Das horizontale Heck des Flugzeugs. Flugzeugstabilisator

Der Leitwerkswirkungsgrad hängt weitgehend von seiner Position im Flugzeug ab. Es ist wünschenswert, dass in allen Flugmodi das Leitwerk nicht in den Bereich der durch Flügel, Triebwerksgondeln, Rumpf oder andere Teile des Flugzeugs verzögerten Strömung fällt. Auch die relative Position seiner Teile im AO und GO hat einen großen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Hecks.

Hinter dem Flügel des Flugzeugs bildet sich eine Zone stagnierender Strömung, die als Nachlauf bezeichnet wird. Die Größe dieser Zone hängt von der Fluggeschwindigkeit, dem Anstellwinkel des Flügels und seinen Parametern ab. Die genauen Grenzen des Windschattens werden anhand der aerodynamischen Sweeps bestimmt. Im Nachlauf werden die Geschwindigkeiten deutlich reduziert, die Winkel der Strömungsschräge erreichen große Werte, die Zone ist mit Wirbeln gesättigt.

Aus diesen Gründen würde die Platzierung eines Höhenleitwerks im Nachlaufstrahl zu einer Verringerung der Effizienz (durch eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit), einer Verschlechterung der Stabilitätseigenschaften (durch große Fasenwinkel) und dem Auftreten von Vibrationen während intensive Wirbelbildung. Bei der Wahl der Position des Höhenleitwerks ist darauf zu achten, dass es in allen Flugmodi nicht in den Sog fällt.

Abb. 4 Abb. 5

Das Höhenleitwerk befindet sich entweder oberhalb (Abbildung 4a) oder unterhalb (Abbildung 4b) des Kielwassers.

Bei der Wahl der Position des Höhenleitwerks ist auch darauf zu achten, dass es ausreichend aus dem Strahl der Triebwerke entfernt ist.

Die relative Position des horizontalen und vertikalen Leitwerks sollte so sein, dass im Flug ein Teil des Leitwerks den anderen so wenig wie möglich verdeckt. Wenn das Flugzeug mit großen Anstellwinkeln oder mit Gleiten fliegt, fällt ein bestimmter Teil des Seitenleitwerks in den aerodynamischen Schatten des Seitenleitwerks. Ein Flugzeug, dessen Seitenleitwerk und insbesondere das Seitenruder stark abgeschattet sind, hat schlechte Korkenziehereigenschaften (es ist schwer aus dem Trudeln zu kommen).

Die Abschattung des Seitenleitwerks kann reduziert werden, indem das Seitenleitwerk entweder hinter, vor dem Seitenleitwerk oder darüber platziert wird.

Jede dieser Optionen hat Vor- und Nachteile.

Wenn der Arm des Seitenleitwerks richtig ausgewählt ist, muss beim Platzieren des Seitenleitwerks vor dem Seitenleitwerk die Fläche des Seitenleitwerks vergrößert werden, um die erforderliche Effizienz zu gewährleisten, was zu einer Erhöhung der seiner Masse und Widerstandsfähigkeit und zu einer Erhöhung des Rumpfdrehmoments. Wenn das Seitenleitwerk nach der Horizontalen platziert wird, muss die Länge des Rumpfes erhöht werden, was zu einer Erhöhung der Rumpfmasse und seines Widerstands führt. Beim horizontalen Aufstellen

Heck auf der Senkrechten, die Befestigungskonstruktion wird komplizierter und die Kiellast steigt.

Derzeit auf Schwertransport und Passagierflugzeug Bei Motoren, die auf Pylonen an den Seiten des Heckteils des Rumpfes montiert sind, ist das T-Leitwerk weit verbreitet.

In diesem Fall ist die Entfernung des Höhenleitwerks aus dem Strahl der Triebwerke gewährleistet. Zu den Vorteilen eines solchen Schemas gehören auch eine Erhöhung der Effizienz des Seitenleitwerks (in diesem Fall spielt das Seitenleitwerk die Rolle einer Endplatte) und eine Verringerung der Möglichkeit seiner Verschattung. Ein Hauptnachteil dieses Schemas ist die Möglichkeit, dass das Flugzeug in den sogenannten "Deep Stall"-Modus fällt.

Bei Überschreitung der zulässigen Anstellwinkelwerte (dies kann bei einer starken vertikalen Böe unbeabsichtigt passieren) und einsetzendem Strömungsabriss an der Tragfläche kann der Nachlaufstrahl das gesamte Höhenleitwerk abdecken und die Rudereffizienz wird unzureichend .

Um die Richtungsstabilität und die Effizienz des Seitenleitwerks bei großen Schräglaufwinkeln zu erhöhen, werden bei Flugzeugen Gabeln und Bauchrippen eingebaut (Abb. 6).

Schließlich wird die Frage der Platzierung des Leitwerks am Flugzeug und der relativen Position seiner Einzelteile auf der Grundlage der Ergebnisse von Blowdowns und anschließenden Flugversuchen entschieden.

