Horizontální ocas letadla. Stabilizátor letadla

Účinnost ocasu závisí do značné míry na jeho umístění na letadle. Je žádoucí, aby ocasní plocha ve všech režimech letu nespadala do proudové zóny bráněné křídlem, motorovými gondolami, trupem nebo jinými částmi letadla. Velký vliv na účinnost opeření má také vzájemná poloha jeho částí VO a GO.

Za křídlem letadla se vytváří zóna zpomaleného proudění, nazývaná brázda. Rozměry této zóny závisí na rychlosti letu, úhlu náběhu křídla a jeho parametrech. Přesné hranice brázdy jsou určeny na základě aerodynamických zatáček. V souproudém paprsku se výrazně snižují rychlosti, úhly proudění dosahují velkých hodnot a zóna je nasycena víry.

Z těchto důvodů by umístění vodorovného ocasu do brázdy vedlo ke snížení jeho účinnosti (v důsledku snížení rychlosti proudění), zhoršení stabilitních charakteristik (v důsledku velkých úhlů úkosu) a vzniku vibrací při intenzivním vytváření vírů. Při volbě polohy horizontálního ocasu je nutné, aby ve všech režimech letu nezapadal do brázdy.

Obr.4 Obr.5

Horizontální ocas je umístěn buď nad (obr. 4a) nebo pod (obr. 4b) brázdou.

Při volbě polohy vodorovné ocasní plochy je také nutné zajistit její dostatečné odstranění z proudového proudu motorů.

Vzájemná poloha vodorovného a svislého ocasu by měla být taková, aby za letu jedna část ocasu co nejméně stínila druhou. Když letadlo letí ve vysokých úhlech náběhu nebo při klouzání, určitá část svislé ocasní plochy spadne do aerodynamického stínu vodorovné ocasní plochy. Letoun, jehož svislá ocasní plocha a zejména směrové kormidlo jsou silně zastíněny, má špatné charakteristiky vývrtky (z vývrtky se obtížně zotavuje).

Stínování svislého ocasu lze omezit umístěním vodorovného ocasu buď za, před nebo nad vertikální ocas.

Každá z těchto možností má své výhody a nevýhody.

Pokud je vodorovné ocasní rameno správně zvoleno, pak při umístění svislé ocasní plochy před vodorovnou ocasní plochu je nutné zvětšit plochu svislé ocasní plochy, aby byla zajištěna její požadovaná účinnost, což povede ke zvýšení její hmotnosti a odporu a ke zvýšení točivého momentu trupu. Při umístění svislé ocasní plochy za vodorovnou bude nutné zvětšit délku trupu, což způsobí zvýšení hmotnosti trupu a jeho odporu. Při horizontálním umístění

vertikální ocas, konstrukce montáže se stává složitější a zatížení kýlu se zvyšuje.

V současné době na těžké dopravě a osobní letadla s motory namontovanými na pylonech na bocích zadní části trupu se konstrukce T-tail rozšířila.

V tomto případě je horizontální ocas odstraněn z trysky motoru. Mezi výhody takového schématu patří také zvýšení účinnosti vertikálního ocasu (v tomto případě horizontální ocas hraje roli koncové desky) a snížení možnosti jeho zastínění. Velkou nevýhodou tohoto schématu je možnost vstupu letadla do režimu tzv. „deep stall“.

Pokud dojde k překročení přípustných hodnot úhlu náběhu (to se může stát náhodně při silném vertikálním poryvu) a dojde k pádu na křídle, může brázda zakrýt celou vodorovnou ocasní plochu a účinnost kormidla bude nedostatečná.

Pro zvýšení směrové stability a účinnosti vertikální ocasní plochy při vysokých úhlech klouzání jsou na letounech instalovány vidlice a ventrální hřebeny (obr. 6).

Nakonec je na základě výsledků proplachování a následně letových zkoušek rozhodnuto o umístění ocasní plochy na letounu a vzájemné poloze jeho jednotlivých částí.

8.1. Odůvodnění aerodynamického návrhu letadla.

Moderní letadlo je složitý technický systém, jehož prvky, každý jednotlivě i společně, musí mít maximální spolehlivost. Letoun jako celek musí splňovat stanovené požadavky a být vysoce účinný na odpovídající technické úrovni.

