналогична. Каждая и половин стабилизатора состоит из каркаса и полотняной обшивки.

Каркас стабилизатора Каркас каждой половины стабилизатора (рис.4.1) включает в себя два лонжерона швеллерного сечения (поз.1,6), 13 нервюр*(поз.2), два креста лент-расчалок 3, металлическую обшивку, закрывающую носок стабилизатора 5, и законцовку 4.

Лонжероны стабилизатора швеллерного сечения состоят из верхней и нижней полок уголкового профиля и стенки с отбортованными отверстиями для облегчения и придания жесткости.

Рис. 4.1 Каркас половины стабилизатора:

1— задний лонжерон; 2— нервюра; 3— ленты-расчалки; 4— законцовка; 5— металлическая обшивка; 6— передний лонжерон

Стенки лонжеронов изготовлены из листового дюралюминия толщиной 0,6 мм и состоят из двух частей по размаху, стык который проходит по нервюре № 6. Между отверстиями в стенке лонжерона имеются продольные рифты для повышения жесткости.

В концевой части каждого лонжерона к стенке и полкам приклепаны лонжероны законцовки швеллерного сечения из дюралюминия толщиной 0,8 мм, имеющий переменную высоту, соответственно профилю законцовки стабилизатора.

По заднему лонжерону стабилизатора у нервюр № 6 и 10 расположены кронштейны подвески руля высоты. Кронштейны изготовлены из стали ЗОХГСА, установлены на верхней и нижней полках заднего лонжерона стабилизатора и крепятся к ним болтами. У нервюр № 1, 6 и 10 на переднем и заднем лонжеронах установлены штампованный из сплава АК6 стойки с ушками для крепления муфт лент-расчалок.

Читайте также:  Проточка стабилизатора иж ода

На нижних полках лонжеронов у нервюры №6 расположены узлы крепления подкосов стабилизатора. На переднем лонжероне узел выполнен в виде вилки и крепятся к лонжерону двумя болтами. Узлы на заднем лонжероне выполнены заодно с узлами, на которых крепятся качалки подвески руля высоты.

Стыковка половин стабилизатора осуществляется по лонжеронам через накладки.

Нервюры делятся на усиленные и нормальные. Усиленными нервюрами являются № 1, 6 и 10, остальные — нормальными. Они состоят из носка и средней части. Средние части нормальных нервюр — штампованные из дюралюминия Д16АТ толщиной 0,6 мм с отбортованными отверстиями для облегчения и рифтами между ними для повышения жесткости. К верхним бортам нервюр приклепаны профили 2НФ для крепления полотна. Вертикальными бортами нервюры приклепаны к лонжеронам.

* На самолетах до 60-й серии 11 нервюр

Средние части усиленных нервюр, в отличие от нормальных, изготовлены из листового дюралюминия толщиной 1 мм, к бортам которых приклепаны усиливающие профили из того же материала толщиной 1 мм. Усиленные нервюры к лонжеронам приклепаны накладками-кницами.

Носки нервюр— штампованные из дюралюминия толщиной; 0,6 мм и приклепаны к переднему лонжерону. К бортам носков нервюр приклепана металлическая обшивка.

Металлическая обшивка от нервюры № 1 до нервюры № 8 изготовлена из дюралюминия толщиной 1,2 мм, а на участке от нервюры № 8 и до нервюры № 12 —из дюралюминия толщиной 0,8 мм.

Законцовка стабилизатора выполнена из дюралюминиевых листов и состоит из двух частей: лобовой и междулонжеронной. Лобовая часть законцовки сварена из материала АМцП толщиной 0,8 мм с отверстием для облегчения. Междулонжеронная часть законцовки изготовлена из дюралюминия Д16АТ толщиной 0,8 мм и усилена двумя профилями-гнутиками.

Полотняная обшивка стабилизатора аналогична полотняной обшивке крыла. Стабилизатор обтянут полотном марки АМ-93. У нервюр по нижней поверхности имеются дренажные отверстия. Все машинные швы и места крепления полотна к нервюрам оклеены зубчатыми лентами.

Стыковые узлы стабилизатора обеспечивают соединение стабилизатора с фюзеляжем и киля со стабилизатором (рис. 4.2) установлены возле стыка половин стабилизатора. Стабилизатор крепится к шпангоутам № 23 и 25 фюзеляжа четырьмя узлами, расположенными на небольшой базе. Над узлами крепления стабилизатора к фюзеляжу расположены узлы крепления киля к стабилизатору.

Рис. 4.2. Стыковые узлы стабилизатора с фюзеляжем и киля со стабилизатором:

а — узлы крепления стабилизатора к фюзеляжу:

1— передний узел крепления стабилизатора к фюзеляжу; 2— передний узел крепления киля; 3— полка лонжерона; 4— усиливающая стойка; 5— узел на шпангоуте № 23; 6— стыковой болт; 7— задний узел крепления киля; 8— центральная опора руля высоты; 9— усиливающая стойка; 10— задний узел крепления стабилизатора к фюзеляжу; 11— стыковой болт; 12— узел на шпангоуте № 25 фюзеляжа;

б — узел крепления киля к стабилизатору:

1— передний узел лонжерона киля; 2— передний верхний узел на лонжероне стабилизатора; 3— стыковой болт; 4— усиливающая стойка на лонжероне стабилизатора; 5—задний узел

лонжерона киля; 6—обшивка; 7— задний узел крепления киля к стабилизатору

Узлы изготовлены из стали ЗОХГСА и крепятся к полкам лонжеронов стабилизатора болтами диаметром 5 мм. В местах крепления узлов полки усилены стойками, выполненными из сплава АК6, которые также служат и для крепления лент-расчалок.

Геометрические размеры передних и задних стыковых узлов обеспечивают установку стабилизатора под отрицательным углом, равным 1°, к строительной горизонтали самолета.

Источник