8.1. Begründung des aerodynamischen Layouts des Flugzeugs.

Ein modernes Flugzeug ist ein komplexes technisches System, dessen Elemente einzeln und in ihrer Gesamtheit ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit aufweisen müssen. Das Flugzeug als Ganzes muss die spezifizierten Anforderungen erfüllen und eine hohe Effizienz auf entsprechendem technischen Niveau aufweisen.

Bei der Entwicklung von Projekten für Flugzeuge der neuen Generation, die Anfang der 2000er Jahre in Dienst gestellt werden, sehr wichtig ist auf das Erreichen einer hohen technischen und wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit gelegt. Diese Flugzeuge sollen nicht nur zum Zeitpunkt der Indienststellung eine gute Leistung aufweisen, sondern auch das Potenzial für Modifikationen aufweisen, um die Effizienz über den gesamten Zeitraum der Serienproduktion systematisch zu verbessern. Dies ist notwendig, um die Umsetzung neuer Anforderungen und des technologischen Fortschritts mit minimalen Kosten zu gewährleisten.

Bei der Betrachtung einer Schaltung Passagierflugzeug lokalen Fluggesellschaften ist es ratsam, alle zuvor in dieser Klasse erstellten Flugzeuge zu studieren.

Die Entwicklung der Passagierluftfahrt begann aktiv nach dem Zweiten Weltkrieg. Seitdem hat sich das Schema der Flugzeuge dieser Klasse, das sich allmählich ändert, für heute am besten entwickelt. In den meisten Fällen handelt es sich um ein Flugzeug, das gemäß einer normalen aerodynamischen Konfiguration hergestellt wurde, ein Eindecker. Triebwerke befinden sich normalerweise unter dem Flügel (TVD), unter dem Flügel an Pylonen oder auf dem Flügel (Turbojet-Triebwerk). Das Leitwerk ist eher in einem T-förmigen Muster ausgeführt, manchmal auf normale Weise. Die Rumpfsektion besteht aus Kreisbögen. Das Fahrgestell ist nach dem Schema mit einem Bugrad ausgeführt, die Hauptstreben sind oft mehrrädrig und mehrlagerig, entweder in die langgestreckten Gondeln von Turboprop-Triebwerken (für Flugzeuge bis etwa 20 Tonnen Gewicht) oder in den Rumpf einziehbar Überhänge.

Ein typisches Rumpflayout ist ein vorderes Cockpit, ein langer Fahrgastraum.

Eine Abweichung von diesem festgelegten Layout-Schema kann nur durch einige spezielle Anforderungen an das Flugzeug verursacht werden. In anderen Fällen versuchen die Konstrukteure bei der Entwicklung eines Passagierflugzeugs, dieses spezielle Schema einzuhalten, da es praktisch optimal ist. Nachfolgend finden Sie die Gründe für die Anwendung dieses Schemas.

Die Verwendung eines normalen aerodynamischen Designs für Transportflugzeuge liegt in erster Linie an seinen Vorteilen:

Gute Längs- und Richtungsstabilität. Aufgrund dieser Eigenschaft übertrifft das normale Schema die Enten- und Schwanzlose-Schemata bei weitem.

Andererseits hat dieses Schema eine ausreichende Steuerbarkeit für ein nicht manövrierbares Flugzeug. Aufgrund dieser Eigenschaften in einer normalen aerodynamischen Konfiguration ist das Flugzeug einfach zu bedienen, was es ermöglicht, seine Piloten jeder Fähigkeit zu bedienen. Der normalen Schaltung sind jedoch folgende Nachteile inhärent:

Große Ausgleichsverluste, die unter sonst gleichen Bedingungen die Qualität des Flugzeugs stark reduzieren.

Die nutzbare Massenrückgabe in einem normalen Schema ist geringer, da die Masse der Struktur normalerweise höher ist (schon nur, weil das schwanzlose Heck überhaupt kein horizontales Heck hat und bei der Ente einen positiven Auftrieb erzeugt, der wie ein Flügel funktioniert und daher Entladen des Flügels, wodurch die Fläche des letzteren verringert werden kann).

Der Einfluss der Strömungsneigung hinter dem Flügel auf das Höhenleitwerk ist zwar nicht so kritisch wie der Einfluss des PGO in der „Ente“, muss aber dennoch mit einer Spreizung von Flügel und Höhenleitwerk gerechnet werden. Berücksichtigen Sie auch die Tatsache, dass Flugzeuge nach dem "Duck"- und "tailless"-Schema beim Start und bei der Landung große Anstellwinkel erfordern, was es strukturell fast unmöglich macht, gepfeilte Flügel mit großem und mittlerem Streckungsverhältnis zu verwenden, da die Verwendung solcher Flügel und große Anschläge sind mit einer sehr hohen Fahrwerkshöhe verbunden. Aus diesem Grund werden in den Schemata „Ente“ und „schwanzlos“ nur Flügel mit kleiner Verlängerung in Dreiecks-, Gotik-, Spitzbogen- oder Halbmondform verwendet. Aufgrund des geringen Streckungsverhältnisses weisen solche Flügel bei Unterschallflugbedingungen eine geringe aerodynamische Qualität auf. Diese Überlegungen bestimmen die Zweckmäßigkeit der Verwendung der Schemata „Ente“ und „Schwanzlos“ bei Flugzeugen, bei denen der Hauptflugmodus der Flug mit Überschallgeschwindigkeit ist.