Při vývoji projektů pro letadla nové generace, která vstoupí do služby na počátku 21. století, velká důležitost je dána dosažení vysoké technické a ekonomické efektivity. Tato letadla musí mít nejen dobrý výkon v době uvedení do provozu, ale musí mít také potenciál být upravena tak, aby se systematicky zvyšovala účinnost po celou dobu výroby. To je nezbytné pro zajištění implementace nových požadavků a výdobytků technologického pokroku s minimálními náklady.

Při zvažování diagramu osobní letadlo U místních leteckých společností je vhodné prostudovat všechna dříve vytvořená letadla v této třídě.

Rozvoj osobního letectví začal aktivně po druhé světové válce. Od té doby se konstrukce letounů této třídy, postupně procházející změnami, dostala do nejoptimálnější pro dnešní dobu. Ve většině případů se jedná o letoun vyrobený podle běžné aerodynamické konfigurace, jednoplošník. Motory jsou obvykle umístěny pod křídlem (TVD), pod křídlem na pylonech nebo na křídle (TRJ). Ocas je vyroben spíše do tvaru T, někdy do normálního. Část trupu se skládá z kruhových oblouků. Podvozek je vyroben podle schématu s příďovým kolem, hlavní vzpěry jsou často vícekolové a vícenosné, zatahující se buď do prodloužených motorových gondol turbovrtulových motorů (u letadel do hmotnosti cca 20 tun) nebo do trupu vybouleniny.

Typické uspořádání trupu je kokpit v přídi, dlouhá kabina pro cestující.

Odchylka od tohoto zavedeného schématu uspořádání může být způsobena pouze některými speciálními požadavky na letadlo. V jiných případech se při vývoji osobního letadla konstruktéři snaží dodržovat toto konkrétní schéma, protože je prakticky optimální. Níže je uveden důvod použití tohoto schématu.

Použití běžné aerodynamické konstrukce pro dopravní letadla je způsobeno především jejími výhodami:

Dobrá podélná a směrová stabilita. Díky této vlastnosti normální schéma výrazně předčí schémata „kachna“ a „bezocasá“.

Na druhou stranu má toto schéma dostatečnou ovladatelnost pro nemanévrovatelné letadlo. Vzhledem k přítomnosti těchto vlastností v běžné aerodynamické konstrukci je letoun snadno ovladatelný, což umožňuje jeho ovládání pilotům jakékoli kvalifikace. Normální schéma má však následující nevýhody:

Velké ztráty ve vyvážení, které za jinak stejných okolností výrazně snižují kvalitu letadla.

Užitečný hmotnostní výstup normální konstrukce je nižší, protože hmotnost konstrukce je obvykle větší (už jen proto, že „bezocasá“ ocasní plocha nemá vůbec žádnou vodorovnou ocasní plochu, zatímco pro „kachnu“ vytváří kladnou vztlakovou sílu, která funguje jako křídlo, a tedy vyložení křídla, což umožňuje zmenšit jeho plochu).

Vliv zkosení proudění za křídlem na vodorovnou ocasní plochu, i když není tak kritický jako vliv protiletadlového pohonu „kachny“, je však třeba vzít v úvahu, roztažení křídla a horizontální ocas na výšku. Měli byste také vzít v úvahu skutečnost, že letadla vyrobená podle konfigurace „kachna“ a „bezocasá“ vyžadují velké úhly náběhu během vzletu a přistání, což konstrukčně téměř znemožňuje použití šikmých křídel s velkým a středním poměrem stran, protože použití takových křídel a velkých úhlů útoku je způsobeno velmi vysokou výškou podvozku. Z tohoto důvodu používají kachní a bezocasé konstrukce pouze křídla s nízkým poměrem stran, která mají trojúhelníkový, gotický, ogivální nebo půlměsícovitý půdorys. Kvůli nízkému poměru stran mají taková křídla nízkou aerodynamickou kvalitu v podzvukových podmínkách letu. Tyto úvahy určují proveditelnost použití kachních a bezocasých konfigurací na letadlech, jejichž hlavním letovým režimem je let nadzvukovou rychlostí.

