Plumage ( flygplansfjädrar , missiler ) - en uppsättning aerodynamiska ytor som ger stabilitet, kontrollerbarhet och balans för flygplanet under flygning . Består av horisontell och vertikal fjäderdräkt. Eftersom alla dessa element är placerade i svanssektionen kallas de även för svansen .
Grundläggande krav på fjäderdräkt:
Ger longitudinell stabilitet, kontroll och balans. Den horisontella svansen består av en fast yta - en stabilisator och en hiss som är gångjärn. För svansmonterade flygplan är den horisontella svansen installerad i flygplanets svanssektion - på flygkroppen eller på toppen av kölen (T-format schema).
I " anka " -schemat är fjäderdräkten placerad i näsan på flygplanet framför vingen. Ett kombinerat schema är möjligt när en extra främre svansenhet är installerad på ett flygplan med en svansenhet - ett schema med PGO ( främre horisontell svansenhet ), vilket gör att du kan använda fördelarna med båda dessa scheman. System " svanslös ", " flygande vinge " har ingen horisontell svans.
Den fasta stabilisatorn har vanligtvis en fast installationsvinkel i förhållande till flygplanets längdaxel. Ibland justeras denna vinkel på marken. En sådan stabilisator kallas permuterbar.
På tunga flygplan, för att öka effektiviteten av longitudinell kontroll, kan stabilisatorvinkeln ändras under flygning med en extra drivning, vanligtvis under start och landning, samt för att balansera flygplanet i ett givet flygläge. En sådan stabilisator kallas mobil.
Vid överljudshastigheter sjunker hissens effektivitet kraftigt. Därför, i överljudsflygplan, istället för det klassiska GO-schemat med en hiss, används en kontrollerad stabilisator ( TSPGO ), vars installationsvinkel styrs av piloten med hjälp av den längsgående kontrollspaken eller flygplanets omborddator . Det finns ingen hiss i detta fall.
Ger flygplanets riktningsstabilitet, kontrollerbarhet och balans i förhållande till den vertikala axeln. Den består av en fast yta - en köl och ett roder som är gångjärn .
All-moving VO används mycket sällan (till exempel på Tu-160 ). Effektiviteten hos VO kan ökas genom att installera en gaffel - ett främre inflöde i kölens rot , eller en extra ventral kam . Ett annat sätt är att använda flera (vanligtvis inte fler än två identiska) kölar. En oproportionerligt stor köl, eller två kölar, är ofta ett tecken på ett överljudsflygplan, för att säkerställa riktningsstabilitet vid höga hastigheter.
Formerna på fjäderdräktsytorna bestäms av samma parametrar som vingens form: förlängning, avsmalning, svepvinkel, aerofoil och dess relativa tjocklek. Liksom i fallet med vingen finns trapetsformad, oval, svept och triangulär fjäderdräkt.
Fjäderdräkten bestäms av antalet ytor och deras relativa position. De vanligaste systemen är:
De har en fullständig analogi med vingen , både i sammansättningen och designen av huvudelementen - spetsar , längsgående väggar, stringers , revben och i typen av kraftkretsar. För stabilisatorer används spar-, caisson- och monoblockscheman ganska framgångsrikt , och för kölar används det senare schemat mindre ofta, på grund av vissa designsvårigheter vid överföring av böjmomentet från kölen till flygkroppen. Konturfogen av kölens kraftpaneler med flygkroppen kräver i detta fall installation av ett stort antal kraftramar eller installation på flygkroppen i planet för kraftpanelerna på kölen av kraftfulla vertikala balkar baserade på en mindre antal kraftramar i flygkroppen.
Med stabilisatorer är det möjligt att undvika överföring av böjmoment till flygkroppen om balkarna eller kraftpanelerna på dess vänstra och högra ytor är anslutna till varandra längs den kortaste vägen i dess centrala del. För en svept stabilisator kräver detta en fraktur av de längsgående elementens axel längs sidan av flygkroppen och installation av två förstärkta sidoribbor. Om de längsgående elementen i en sådan stabilisator utan att bryta axlarna når flygplanets symmetriplan, kommer det, förutom de inbyggda kraftribbor som överför vridmoment , ytterligare en kraftribba att krävas i flygplanets symmetriplan.