Wenn wir alle Vor- und Nachteile der drei aerodynamischen Schemata vergleichen, kommen wir zu dem Schluss, dass es ratsam ist, das klassische aerodynamische Schema bei einem Unterschall-Passagierflugzeug zu verwenden.

8.2. Die Position des Flügels relativ zum Rumpf.

Bei Passagierflugzeugen hängt die Wahl des Flügellayouts relativ zum Rumpf hauptsächlich mit Layoutüberlegungen zusammen. Der Platzbedarf im Rumpf lässt die Verwendung des Mitteldecker-Schemas nicht zu, da einerseits der Mittelteil des Flügels nicht durch den Rumpf geführt werden kann und andererseits die Verwendung eines Flügels ohne Mittelteil mit den an den Powerring-Rahmen angedockten Konsolen ist gewichtsmäßig unrentabel.

Im Gegensatz zum Mitteldecker stören die Hoch- und Tiefdecker die Schaffung eines einzigen Frachtraums nicht. Bei der Wahl zwischen diesen wird dem Hochflugzeug-Schema der Vorzug gegeben, da die geplanten Flugzeuge auf Flugplätzen verschiedener Klassen, einschließlich unbefestigter Start- und Landebahnen, eingesetzt werden, wo es keine Zugangsleitern gibt. Es ermöglicht Ihnen, die Bodenhöhe über dem Boden zu minimieren, was das Einsteigen von Passagieren und das Beladen von Gepäck durch die Einstiegsleitertür erheblich vereinfacht und erleichtert.

Aus aerodynamischer Sicht hat das Hochdecker den Vorteil, dass es auf dem Flügel eine nahezu elliptische Verteilung der Zirkulation (mit herkömmlicherweise gleicher Flügelform im Grundriss) ohne Einsenkung im Rumpfbereich ermöglicht, da im Tief- und Mittelflügel. Gleichzeitig ermöglicht die Tatsache, dass der Hochdecker eine Störfestigkeit hat, die zwar höher ist als die des Mitteldeckers, aber geringer als die des Tiefdeckers, es ermöglicht, entsprechend gebaute qualitativ hochwertige Flugzeuge zu erhalten planen. Ziehen Sie bei niedriger Flügelposition (bei Geschwindigkeiten mit M<0,7) больше, чем при среднем и высоком расположении. Ниже приведены поляры для трёх схем расположения крыла на фюзеляже, из которых видно, что
(bei
) bei Tiefdeckern mehr als bei Mitteldeckern und Hochdeckern (Abb. 8.2.1.).

Das Hochdecker-Layout hat folgende Layout- und Design-Nachteile:

Das Fahrwerk lässt sich nicht am Flügel platzieren oder (bei kleinen Flugzeugen) ist das Hauptfahrwerk sperrig und schwer. In diesem Fall wird das Fahrwerk in der Regel auf den Rumpf gelegt und mit großen konzentrierten Kräften belastet.

Bei einer Notlandung neigt die Tragfläche (insbesondere wenn die Triebwerke darauf installiert sind) dazu, den Rumpf und die darin befindliche Passagierkabine zu zerquetschen. Um dieses Problem zu beseitigen, ist es notwendig, die Struktur des Rumpfes im Flügelbereich zu verstärken und deutlich schwerer zu machen.

Bei einer Notlandung auf dem Wasser taucht der Rumpf unter die Wasseroberfläche und erschwert damit die Notevakuierung von Passagieren und Besatzung.

8.3. Gefieder-Schema.

Bei Passagierflugzeugen gibt es zwei konkurrierende Leitwerksschemata: Normal und T-förmig.

Ein starker Nachlauf des Propellers wirkt sich negativ auf das konventionelle tiefliegende Höhenleitwerk aus und kann unter bestimmten Flugbedingungen die Stabilität des Flugzeugs beeinträchtigen. Das hoch platzierte Höhenleitwerk erhöht die Stabilität des Flugzeugs erheblich, da es über den Einflussbereich des Nachlaufstrahls hinausgeht. Dies erhöht auch die Effizienz des Kiels. Ein normaler Kiel mit äquivalenter Geometrie sollte 10 % mehr Fläche haben. Da das hohe Höhenleitwerk durch die Rückwärtsneigung des Kiels einen größeren Höhenleitwerk hat, ist zur Erzeugung des notwendigen Längsmoments die Hälfte der Kraft am Handgriff erforderlich als bei einem herkömmlichen Höhenleitwerk. Darüber hinaus bietet das T-förmige Leitwerk einen höheren Passagierkomfort, da es die strukturellen Vibrationen des Propellernachlaufs reduziert. Das Gewicht von normalem und T-förmigem Gefieder ist ungefähr gleich.

Die Verwendung eines T-förmigen Leitwerks erhöht die Kosten des Flugzeugs um weniger als 5% aufgrund der gestiegenen Entwicklungs- und Produktionsausrüstungskosten. Die Vorteile dieses Gefieders rechtfertigen jedoch seinen Einsatz.