Porovnáním všech výhod a nevýhod tří aerodynamických provedení dojdeme k závěru, že na podzvukovém osobním letadle je vhodné použít klasickou aerodynamickou konstrukci.

8.2. Umístění křídla vzhledem k trupu.

U osobních letadel souvisí volba uspořádání křídel vzhledem k trupu především s úvahami o uspořádání. Potřeba volných prostorů uvnitř trupu neumožňuje použití konstrukce středního křídla, protože na jedné straně není možné protáhnout střední část křídla trupem a na druhé straně použití křídla bez středu sekce s konzolami napojenými na silový prstencový rám je z hlediska hmotnosti nerentabilní.

Na rozdíl od středokřídlých letadel konstrukce hornokřídlého a dolnokřídlého nezasahují do vytvoření jednoho nákladového prostoru. Při výběru mezi nimi je upřednostňována konstrukce hornoplošníku, protože navržený letoun bude použit na letištích různých tříd, včetně nezpevněných ranvejí, kde nejsou přístupové rampy. Umožňuje minimalizovat výšku podlahy nad úrovní terénu, což výrazně zjednodušuje a usnadňuje nástup cestujících a nakládání zavazadel vstupními dveřmi-schodištěm.

Z aerodynamického hlediska je hornoplošník výhodný v tom, že umožňuje dosáhnout rozložení oběhu na křídle blízké eliptickému (s konvenčně shodným půdorysem křídla) bez poruchy v oblasti trupu, jako v provedení dolnoplošník a střední křídlo. Navíc skutečnost, že hornoplošník má odolnost proti rušení, i když větší než středoplošník, ale menší než dolnoplošník, umožňuje získat vysoce kvalitní letouny postavené podle této konstrukce. Při nízké poloze křídla táhněte (při rychlostech od M<0,7) больше, чем при среднем и высоком расположении. Ниже приведены поляры для трёх схем расположения крыла на фюзеляже, из которых видно, что
(na
) u dolnoplošníku je větší než u středoplošníku a hornoplošníku (obr. 8.2.1.).

Konstrukce horního křídla má následující nevýhody uspořádání a konstrukce:

Podvozek nelze umístit na křídlo, nebo (u malých letadel) jsou nohy hlavního podvozku objemné a těžké. V tomto případě je podvozek obvykle umístěn na trupu a zatěžuje jej velkými soustředěnými silami.

Při nouzovém přistání má křídlo (zejména pokud jsou na něm instalovány motory) tendenci rozdrtit trup a v něm umístěnou kabinu cestujících. K odstranění tohoto problému je nutné zpevnit konstrukci trupu v oblasti křídla a výrazně jej ztížit.

Při nouzovém přistání na vodě se trup dostane pod hladinu vody, čímž se zkomplikuje nouzová evakuace cestujících a posádky.

8.3. Diagram opeření.

Pro osobní letadla existují dva konkurenční návrhy ocasních ploch: normální a ve tvaru T.

Výkonné brázdy vrtule nepříznivě ovlivňují konvenční nízko uloženou vodorovnou ocasní plochu a mohou za určitých letových podmínek zhoršit stabilitu letadla. Vysoko umístěná horizontální ocasní plocha výrazně zvyšuje stabilitu letadla, protože přesahuje zónu vlivu brázdy. Zároveň se zvyšuje i účinnost kýlu. Konvenční kýl ekvivalentní geometrie by měl plochu o 10 % větší. Vzhledem k tomu, že vysoko nasazená horizontální ocasní plocha má větší vodorovné rameno v důsledku naklonění kýlu dozadu, vytvoření potřebného podélného momentu vyžaduje sílu na rukojeť, která je poloviční než u konvenční horizontální ocasní plochy. Kromě toho T-ocas poskytuje vyšší úroveň pohodlí cestujících, protože snižuje strukturální vibrace způsobené brázděním vrtule. Hmotnost pravidelného ocasu a ocasu ve tvaru T je přibližně stejná.

Použití T-ocasu zvyšuje cenu letadla o méně než 5 % kvůli zvýšeným nákladům na vývoj a výrobu. Výhody tohoto opeření však ospravedlňují jeho použití.