Utformningen av den kontrollerade stabilisatorn har sina egna egenskaper - se TsPGO
Med tanke på den fullständiga identiteten av rodren och skevrornas utformning och kraftarbete kommer vi i framtiden, för korthetens skull, bara att tala om roderen, även om allt som sägs kommer att vara fullt tillämpligt på skevrorna. Rodrets (och skevroden förstås), som fungerar i böjning och uppfattar nästan all skärkraft, är rodrets huvudkraftelement, som stöds av upphängningsenheternas gångjärnsstöd.
Rodrens huvudbelastning är luftaerodynamisk, vilket uppstår vid balansering, manövrering av flygplanet eller vid flygning i turbulent luft. Genom att uppfatta denna belastning fungerar roderbalken som en kontinuerlig flerlagersbalk. Det speciella med dess arbete är att roderstöden är fixerade på elastiska strukturer, vars deformationer under belastning avsevärt påverkar rorets kraftarbete.
Uppfattningen av rodrets vridmoment tillhandahålls av en sluten hudkontur, som stängs av sidobalkväggen på ställena för utskärningen för monteringsfästena. Det maximala vridmomentet verkar i den sektion av styrhornet som styrstången passar till. Placeringen av hornet (kontrollstången) längs rattens spännvidd kan avsevärt påverka rattens deformation under vridning.
Under flygning, när kontrollytorna avviker, uppstår gångjärnsmoment, vilka balanseras av pilotens ansträngningar på kommandokontrollspakarna. Dessa ansträngningar beror på rodrets dimensioner och avböjningsvinkel, såväl som på hastighetstrycket. På moderna flygplan är kontrollkrafterna för stora, så det är nödvändigt att tillhandahålla speciella medel i utformningen av roderen för att minska gångjärnsmomenten och balansera deras kontrollinsatser. För detta ändamål används aerodynamisk kompensation av rodren, vars essens är att en del av rodrets aerodynamiska krafter skapar ett moment i förhållande till rotationsaxeln, mitt emot huvudgångjärnsmomentet.
Följande typer av aerodynamisk kompensation används mest:
Avböjningsvinklarna och effektiviteten hos en sådan kompensator är proportionella mot roderavböjningsvinklarna, vilket inte alltid är motiverat, eftersom kontrollinsatserna inte bara beror på roderavböjningsvinklarna utan också på hastighetstrycket. Mer perfekt är en fjäderservokompensator, i vilken, på grund av införandet av fjädrar med förspänning i styrkinematik, är avböjningsvinklarna proportionella mot styrinsatserna, vilket bäst passar syftet med servokompensatorn - att minska dessa ansträngningar.
Varje stationärt läge för flygplansflygning utförs som regel med avböjda roder, vilket säkerställer balansering - balansering - av flygplanet i förhållande till dess massacentrum. De krafter som i detta fall uppstår på reglagen i sittbrunnen brukar kallas balansering. För att inte trötta piloten förgäves och rädda honom från dessa onödiga ansträngningar, är en trimmer installerad på varje kontrollyta , vilket gör att du helt kan ta bort balanseringsinsatserna.
Trimmern är strukturellt helt identisk med servokompensatorn och är även gångjärnsupphängd i rattens bakdel, men till skillnad från servokompensatorn har den ytterligare manuell eller elektromekanisk styrning. Piloten, som avleder trimmern i motsatt riktning mot roderavböjningen, uppnår roderbalansen vid en given avböjningsvinkel med noll ansträngning på kommandospaken. I vissa fall används en kombinerad trimmer-servokompensatoryta, som, när drivningen är påslagen, fungerar som en trimmer, och när den är avstängd utför den funktionerna hos en servokompensator.