Weitere Vorteile des T-förmigen Gefieders sind:

Das Horizontalleitwerk ist eine „Endplatte“ für das Vertikalleitwerk, die die effektive Kielausdehnung erhöht. Dadurch können Sie die Fläche des Seitenleitwerks reduzieren und so die Gestaltung erleichtern.

Das Höhenleitwerk wird aus der Einflusszone seiner Schallwellenstruktur zurückgezogen, wodurch die Gefahr eines Ermüdungsbruchs entstehen kann. In diesem Fall wird die Lebensdauer des Höhenleitwerks erhöht.

8.4. Die Wahl der Anzahl der Motoren und deren Platzierung.

Die erforderliche Anzahl von Triebwerken für das Triebwerk des Flugzeugs hängt von einer Reihe von Faktoren ab, sowohl aufgrund des Zwecks des Flugzeugs als auch seiner Hauptparameter und Flugeigenschaften.

Die Hauptkriterien für die Auswahl der Anzahl der Triebwerke eines Flugzeugs sind:

Das Flugzeug muss das erforderliche Verhältnis von Startschub zu Gewicht aufweisen;

Das Flugzeug muss ausreichend zuverlässig und wirtschaftlich sein;

Der effektive Schub des Kraftwerks sollte möglichst groß sein;

Die relativen Kosten der Motoren sollten so gering wie möglich sein;

Mit einem formalen Ansatz ist es möglich, mit beliebig vielen Triebwerken (abhängig vom Startschub eines Triebwerks) das erforderliche Startschub-Gewichts-Verhältnis des konstruierten Flugzeugs bereitzustellen. Daher müssen bei der Lösung dieses Problems auch die Besonderheiten des Zwecks des Flugzeugs und die Anforderungen an seine Auslegung und sein Triebwerk berücksichtigt werden. Eine Untersuchung von Flugzeugen einer ähnlichen Klasse, die bereits von Fluggesellschaften verwendet werden, kann bei der Auswahl der Anzahl der Triebwerke helfen.

Mit der Entwicklung von Passagierflugzeugen lokaler Fluggesellschaften kamen die Konstrukteure schließlich zur optimalen Anzahl von Motoren für Flugzeuge dieser Klasse - zwei Motoren. Die Weigerung, ein Triebwerk zu verwenden, erklärt sich damit, dass es große Schwierigkeiten mit seiner Auslegung gibt und auch ein Triebwerk der Flugsicherheit nicht genügt. Die Verwendung von drei oder mehr Triebwerken macht die Konstruktion unnötig schwerer und komplexer, was zu einer Erhöhung der Kosten des Flugzeugs als Ganzes und einer Verringerung seiner Kampfbereitschaft führt.

Bei der Auswahl eines Ortes für die Installation der Motoren wurden mehrere Optionen für deren Platzierung in Betracht gezogen. Als Ergebnis der Analyse wurde die Wahl des Motorbefestigungsschemas unter dem Flügel getroffen. Die Vorteile dieses Schemas sind:

Der Flügel wird im Flug von Triebwerken entladen, was sein Gewicht um 10 ... 15% reduziert

Mit dieser Anordnung des Steuersystems erhöht sich die kritische Flattergeschwindigkeit - die Triebwerke sind Anti-Flatter-Balancer, die das CM der Flügelsektionen nach vorne verlagern.

Durch Firewalls ist es möglich, den Flügel zuverlässig von den Triebwerken zu isolieren.

Das Anblasen eines Jets von den Propellern an der Flügelmechanisierung erhöht deren Effizienz.

Zu den Nachteilen des Systems gehören:

Große Drehmomente bei Ausfall eines Triebwerks im Flug. - Motoren, die weit vom Boden entfernt sind, sind schwieriger zu warten.

Bisher wurden bei nicht manövrierbaren Unterschallflugzeugen zwei Arten von Triebwerken verwendet - TVD- und Turbojet-Triebwerke. Die Reisegeschwindigkeit ist bei der Wahl des Motortyps von entscheidender Bedeutung. Vorteilhaft ist der Einsatz des HPT bei Fluggeschwindigkeiten entsprechend M = 0,45 ... 0,7 (Abb. 8.4.2.). In diesem Drehzahlbereich ist es deutlich sparsamer als ein Turbojet-Triebwerk (der spezifische Kraftstoffverbrauch ist 1,5-mal geringer). Der Einsatz eines HPT bei Geschwindigkeiten entsprechend M = 0,7 ... 0,9 ist unrentabel, da er eine zu geringe spezifische Leistung und einen erhöhten Geräusch- und Vibrationspegel am Flugzeug aufweist.

Unter Berücksichtigung aller oben genannten Fakten und basierend auf den Ausgangsdaten für das geplante Flugzeug wird die Wahl für die SU zugunsten des Theaters getroffen.

8.5. Ergebnisse der Analyse.

Die obige Analyse zeigt, dass für ein Kurzstrecken-Passagierflugzeug zwei Hauptschemata anwendbar sind (Abb. 8.5.1.).