Mezi další výhody ocasu ve tvaru T patří:

Horizontální ocas poskytuje "koncovou desku" pro vertikální ocas, což zvyšuje efektivní prodloužení ploutve. To umožňuje zmenšit plochu vertikálního ocasu a tím odlehčit konstrukci.

Horizontální ocasní plocha je odkloněna mimo oblast, kde je její konstrukce vystavena zvukovým vlnám, což může vytvářet nebezpečí únavového selhání. Zvyšuje se životnost horizontálního ocasu.

8.4. Výběr počtu motorů a jejich umístění.

Potřebný počet motorů pro elektrárnu letadla závisí na řadě faktorů, daných jak určením letadla, tak jeho základními parametry a letovými vlastnostmi.

Hlavní kritéria při výběru počtu motorů v letadle jsou:

Letadlo musí mít požadovaný poměr startovacího tahu k hmotnosti;

Letadlo musí mít dostatečnou spolehlivost a účinnost;

Efektivní tah elektrárny by měl být co nejvyšší;

Relativní náklady na motory by měly být co nejnižší;

Formálním přístupem je možné zajistit požadovaný poměr startovacího tahu k hmotnosti navrženého letounu s libovolným počtem motorů (v závislosti na startovacím tahu jednoho motoru). Při řešení této problematiky je tedy nutné zohlednit i konkrétní účel letadla a požadavky na jeho uspořádání a pohon. Pomoc při výběru počtu motorů může poskytnout studie letadel podobné třídy, která se již používají v leteckých společnostech.

S vývojem osobních letadel pro místní aerolinky nakonec konstruktéři dospěli k optimálnímu počtu motorů u letadel této třídy – dvou motorům. Odmítnutí použít jeden motor je vysvětleno skutečností, že existují velké potíže s jeho uspořádáním a také jeden motor nesplňuje bezpečnost letu. Použití tří a více motorů neoprávněně ztíží a zkomplikuje konstrukci, což bude mít za následek zvýšení nákladů na letoun jako celek a snížení jeho bojové připravenosti.

Při výběru místa pro instalaci motorů bylo zvažováno několik možností jejich umístění. Na základě analýzy bylo zvoleno schéma montáže motorů pod křídlo. Výhody tohoto schématu jsou:

Křídlo je za letu odlehčováno motory, což umožňuje snížit jeho hmotnost o 10... 15%

S touto konstrukcí řídicího systému se zvyšuje kritická rychlost flutteru - motory fungují jako anti-flutter balancery a posouvají CM sekcí křídla dopředu.

Křídlo je možné spolehlivě izolovat od motorů pomocí protipožárních bariér.

Foukání mechanizace křídla proudem z vrtulí zvyšuje její účinnost.

Nevýhody schématu zahrnují:

Velké točivé momenty při výpadku jednoho motoru za letu. - Motory umístěné daleko od země jsou náročnější na údržbu.

Dnes se na nemanévrovatelných podzvukových letadlech používají dva typy motorů – divadelní motory a turboventilátorové motory. Při výběru typu motoru je rozhodující cestovní rychlost. Je výhodné používat divadelní motory při rychlostech letu odpovídajících M = 0,45...0,7 (obr. 8.4.2.). V tomto rozsahu otáček je mnohem hospodárnější než turbodmychadlový motor (měrná spotřeba paliva je 1,5krát nižší). Použití turbovrtulového motoru při otáčkách odpovídajících M = 0,7...0,9 je nerentabilní, protože má nedostatečný měrný výkon a zvýšenou hladinu hluku a vibrací na letadle.

S přihlédnutím ke všem výše uvedeným skutečnostem a na základě výchozích dat pro navržený letoun volíme systém řízení ve prospěch divadla.

8.5. Výsledky analýzy.

Výše uvedená analýza ukazuje, že pro osobní letadlo na krátké vzdálenosti jsou použitelná dvě hlavní schémata (obr. 8.5.1.).

Schéma 1: Nízkoplošný letoun s nízko uloženým hlavním motorem, motory v křídle a podvozkem umístěným v motorových gondolách.

