Элевон - Elevon

Элевоны на задней кромке крыла используются для управления по тангажу и крену. Вверху: на Кинжал F-102A Delta Dagger 1953 г., раннее использование. Внизу: на F-117A Nighthawk 1981 г.

Elevons или же тайлероны находятся самолет поверхности управления, сочетающие в себе функции лифт (используется для управления высотой тона) и элерон (используется для управления креном), отсюда и название. Они часто используются на бесхвостых самолетах, таких как летающие крылья. Элевон, который не является частью основного крыла, а представляет собой отдельное хвостовое оперение, является стабилизатор (но стабилизаторы также используются только для управления тангажем, без функции крена, как на самолетах серии Piper Cherokee). Слово «элевон» - это чемодан из высотаАтор и элерна.

Элевоны устанавливаются с каждой стороны самолета на задней кромке крыла. При движении в одном и том же направлении (вверх или вниз) они будут вызывать приложение силы тангажа (нос вверх или нос вниз) к планеру. При дифференциальном перемещении (один вверх, другой вниз) они вызывают приложение силы качения. Эти силы могут применяться одновременно путем соответствующего позиционирования элевонов, например. элевоны одного крыла полностью опущены, а элевоны другого крыла частично опущены.

Самолет с элевонами управляется так, как если бы пилот все еще имел в своем распоряжении отдельные поверхности элеронов и руля высоты, управляемые штангой или рычагом. Входы двух элементов управления смешиваются либо механически, либо электронно, чтобы обеспечить соответствующее положение для каждого элевона.

Приложения

Оперативный самолет

Авро Вулкан XH558 взлет в 2008 году Авиашоу в Фарнборо

Одним из первых действующих самолетов, использовавших элевоны, был Авро Вулкан, а стратегический бомбардировщик управляемый королевские воздушные силы с V-сила. Оригинальный серийный вариант Vulan, обозначенный как B.1, не было никаких элевонов; вместо этого использовалось четыре внутренних лифты и четыре подвесных двигателя элероны вдоль его треугольное крыло для управления полетом.[1] Вулкан получил элевоны на своем значительно переработанном втором варианте, БИ 2'; все рули высоты и элероны были удалены в пользу восьми элевонов.[2] При полете на малых скоростях элевоны работали в тесном взаимодействии с шестью электрически управляемыми трехпозиционными двигателями. воздушные тормоза.[3]

Еще одним ранним самолетом, использовавшим элевоны, был Convair F-102 Delta Dagger, перехватчик управляемый ВВС США.[4] Через несколько лет после появления F-102, Convair построил B-58 Hustler, ранний сверхзвуковой бомбардировщик, который также был оснащен элевонами.[5]

Первый полет Concorde 001 в 1969 году

Пожалуй, самым культовым самолетом, оснащенным элевонами, был Aérospatiale /BAC Конкорд, англо-французский сверхзвуковой пассажир авиалайнер. Помимо требования сохранять точное управление направлением полета при полете на сверхзвуковых скоростях, конструкторы также столкнулись с необходимостью надлежащего устранения значительных сил, которые прилагались к самолету во время кренов и поворотов, что приводило к скручиванию и деформациям конструкции самолета. Решение, примененное для обеих этих проблем, заключалось в управлении элевонами; в частности, при изменении скорости самолета активное соотношение между внутренним и внешним элевонами было значительно отрегулировано. Только самые внутренние элевоны, которые прикреплены к самой жесткой части крыльев, будут активны, пока «Конкорд» летает на высоких скоростях.[6]

В Орбитальный аппарат космического корабля был снабжен элевонами, хотя они могли работать только во время атмосферного полета, с которым можно было бы столкнуться во время управляемого спуска аппарата обратно на Землю. Всего было четыре элевона, прикрепленных к задние кромки треугольного крыла. Во время полета за пределами атмосферного полета шаттл контроль отношения вместо этого был предоставлен Система контроля реакции (RCS), который состоял из 44 компактных ракета на жидком топливе двигатели, управляемые с помощью сложной по проводам система управления полетом.[7]

В Northrop Grumman B-2 Spirit, большой летающее крыло эксплуатируется ВВС США в качестве стратегического стелс-бомбардировщик, также использовал элевоны в своей системе управления. Northrop предпочла управлять самолетом с помощью комбинации раздельного тормоза -рули и дифференциальная тяга после оценки различных средств управления по направлению с минимальным нарушением радиолокационного профиля самолета.[8][9] Четыре пары рулей расположены по задней кромке крыла; в то время как большинство поверхностей используется на протяжении всего диапазона полета самолета, внутренние элевоны обычно применяются только при полете на малых скоростях, например, при заходе на посадку.[10] Чтобы избежать потенциального контактного повреждения во время взлета и обеспечить наклон носом вниз, все элевоны остаются опущенными во время взлета, пока не будет достигнута достаточно высокая воздушная скорость.[10] Поверхности полета B-2 автоматически регулируются и перемещаются без участия пилота, и этими изменениями управляет сложный квадруплекс самолета, управляемый компьютером. по проводам система управления полетом, чтобы противодействовать нестабильности, присущей конфигурации летающего крыла.[11]