Det bör tilläggas att trimmern endast kan användas i sådana styrsystem där krafterna på kommandospakarna är direkt relaterade till rattens gångjärnsmoment - mekaniska icke-booster-styrsystem eller system med reversibla boosters. I system med irreversibla boosters - hydrauliska boosters - är naturliga krafter på kontrollytorna mycket små, och för att simulera "mekanisk styrning" för piloten skapas de dessutom av fjäderbelastningsmekanismer och är inte beroende av gångjärnsmomentet för piloten. ratt. I det här fallet är trimmers inte installerade på roderen, och balanserande krafter avlägsnas av speciella enheter - trimningseffektmekanismer installerade i styrledningarna.
En justerbar stabilisator kan fungera som ett annat sätt att balansera ett flygplan i ett stabilt flygläge. Vanligtvis är en sådan stabilisator vridbart monterad på de bakre hårdpunkterna, och de främre noderna är anslutna till en drivenhet, som genom att flytta stabilisatorns nos uppåt eller nedåt ändrar vinkeln på dess installation under flygning. Genom att välja önskad installationsvinkel kan piloten balansera flygplanet med noll gångjärnsmoment på hissen. Samma stabilisator ger också den erforderliga effektiviteten för den longitudinella styrningen av flygplanet under start och landning.
Orsaken till flexural-skevroder och böjroderfladder är deras massobalans i förhållande till gångjärnsaxeln . Typiskt är styrytornas masscentrum placerat bakom rotationsaxeln. Som ett resultat, under böjningsvibrationer av lagerytorna, avleder tröghetskrafterna som appliceras i roderens masscentrum, på grund av deformationer och glapp i styrledningarna, rodren i en viss vinkel, vilket leder till uppkomsten av ytterligare aerodynamiska krafter som ökar böjningsdeformationerna av lagerytorna. Med ökad hastighet ökar svängkrafterna och vid en hastighet som kallas den kritiska fladderhastigheten förstörs strukturen.
Ett radikalt sätt att eliminera denna typ av fladder är att installera balanserande vikter i nosen på roder och skevroder för att flytta deras massacentrum framåt.
100% viktbalansering av rodren, där massans centrum är beläget på rodrets rotationsaxel, säkerställer fullständig eliminering av orsaken till förekomsten och utvecklingen av fladder.
Fjäderdräktens organ under flygning påverkas av fördelade aerodynamiska krafter , vars storlek och distributionslag bestäms av hållfasthetsnormer eller bestäms av nedblåsningar . Fjäderdräktens masströghetskrafter, på grund av sin litenhet, försummas vanligtvis. Med tanke på empennageelementens arbete i uppfattningen av yttre belastningar, i analogi med vingen, bör man skilja mellan det allmänna kraftarbetet hos empennageenheterna som balkar, i vilkas sektioner det finns skjuvkrafter, böjnings- och vridmoment, och det lokala arbetet från luftbelastningen hänförlig till varje sektion av huden med förstärkande element.
Olika fjäderdräktenheter skiljer sig från varandra i syfte och metoder för fästning, vilket introducerar sina egna egenskaper i kraftarbete och påverkar valet av deras strukturella kraftscheman. Den erforderliga effektiviteten hos empennaget säkerställs genom det korrekta valet av formen och placeringen av dess ytor, såväl som de numeriska värdena för parametrarna för dessa ytor. För att undvika skuggning bör fjäderdräktselementen inte falla i spåren av vingen, gondolerna och andra flygplansenheter. Användningen av datorflygsystem har inte mindre effekt på fjäderdräktens effektivitet. Till exempel, innan tillkomsten av tillräckligt avancerade flygplansdatorer ombord, användes V-tail nästan aldrig på grund av dess komplexitet i kontrollen.
En senare uppkomst av en vågkris på fjäderdräkten uppnås genom ökade svepvinklar jämfört med vingen och mindre relativa tjocklekar. Fladder och buffring kan undvikas genom kända åtgärder för att eliminera dessa aeroelastiska fenomen.