Schéma 2: Hornoplošník s ocasem ve tvaru T, motory pod křídlem a podvozkem umístěným v gondolách na trupu.

Z hlediska provozu, aerodynamiky a ekonomiky je pro tento typ letadla nejvýnosnější druhé schéma (tab. 8.5.1.).

Tabulka 8.5.1.

	Možnosti
	Podle umístění motorů.	Při umístění motoru na křídle jsou listy vrtule blízko povrchu země, což neumožňuje provoz na nezpevněných drahách.	Umístění motoru pod křídlem zajišťuje potřebnou vzdálenost listů vrtule vůči zemi.
	Podle umístění motorů.	Pro servis motoru musíte vylézt na křídlo.	Pro servis motoru musíte použít schůdky.
	Podle umístění podvozku.	Vzpěra hlavního podvozku má díky vysoké výšce velkou hmotnost.	Nižší výška hlavního podvozku umožňuje snížit jeho hmotnost.
	Podle umístění podlahy.	Vysoká podlaha ztěžuje cestujícím nastupování a vystupování bez použití nájezdových ramp.	Nízká podlaha a dveře uličky usnadňují cestujícím nastupování a nakládání příručních zavazadel.
	Podle typu opeření.	Celkové rozměry ocasní plochy znesnadňují umístění letounu do hangárů, ale nízko uložená GO se snadněji udržuje.	Vzhledem k menším rozměrům VO nečiní problémy s umístěním v hangárech, ale stabilizátor ve tvaru T je náročnější na údržbu.

8.6. Statistiky dříve vytvořených letadel této třídy.

Co víme o leteckém stabilizátoru? Většina lidí jen pokrčí rameny. Ti, kteří ve škole milovali fyziku, možná dokážou říct pár slov, ale na tuto otázku budou samozřejmě s největší pravděpodobností schopni odpovědět odborníci. Přitom se jedná o velmi důležitou součást, bez které je let prakticky nemožný.

Základní konstrukce letadla

Pokud požádáte několik dospělých, aby nakreslili dopravní letadlo, obrázky budou přibližně stejné a budou se lišit pouze v detailech. Uspořádání letadla bude s největší pravděpodobností vypadat takto: kokpit, křídla, trup, interiér a tzv. ocas. Někdo bude kreslit okénka a někdo na ně zapomene, možná mu budou chybět další maličkosti. Možná, že umělci ani nebudou schopni odpovědět, proč jsou určité detaily potřeba, prostě o tom nepřemýšlíme, ačkoli letadla vídáme poměrně často, jak naživo, tak na obrázcích, ve filmech i jen v televizi. A to je ve skutečnosti základní konstrukce letadla - zbytek jsou ve srovnání s maličkostmi. Trup a křídla vlastně slouží ke zvednutí dopravního letadla do vzduchu, pilotní kabina slouží k ovládání a kabina obsahuje cestující nebo náklad. No a co ta ocasní jednotka, k čemu to je? Ne pro krásu, že?

Ocas

Kdo řídí auto, dobře ví, jak jít do strany: stačí otočit volantem, po kterém se kola budou pohybovat. Ale letadlo je úplně jiná věc, protože ve vzduchu nejsou žádné silnice a k jeho ovládání jsou potřeba nějaké další mechanismy. Zde přichází na řadu čistá věda: létající auto je vystaveno velkému množství různých sil a ty, které jsou užitečné, jsou zesíleny, zatímco jiné jsou minimalizovány, což vede k dosažení určité rovnováhy.

Pravděpodobně téměř každý, kdo ve svém životě viděl dopravní letadlo, věnoval pozornost složité struktuře v jeho ocasní části - ocasu. Právě tato relativně malá část, kupodivu, ovládá celý tento gigantický stroj a nutí jej nejen zatáčet, ale také nabírat nebo ztrácet výšku. Skládá se ze dvou částí: vertikální a horizontální, které jsou zase rozděleny na dvě. K dispozici jsou také dva volanty: jeden slouží k nastavení směru pohybu a druhý - výška. Navíc je zde díl, se kterým je dosaženo podélné stability dopravního letadla.