Исследовательские программы

X-53 Активное аэроупругое крыло в полете

Существует ряд технологических исследований и разработок, направленных на интеграцию функций системы управления полетом самолета такие как элероны, лифты, лифты и закрылки в крылья для выполнения аэродинамических целей с меньшими преимуществами: масса, стоимость, сопротивление, инерция (для более быстрой и сильной реакции управления), сложности (механически проще, меньше движущихся частей или поверхностей, меньше обслуживания) и радиолокационный разрез за скрытность. Однако главный недостаток состоит в том, что когда элевоны движутся вверх синхронно, чтобы увеличить тангаж самолета, создавая дополнительную подъемную силу, они уменьшают развал или кривизну крыла вниз. Изгиб желателен при создании большой подъемной силы, поэтому элевоны снижают максимальную подъемную силу и эффективность крыла. Их можно использовать во многих беспилотные летательные аппараты (БПЛА) и шестого поколения самолет истребитель. Два многообещающих подхода - это гибкие крылья и флюидика.

В гибких крыльях большая часть или вся поверхность крыла может изменять форму в полете, отклоняя воздушный поток. В X-53 Активное аэроупругое крыло это НАСА усилие. В Адаптивное податливое крыло это военная и коммерческая деятельность.[12][13][14]

В флюидика, силы в транспортных средствах возникают через управление циркуляцией, в котором более крупные и сложные механические части заменяются более простыми жидкостными системами меньшего размера (щели, которые испускают потоки воздуха), где большие силы в жидкостях отклоняются меньшими струями или потоками жидкости с перерывами, чтобы изменить направление транспортных средств.[15][16][17] При таком использовании флюидика обещает меньшую массу, затраты (до 50% меньше) и очень низкую инерция и время отклика, и простота.

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ Заметки пилота пт. 1, гл. 10, п. 1 (а).
  2. ^ Руководство для экипажа пт. 1, гл. 7, п. 7.
  3. ^ Руководство для экипажа пт. 1, гл. 7, пункт 70.
  4. ^ Павлин, Линдси (1986). «Дельта Дарт: Истребители последнего века» (PDF). НАСА. Получено 30 июля 2020.
  5. ^ Спирмен, Лерой (июнь 1984). «Некоторые аэродинамические открытия и связанные с ними исследовательские программы NACA / NASA после Второй мировой войны» (PDF). НАСА.
  6. ^ Оуэн 2001, п. 78.
  7. ^ «HSF - Шаттл». НАСА. Получено 17 июля 2009.
  8. ^ Sweetman 2005, п. 73
  9. ^ Чудоба 2001 г., п. 76
  10. ^ а б Чудоба 2001 г., стр. 201–202
  11. ^ Мойр и Сибридж 2008, п. 397
  12. ^ Скотт, Уильям Б. (27 ноября 2006 г.), "Морфинговые крылья", Авиационная неделя и космические технологии
  13. ^ "FlexSys Inc .: Aerospace". Архивировано из оригинал 16 июня 2011 г.. Получено 26 апреля 2011.
  14. ^ Кота, Шридхар; Осборн, Рассел; Эрвин, Грегори; Марич, Драган; Флик, Питер; Пол, Дональд. «Адаптивное совместимое крыло для миссии - конструкция, изготовление и летные испытания» (PDF). Анн-Арбор, Мичиган; Дейтон, Огайо, США: FlexSys Inc., Исследовательская лаборатория ВВС. Архивировано из оригинал (PDF) 22 марта 2012 г.. Получено 26 апреля 2011.
  15. ^ П. Джон (2010). «Программа комплексных промышленных исследований безлопастных летательных аппаратов (FLAVIIR) в авиационной технике». Труды Института инженеров-механиков, Часть G: Журнал аэрокосмической техники. Лондон: Публикации по машиностроению. 224 (4): 355–363. Дои:10.1243 / 09544100JAERO580. ISSN  0954-4100. Архивировано из оригинал 17 мая 2018 г.
  16. ^ "Витрина беспилотного летательного аппарата демонстрирует безлопастный полет". BAE Systems. 2010. Архивировано с оригинал 7 июля 2011 г.. Получено 22 декабря 2010.
  17. ^ «Демонические беспилотные летательные аппараты вошли в историю, летая без закрылков». Metro.co.uk. Лондон: Associated Newspapers Limited. 28 сентября 2010 г.

Библиография

  • Чудоба, Бернд (2001), Устойчивость и управление обычными и нетрадиционными конфигурациями самолетов: общий подход, Стаутон, Висконсин: Книги по запросу, ISBN  978-3-83112-982-9
  • Оуэн, Кеннет (2001). Конкорд: История сверхзвукового пионера. Лондон: Музей науки. ISBN  978-1-900747-42-4.CS1 maint: ref = harv (связь)
  • Мойр, Ян; Сибридж, Аллан Г. (2008), Авиационные системы: интеграция механических, электрических и авионических подсистем, Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, ISBN  978-0-4700-5996-8
  • Sweetman, Билл. «Внутри бомбардировщика-невидимки». Zenith Imprint, 1999. ISBN  1610606892.
  • Руководство для экипажа Vulcan B.Mk.2 (AP101B-1902-15). Лондон: Министерство авиации, 1984.