Schema 1: Ein Tiefdecker mit tiefliegendem G.O., Triebwerken im Flügel und einem Fahrwerk in den Triebwerksgondeln.

Schema 2: Ein Hochdecker mit T-förmigem Leitwerk, Unterflügel-Triebwerken und Fahrwerk in Gondeln am Rumpf.

Aus Sicht des Betriebs, der Aerodynamik und der Wirtschaftlichkeit ist das zweite Schema für diesen Flugzeugtyp am vorteilhaftesten (Tabelle 8.5.1.).

Tabelle 8.5.1.

	Optionen
	Durch den Standort der Motoren.	Wenn sich das Triebwerk auf der Tragfläche befindet, befinden sich die Propellerblätter in Bodennähe, was den Betrieb auf unbefestigten Start- und Landebahnen nicht zulässt.	Die Position des Triebwerks unter der Tragfläche sorgt für den erforderlichen Abstand der Propellerblätter zum Boden.
	Durch den Standort der Motoren.	Um den Motor zu warten, müssen Sie auf den Flügel klettern.	Verwenden Sie eine Leiter, um den Motor zu warten.
	Durch die Position des Chassis.	Aufgrund der hohen Bauhöhe hat die Hauptfahrwerkstrebe eine große Masse.	Die geringere Hauptfahrwerkshöhe ermöglicht eine Gewichtsreduzierung.
	Durch die Lage des Bodens.	Der hohe Boden erschwert den Fahrgästen das Ein- und Aussteigen ohne Zufahrtsrampen.	Der niedrige Boden und die Gangway-Tür erleichtern den Passagieren das Einsteigen und Verladen von Handgepäck.
	Nach der Art des Gefieders.	Die Gesamtabmessungen des Hecks machen es schwierig, das Flugzeug in den Hangars zu platzieren, aber der niedrig gelegene HE ist einfacher zu warten.	Aufgrund der geringeren Abmessungen des AO bereitet es keine Probleme bei der Platzierung in Hangars, jedoch ist der T-förmige Stabilisator schwieriger zu warten.

8.6. Statistik früher erstellter Flugzeuge dieser Klasse.

Was wissen wir über den Flugzeugstabilisator? Die meisten Leute auf der Straße zucken nur mit den Schultern. Diejenigen, die Physik in der Schule geliebt haben, können vielleicht ein paar Worte sagen, aber natürlich werden Spezialisten diese Frage höchstwahrscheinlich am vollständigsten beantworten können. Inzwischen ist dies ein sehr wichtiger Teil, ohne den ein Fliegen praktisch unmöglich ist.

Die Grundstruktur des Flugzeugs

Wenn Sie mehrere erwachsene Verkehrsflugzeuge zeichnen sollen, sind die Bilder ungefähr gleich und unterscheiden sich nur in Details. Das Layout des Flugzeugs wird höchstwahrscheinlich so aussehen: Cockpit, Tragflächen, Rumpf, Salon und das sogenannte Leitwerk. Jemand wird Bullaugen zeichnen, und jemand wird sie vergessen, vielleicht werden einige andere Kleinigkeiten übersehen. Vielleicht werden die Künstler nicht einmal beantworten können, warum bestimmte Details benötigt werden, wir denken einfach nicht darüber nach, obwohl wir Flugzeuge ziemlich oft sehen, sowohl live als auch auf Bildern, in Filmen und einfach im Fernsehen. Und das ist in der Tat die grundlegende Struktur des Flugzeugs - der Rest sind im Vergleich dazu nur Kleinigkeiten. Rumpf und Tragflächen dienen eigentlich dazu, das Verkehrsflugzeug in die Luft zu heben, die Steuerung erfolgt im Cockpit und Passagiere oder Fracht befinden sich in der Kabine. Nun, was ist mit dem Schwanz, wozu ist er da? Nicht für Schönheit, oder?

Leitwerk

Wer ein Auto fährt, weiß genau, wie man zur Seite fährt: Man muss nur das Lenkrad drehen, gefolgt von den Rädern. Aber ein Flugzeug ist eine ganz andere Sache, weil es keine Straßen in der Luft gibt und einige andere Mechanismen benötigt werden, um es zu steuern. Hier kommt die reine Wissenschaft ins Spiel: Auf ein Fluggerät wirken viele verschiedene Kräfte, die nützlichen werden verstärkt und der Rest minimiert, wodurch eine gewisse Balance erreicht wird.

Wahrscheinlich hat fast jeder, der in seinem Leben ein Verkehrsflugzeug gesehen hat, auf die komplexe Struktur in seinem Heckteil - dem Heck - geachtet. Seltsamerweise ist es dieser relativ kleine Teil, der diese ganze gigantische Maschine steuert und sie nicht nur zum Wenden, sondern auch zum Auf- oder Absteigen zwingt. Es besteht aus zwei Teilen: vertikal und horizontal, die wiederum zweigeteilt sind. Es gibt auch zwei Lenkräder: eines dient zur Einstellung der Bewegungsrichtung und das andere - die Höhe. Darüber hinaus gibt es noch ein Teil, mit dem die Längsstabilität des Verkehrsflugzeugs erreicht wird.