Mimochodem, stabilizátor letadla může být umístěn nejen v jeho zadní části. Ale o tom trochu později.

Stabilizátor

Moderní konstrukce letadla obsahuje mnoho dílů nezbytných pro udržení bezpečného stavu dopravního letadla a jeho cestujících ve všech fázích letu. A možná tím hlavním je stabilizátor umístěný v zadní části konstrukce. Jde vlastně jen o lištu, a tak je až s podivem, jak tak relativně malá část může nějakým způsobem ovlivnit pohyb obrovského dopravního letadla. Ale je to opravdu velmi důležité - když se tato část porouchá, let může skončit velmi tragicky. Například podle oficiální verze to byl stabilizátor letadla, který způsobil nedávnou havárii osobního letadla Boeing v Rostově na Donu. Podle mezinárodních expertů nesoulad v jednání pilotů a chyba jednoho z nich spustily jednu z částí ocasu a posunuly stabilizátor do polohy charakteristické pro střemhlavý let. Posádka prostě nebyla schopná udělat nic, aby střetu zabránila. Naštěstí výroba letadel nestojí na místě a každý další let poskytuje stále méně prostoru pro lidský faktor.

Funkce

Jak již název napovídá, stabilizátor letadla slouží k řízení jeho pohybu. Tím, že kompenzuje a tlumí některé špičky a vibrace, zajišťuje hladší a bezpečnější let. Vzhledem k tomu, že k odchylkám dochází ve vertikální i horizontální ose, je stabilizátor řízen také ve dvou směrech - proto se skládá ze dvou částí. Mohou mít velmi odlišný design v závislosti na typu a účelu letadla, ale v každém případě jsou přítomny na jakémkoli moderním letadle.

Horizontální část

Zodpovídá za vertikální vyvážení, které zabraňuje tomu, aby auto co chvíli „uklouzlo“, a skládá se ze dvou hlavních částí. První z nich je pevná plocha, která je ve skutečnosti výškovým stabilizátorem letadla. K této části je na závěsu připevněna druhá část - volant, která zajišťuje ovládání.

V normální aerodynamické konstrukci je horizontální stabilizátor umístěn v ocasní části. Existují však i provedení, kdy je umístěno před křídlem nebo jsou dva – vpředu a vzadu. Existují také takzvané „bezocasé“ nebo „létající křídla“, které nemají vůbec žádnou vodorovnou ocasní plochu.

Vertikální část

Tato část poskytuje letadlu směrovou stabilitu za letu a zabraňuje jeho kývání ze strany na stranu. Jedná se rovněž o kompozitní konstrukci, jejíž součástí je pevný svislý stabilizátor letadla, neboli ploutev, a také směrovka na závěsu.

Tato část, stejně jako křídlo, může mít v závislosti na účelu a požadovaných vlastnostech velmi odlišný tvar. Různorodosti je také dosaženo díky rozdílům ve vzájemné poloze všech povrchů a přidáním dalších částí, jako je foril nebo ventrální hřeben.

Tvar a pohyblivost

Snad nejpopulárnější je nyní v civilním letectví ocasní plocha ve tvaru T, ve které je vodorovná část umístěna na konci ploutve. Existují však i některé další.

Nějakou dobu se používal ocas ve tvaru V, ve kterém obě části současně vykonávaly funkce horizontální i vertikální části. Obtížné řízení a relativně malá efektivita zabránily rozšíření této varianty.

Kromě toho jsou zde umístěny svislé ocasní plochy, jejichž části mohou být umístěny po stranách trupu a dokonce i na křídlech.

Pokud jde o mobilitu, obvykle jsou stabilizační plochy pevně fixovány vůči karosérii. Existují však variace, zejména pokud jde o horizontální ocasy.

Pokud můžete změnit úhel vzhledem k podélné ose na zemi, tento typ stabilizátoru se nazývá nastavitelný. Pokud lze stabilizátor letadla ovládat ve vzduchu, bude pohyblivý. To je typické pro těžká dopravní letadla, která vyžadují dodatečné vyvážení. Konečně nadzvuková letadla používají pohyblivý stabilizátor letadla, který zároveň slouží jako výškovka.

0

Nosné plochy určené k zajištění stability, ovladatelnosti a vyvážení letadla se nazývají ocasní plochy.

Zajištění podélného vyvážení, stability a ovladatelnosti konvenčního letadla se provádí horizontální ocasní plochou; vyvážení dráhy, stabilita a ovladatelnost - vertikální; vyvažování a řízení letadla vzhledem k podélné ose se provádí pomocí křidélek nebo naklápěcích kormidel, která představují určitou část ocasní části křídla. Ocas se obvykle skládá z pevných ploch, které slouží k zajištění rovnováhy (vyvážení) a stability, a pohyblivých ploch, jejichž vychýlením vznikají aerodynamické momenty zajišťující rovnováhu (vyvážení) a řízení letu. Pevná část horizontálního ocasu se nazývá stabilizátor a vertikální ocas se nazývá kýl.

Výškovka, obvykle sestávající ze dvou polovin, je zavěšena na stabilizátoru a směrovka je připevněna ke kýlu (obr. 57).

Na Obr. Obrázek 57 ukazuje princip fungování ocasu při vychýlení volantu. Ocas (v posuzovaném případě horizontální) je obtékán proudem vzduchu pod určitým úhlem náběhu α g.o, který se nerovná nule.

Na ocase proto vzniká aerodynamická síla R g.o, která díky velkému ramenu vůči těžišti letadla vytváří moment, který vyrovnává celkový moment od křídla, tahu motoru a trupu. Okamžik ocasu tedy vyrovnává letadlo. Vychýlením kormidla jedním nebo druhým směrem můžete změnit nejen velikost, ale i směr momentu a tím způsobit rotaci letadla vůči příčné ose, tedy ovládat letadlo. Moment vzhledem k ose otáčení volantu, vznikající působením aerodynamické síly R p na něj, se obvykle nazývá kloubový moment a označuje se M w = R p a.

Velikost závěsného momentu závisí na rychlosti letu (Machovo číslo), úhlech náběhu a bočního skluzu, úhlu vychýlení kormidla, umístění závěsů závěsu a rozměrech kormidla. Při vychylování ovládacích pák musí pilot vyvinout určitou sílu, aby překonal závěsný moment.

Udržení síly potřebné k vychýlení kormidla přijatelné pro pilota je dosaženo použitím aerodynamické kompenzace, o které bude řeč níže.

Efektivitu kormidel lze posoudit změnou hodnot podélného momentu, klopného a klopného momentu při vychýlení příslušného kormidla o jeden stupeň. Při nízkých rychlostech letu závisí účinnost kormidel jen málo na rychlosti letu (Machovo číslo). Při vysokých rychlostech letu však stlačitelnost vzduchu a také elastické deformace konstrukce znatelně snižují účinnost kormidel. Snížení účinnosti směrového kormidla při vysokých transsonických rychlostech je způsobeno především pružným zkroucením stabilizátoru, ploutve a křídla, které snižuje celkový nárůst vztlakové síly profilu od vychýlení kormidla (viz obr. 57).

Míra pružného zkroucení profilu při vychýlení volantu závisí na velikosti aerodynamického momentu působícího na profil (vzhledem ke středu tuhosti profilu), jakož i na tuhosti samotné konstrukce.

Malá relativní tloušťka ocasu vysokorychlostních letadel, což znamená nízkou tuhost, může způsobit jevy zpětného řízení.

Pokles účinnosti kormidel při obtékání nadzvukovou rychlostí je způsoben jinými důvody. Při nadzvukovém proudění vzniká dodatečná vztlaková síla při vychýlení kormidla pouze na kormidle, pevná část ocasní plochy (ploutev, stabilizátor) se na vytváření dodatečné aerodynamické síly nepodílí. Pro získání dostatečné míry ovladatelnosti je tedy nutné větší vychýlení volantu nebo zvětšení plochy vychýlené plochy. K tomuto účelu je na nadzvukových letounech instalován pohyblivý řízený stabilizátor, který nemá výškovku. Totéž platí pro vertikální ocas. Na nadzvukových letounech je možné použít otočnou ploutev bez kormidla.