Übrigens kann sich der Flugzeugstabilisator nicht nur in seinem hinteren Teil befinden. Aber dazu später mehr.

Stabilisator

Das moderne Flugzeuglayout bietet viele Details, die erforderlich sind, um den sicheren Zustand des Flugzeugs und seiner Passagiere in allen Flugphasen zu erhalten. Und der wichtigste ist vielleicht der Stabilisator, der sich an der Rückseite der Struktur befindet. Tatsächlich ist es nur ein Balken, daher ist es erstaunlich, wie ein so relativ kleines Detail die Bewegung eines riesigen Verkehrsflugzeugs in irgendeiner Weise beeinflussen kann. Aber es ist wirklich sehr wichtig - wenn dieser Teil zusammenbricht, kann der Flug sehr tragisch enden. Zum Beispiel war es nach der offiziellen Version der Stabilisator des Flugzeugs, der kürzlich den Absturz einer Passagier-Boeing in Rostow am Don verursacht hat. Laut internationalen Experten aktivierte die Inkonsistenz in den Aktionen der Piloten und der Fehler eines von ihnen einen der Teile des Hecks und bewegte den Stabilisator in die für den Tauchgang charakteristische Position. Die Besatzung unternahm einfach nichts, um eine Kollision zu verhindern. Glücklicherweise steht die Flugzeugindustrie nicht still und jeder nächste Flug lässt dem Faktor Mensch weniger Raum.

Funktionen

Wie der Name schon sagt, dient der Stabilisator eines Flugzeugs dazu, seine Bewegung zu kontrollieren. Durch die Kompensation und Dämpfung einiger Spitzen und Vibrationen wird der Flug ruhiger und sicherer. Da es sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Achse Abweichungen gibt, erfolgt die Stabilisatorsteuerung auch in zwei Richtungen – sie besteht also aus zwei Teilen. Sie können je nach Typ und Einsatzzweck des Flugzeugs sehr unterschiedlich gestaltet sein, sind aber auf jeden Fall in jedem modernen Flugzeug vorhanden.

Horizontaler Teil

Sie ist dafür verantwortlich, vertikal zu balancieren, das Auto nicht ab und zu "einnicken" zu lassen, und besteht aus zwei Hauptteilen. Der erste von ihnen ist eine feste Oberfläche, die tatsächlich ein Höhenstabilisator für Flugzeuge ist. Am Scharnier ist an diesem Teil ein zweites angebracht - ein Lenkrad, das die Kontrolle übernimmt.

Bei normaler aerodynamischer Konfiguration befindet sich das Höhenleitwerk im Heck. Es gibt jedoch auch Designs, wenn es vor dem Flügel steht oder es zwei davon gibt - vorne und hinten. Es gibt auch sogenannte Tailless- oder Flying-Wing-Schemata, die überhaupt kein Höhenleitwerk haben.

Vertikaler Teil

Diese Funktion verleiht dem Flugzeug im Flug Richtungsstabilität und verhindert, dass es von einer Seite zur anderen wackelt. Auch dies ist eine Verbundstruktur, bei der ein feststehendes Seitenleitwerk des Flugzeugs oder ein Kiel sowie ein Seitenruder an einem Scharnier vorgesehen sind.

Dieser Teil kann, wie auch der Flügel, je nach Verwendungszweck und geforderten Eigenschaften eine ganz unterschiedliche Form haben. Abwechslung wird auch durch Unterschiede in der relativen Position aller Oberflächen und das Hinzufügen zusätzlicher Teile wie einer Gabel oder eines Bauchgrats erreicht.

Form und Mobilität

Das vielleicht beliebteste in der zivilen Luftfahrt ist heute das T-förmige Heck, bei dem sich der horizontale Teil am Ende des Kiels befindet. Es gibt jedoch auch einige andere.

Für einige Zeit wurde ein V-förmiges Heck verwendet, bei dem beide Teile gleichzeitig die Funktionen sowohl der horizontalen als auch der vertikalen Teile ausführten. Ein komplexes Management und eine relativ geringe Effizienz verhinderten eine breite Verbreitung dieser Option.

Darüber hinaus gibt es ein beabstandetes Seitenleitwerk, bei dem sich seine Teile an den Seiten des Rumpfes und sogar an den Tragflächen befinden können.

Im Hinblick auf die Beweglichkeit sind die Stabilisierungsflächen in der Regel relativ zum Körper starr fixiert. Es gibt jedoch Optionen, insbesondere wenn es um das Höhenleitwerk geht.

Wenn Sie den Winkel um die Längsachse am Boden ändern können, wird diese Art von Stabilisator als repositionierbar bezeichnet. Wenn der Stabilisator des Flugzeugs auch in der Luft gesteuert werden kann, wird es mobil sein. Dies ist typisch für schwere Verkehrsflugzeuge, die zusätzliches Auswuchten benötigen. Schließlich kommt bei Überschallmaschinen ein beweglicher Flugzeugstabilisator zum Einsatz, der auch als Höhenruder fungiert.

0

Tragflächen, die für Stabilität, Steuerbarkeit und Gleichgewicht des Flugzeugs ausgelegt sind, werden als Leitwerk bezeichnet.

Das Sicherstellen des Längsausgleichs, der Stabilität und der Steuerbarkeit eines Flugzeugs eines herkömmlichen Schemas wird durch das Höhenleitwerk durchgeführt; Gleisausgleich, Stabilität und Kontrollierbarkeit - vertikal; Das Ausbalancieren und Steuern des Flugzeugs relativ zur Längsachse erfolgt mit Querrudern oder Rollrudern, die einen bestimmten Teil des Hecks des Flügels darstellen. Das Leitwerk besteht normalerweise aus festen Flächen, die der Balance (Balance) und Stabilität dienen, und beweglichen Flächen, bei deren Auslenkung aerodynamische Momente erzeugt werden, die für Balance (Balance) und Flugkontrolle sorgen. Der feste Teil des Höhenleitwerks wird als Stabilisator und das Seitenleitwerk als Kiel bezeichnet.

Das meist aus zwei Hälften bestehende Höhenruder ist am Stabilisator angelenkt, das Seitenruder am Kiel (Abb. 57).

In Abb. 57 zeigt das Funktionsprinzip des Leitwerks beim Ausschlagen des Ruders. Das Heck (im betrachteten Fall horizontal) wird von der Luftströmung unter einem bestimmten Anstellwinkel α r° umflogen, der ungleich Null ist.

Daher entsteht am Heck eine aerodynamische Kraft R r.o, die aufgrund einer großen Schulter relativ zum Schwerpunkt des Flugzeugs ein Moment erzeugt, das das Gesamtmoment aus Flügel, Triebwerksschub, Rumpf ausgleicht. Somit gleicht das Heckmoment das Flugzeug aus. Durch Ausschlagen des Ruders zur einen oder anderen Seite kann man nicht nur die Größe, sondern auch die Richtung des Moments verändern und so das Flugzeug um die Querachse drehen, also das Flugzeug steuern. Das Moment um die Rotationsachse des Ruders, das sich aus der Einwirkung der aerodynamischen Kraft R p auf das Ruder ergibt, wird üblicherweise als Scharniermoment bezeichnet und mit M w = R p a bezeichnet.

Die Größe des Scharniermoments ist abhängig von der Fluggeschwindigkeit (M-Zahl), den Anstell- und Schräglaufwinkeln, dem Ausschlagwinkel des Ruders, der Lage der Aufhängungsgelenke und der Rudergröße. Beim Kippen der Steuerhebel muss der Pilot eine gewisse Kraft aufbringen, um das Schwenkmoment zu überwinden.

Die für den Piloten akzeptable Erhaltung der für die Auslenkung des Ruders erforderlichen Kräfte wird durch Anwendung einer aerodynamischen Kompensation erreicht, die weiter unten diskutiert wird.

Die Effizienz von Rudern kann durch die Änderung der Werte des Längsmoments, Roll- und Giermoments mit einer Abweichung von einem Grad des entsprechenden Ruders beurteilt werden. Bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten hängt die Effizienz der Ruder wenig von der Fluggeschwindigkeit (M-Zahl) ab. Bei hohen Fluggeschwindigkeiten reduzieren jedoch die Kompressibilität der Luft sowie die elastischen Verformungen der Struktur die Leistungsfähigkeit der Ruder merklich. Die Abnahme des Wirkungsgrades des Ruders bei hohen Überschallgeschwindigkeiten ist hauptsächlich auf die elastische Verwindung von Stabilisator, Kiel und Tragfläche zurückzuführen, die die Gesamterhöhung der Auftriebskraft des Tragflügels durch die Auslenkung des Ruders verringert (siehe Abb. 57 ).

Der Grad der elastischen Verwindung des Flügels mit Ruderausschlag hängt von der Größe des auf das Flügel wirkenden aerodynamischen Moments (bezogen auf das Flügelsteifigkeitszentrum) sowie von der Steifigkeit der Struktur selbst ab.

Die geringe relative Dicke des Hecks von Hochgeschwindigkeitsflugzeugen, was bedeutet, dass die geringe Steifigkeit das Phänomen der Rückwärtssteuerung verursachen kann.

Die Abnahme des Wirkungsgrades der Steuerflächen beim Umströmen mit Überschallgeschwindigkeit hat andere Ursachen. Bei Überschallströmung entsteht eine zusätzliche Auftriebskraft, wenn das Ruder nur am Ruder ausgelenkt wird, der stationäre Teil des Hecks (Kiel, Stabilisator) beteiligt sich nicht an der zusätzlichen aerodynamischen Kraft. Um ein ausreichendes Maß an Steuerbarkeit zu erhalten, ist daher ein größerer Ruderausschlag oder eine Vergrößerung der ausgelenkten Fläche erforderlich. Zu diesem Zweck wird bei Überschallflugzeugen, die kein Höhenruder haben, ein beweglicher gesteuerter Stabilisator installiert. Gleiches gilt für das Seitenleitwerk. Bei Überschallflugzeugen ist es möglich, einen Steuerkiel ohne Seitenruder zu verwenden.