Změna směru letu se dosáhne otočením stabilizátoru a ploutve. Úhly vychýlení stabilizátoru a ploutve jsou podstatně menší než úhly vychýlení odpovídajících kormidel. Vychylování neřízených ploch se provádí pomocí nevratných samobrzdicích hydraulických nebo elektrických silových zařízení. Bezkormidlové ocasní plochy poskytuje efektivní ovládání a vyvažování letadla v širokém rozsahu rychlostí, od nízkých podzvukových až po vysoce nadzvukové, a také v širokém rozsahu zarovnání.

Křidélka (naklápěcí kormidla) jsou umístěna na konci křídla (obr. 58). Principem činnosti křidélek je přerozdělení aerodynamického zatížení po rozpětí křídla. Pokud se např. levé křidélko vychyluje dolů a pravé nahoru, pak vztlak levé poloviny křídla vzroste a pravé se zmenší. V důsledku toho se objeví moment, který nakloní rovinu. U nadzvukových letadel je obtížné zajistit dostatečnou účinnost naklápěcích kormidel. Malá tloušťka křídla a zejména jeho koncové části vedou k tomu, že při vychýlení křidélek se křídlo stáčí do opačného směru, než je výchylka křidélek. To dramaticky snižuje jejich účinnost. Zvýšení tuhosti sekcí špičky křídla vede ke zvýšení hmotnosti konstrukce, což je nežádoucí.

V poslední době se objevují letadla s tzv. vnitřními křidélky (obr. 58, b). Pokud jsou konvenční (obr. 58, a) křidélka instalována podél konce křídla, pak jsou vnitřní křidélka umístěna blíže k trupu. Při stejné ploše křidélek se vlivem poklesu ramene vůči podélné ose letounu snižuje účinnost vnitřních křidélek při letu nízkou rychlostí. Při vysokých rychlostech letu jsou však vnitřní křidélka účinnější. Je možná současná instalace vnějších a vnitřních křidélek. V tomto případě se při létání nízkou rychlostí používají vnější křidélka a při vysokých rychlostech vnitřní křidélka. Vnitřní křidélka lze použít jako vztlakové klapky při vzletu a přistání.

Křidélka, zabírající poměrně velký podíl rozpětí křídla, způsobují potíže s umístěním mechanizace křídla po celém rozpětí, v důsledku čehož je její účinnost snížena. Touha zvýšit efektivitu mechanizačních nástrojů vedla k vytvoření interceptorů. Spoiler je malá plochá nebo mírně zakřivená deska umístěná podél rozpětí křídla, která je během letu skryta v křídle. Při použití se spoiler rozprostírá nahoru z levé nebo pravé poloviny křídla, přibližně kolmo k povrchu křídla, a způsobuje narušení proudění vzduchu, což vede ke změně vztlaku a naklánění letadla. Spoiler obvykle pracuje ve spojení s křidélkem a zasahuje na část křídla, na které se křidélko vychyluje nahoru.

Účinek spoileru se tedy sečte s účinkem křidélka. Použití spoilerů umožňuje zmenšit délku křidélek a tím zvětšit rozpětí vztlakových klapek a tím zvýšit efektivitu mechanizace křídla.

U některých letadel se spoilery používají jako brzdicí klapky a v tomto případě jsou současně vychylovány nahoru na obou částech křídla až po přistání letadla nebo při přerušeném vzletu. U jiných letadel se spoilery prodlužují pro brzdění určité části plné dráhy a zbytek dráhy lze použít pro boční ovládání. Výška plně vysunutého spoileru je 5-10 % tětivy křídla a délka je 10-35 % poloviny rozpětí. Pro udržení větší plynulosti obtékání křídla a snížení odporu při přetažení jsou spoilery někdy vyrobeny ne souvislé podél rozpětí, ale ve tvaru hřebene. Účinnost takových přerušovačů je o něco menší než u pevných, ale v důsledku zeslabení jevů pádů se snižuje doprovodné třesení křídla a ocasu.

Použitá literatura: "Základy letectví" autoři: G.A. Nikitin, E.A. Bakanov

Stáhnout abstrakt: Nemáte přístup ke stahování souborů z našeho serveru.