Die Änderung der Flugrichtung wird durch Drehen des Stabilisators und des Kiels erreicht. Die Ausschlagwinkel von Stabilisator und Kiel sind deutlich geringer als die Ausschlagwinkel der entsprechenden Ruder. Die Umlenkung der lenkungslosen Flächen erfolgt mit irreversiblen selbstbremsenden hydraulischen oder elektrischen Kraftgeräten. Das ruderlose Leitwerk bietet eine effektive Kontrolle und Ausbalancierung des Flugzeugs in einem weiten Geschwindigkeitsbereich, von niedrigem Unterschall bis zu hohem Überschall, sowie in einer Vielzahl von Schwerpunkten.

Am Ende des Flügels befinden sich Querruder (Rollruder) (Abb. 58). Das Funktionsprinzip der Querruder besteht darin, die aerodynamische Last über die Spannweite zu verteilen. Wenn beispielsweise das linke Querruder nach unten und das rechte nach oben ausgelenkt wird, nimmt der Auftrieb der linken Flügelhälfte zu und der rechten ab. Dadurch entsteht ein Moment, der die Ebene kippt. Es ist schwierig, bei Überschallflugzeugen eine ausreichende Rollrudereffizienz sicherzustellen. Die geringe Dicke des Flügels und insbesondere seiner Endabschnitte führt dazu, dass beim Ausschlagen der Querruder der Flügel entgegen der Auslenkung der Querruder verdreht wird. Dies verringert ihre Wirksamkeit drastisch. Eine Erhöhung der Steifigkeit der Flügelendabschnitte führt zu einer Erhöhung des Gewichts der Struktur, was unerwünscht ist.

In letzter Zeit sind Flugzeuge mit sogenannten internen Querrudern aufgetaucht (Abb. 58, b). Wenn die üblichen (Abb. 58, a) Querruder entlang der Flügelspitze installiert sind, befinden sich die inneren Querruder näher am Rumpf. Bei gleicher Querruderfläche nimmt aufgrund einer Verringerung der Schulter relativ zur Flugzeuglängsachse die Effizienz der internen Querruder bei niedrigen Geschwindigkeiten ab. Bei hohen Fluggeschwindigkeiten sind jedoch die inneren Querruder effektiver. Gleichzeitiger Einbau von externen und internen Querrudern ist möglich. In diesem Fall werden bei niedrigen Geschwindigkeiten die äußeren Querruder und bei hohen Geschwindigkeiten die inneren Querruder verwendet. Die inneren Querruder können bei Start und Landung als Klappen verwendet werden.

Querruder, die einen relativ großen Anteil der Flügelspannweite einnehmen, verursachen Schwierigkeiten, die Flügelmechanisierung entlang der gesamten Spannweite zu platzieren, wodurch deren Effizienz abnimmt. Der Wunsch, die Effizienz der Mechanisierung zu verbessern, hat zur Entstehung von Spoilern geführt. Der Spoiler ist eine kleine flache oder leicht gebogene Platte entlang der Spannweite, die im Flug im Flügel verborgen ist. Im Gebrauch erstreckt sich der Spoiler von der linken oder rechten Flügelhälfte nach oben, etwa senkrecht zur Flügeloberfläche, und führt, was einen Zusammenbruch des Luftstroms verursacht, zu einer Änderung des Auftriebs und der Rollbewegung des Flugzeugs. Typischerweise arbeitet der Spoiler mit dem Querruder zusammen und erstreckt sich über den Teil des Flügels, wo das Querruder nach oben ausgelenkt wird.

Somit wird die Wirkung des Spoilers zur Wirkung des Querruders hinzugefügt. Die Verwendung von Spoilern ermöglicht es, die Länge des Querruders zu reduzieren und dadurch die Spannweite der Klappen zu erhöhen, um somit die Effizienz der Flügelmechanisierung zu erhöhen.

Bei einigen Flugzeugen werden Spoiler als Bremsklappen verwendet, die in diesem Fall erst nach der Landung des Flugzeugs oder bei einem Startabbruch an beiden Flügelteilen gleichzeitig nach oben ausgelenkt werden. Bei anderen Flugzeugen werden die Spoiler zum Bremsen um einen Teil des vollen Hubs ausgefahren, und der Rest des Hubs kann zur seitlichen Steuerung verwendet werden. Die Höhe des vollständig ausgefahrenen Spoilers beträgt 5-10% der Flügelsehne und die Länge beträgt 10-35% der Halbspannweite. Um eine gleichmäßigere Umströmung des Flügels zu gewährleisten und den Strömungsabriss zu verringern, werden Spoiler manchmal nicht durchgehend entlang der Spannweite, sondern kammartig ausgeführt. Der Wirkungsgrad solcher Unterbrecher ist etwas geringer als der von massiven Unterbrechern, aber durch die Abschwächung der Strömungsabrisserscheinungen nimmt das gleichzeitige Rütteln von Flügel und Leitwerk ab.

Verwendete Literatur: "Grundlagen der Luftfahrt" Autoren: G.А. Nikitin, E. A. Bakanov

Zusammenfassung herunterladen: Sie haben keinen Zugriff zum Herunterladen von Dateien von unserem Server.