для чего элерон самолета

Как летает самолет

Самолет может подняться в воздух, в том случае, если подъемная сила, возникающая при обтекании крыла воздухом превысит силу тяжести.

Для того, чтобы поднять самолет в воздух и получить требуемую подъемную силу, необходимо обеспечить обтекание крыла потоком воздуха, значит самолету для полета необходима скорость.

Самолет разбегается по взлетной полосе и, когда величина подъемной силы будет выше силы тяжести отрывается от земли. Попробуем разобраться, как возникает подъемная сила?

Аэродинамическая сила

При обтекании потокам воздуха пластины, расположенной параллельно линиям тока из-за разности давлений и сил трения, возникает аэродинамическая сила. В данном случае обтекание пластины потоком воздуха симметричное.

Несимметричным оно станет в том случае, если пластину наклонить, возникающая аэродинамическая сила будет направлена под углом к потоку. Угол наклона пластины называют углом атаки.

Разложим аэродинамическую силу на две составляющие:

При увеличении аэродинамической силы будут возрастать как вертикальная, так и горизонтальная составляющая.

Подъемная сила позволяет поднять самолет, а сила лобового сопротивления действует против направления его движения, то есть тормозит его.

Возникновение подъемной силы на крыле самолета

Наиболее благоприятным будет вариант, при котором, при малой силе сопротивления подъемная сила будет большой. Это позволит снизить потребную мощность двигателей, и расход топлива. Для этого создаются крылья несимметричного профиля.

Подъемная сила возникает при несимметричном обтекании профиля крыла потоком воздуха.

Струйки потока обтекают крыло сверху и снизу по разному.

При обтекании верхней выпуклой поверхности крыла из-за инертности струйки воздуха сжимаются, и в соответствии с уравнением неразрывности, скорость движения частиц воздуха.

В результате разницы давлений под крылом и над крылом возникает подъемная сила. Когда подъемная сила будет больше силы тяжести самолет взлетает.

Механизация крыла

Увеличение подъемной силы связано и с увеличением силы лобового сопротивления. Чем выше скорость самолета, тем сильнее сила лобового сопротивления будет тормозить его. Поэтому для полета на больших скоростях необходимо крыло, не вызывающее значительное лобовое сопротивление, подъемная сила у такого него также будет невелика, но когда самолет набрал высоту большая подъемная сила и не нужна.

Для полета на малых скоростях необходимо такое крыло, которое обеспечит максимальную подъемную силу, сила лобового сопротивления такого крыла выше, но на малых скоростях это не так критично.

Получается, что для того, чтобы взлетать на малой скорости, а проводить полет на большой скорости, самолету нужны крылья с разным профилем, или, как минимум, крыло с разными характеристиками. Получить необходимые характеристики на разных этапах полета помогают элементы механизации крыла:

Закрылок

Отклоняемый элемент механизации, расположенный на задней кромке крыла называют закрылком.

Выпуск закрылков позволяет значительно увеличить подъемную силу,при этом возрастает и сила лобового сопротивления.

Закрылки позволяют самолету взлететь на меньшей скорости, и совершать полет на малых скоростях.

Для набора скорости в полете сопротивление необходимо уменьшить, поэтому сначала угол наклона закрылков уменьшается, а затем они и вовсе убираются. В убранном закрылок составляет часть профиля крыла.

В режиме посадки, возрастающее сопротивление при выпуске закрылков позволяет снизить скорость самолета, а возросшая подъемная сила обеспечивает устойчивый полет при снижении скорости.

Предкрылок

Элемент механизации крыла, расположенный на его передней кромке, предназначенный для управления пограничным слоем называют предкрылком. Различают фиксированные предкрылки, жестко связанные с крылом и автоматические предкрылки, которые могут быть прижаты к крылу или выдвинуты в зависимости от угла атаки.

Щиток

Наклон щитка позволяет увеличить подъемную силу. Возрастающее сопротивление позволяет снизить пробег при посадке самолета.

Элементы управления

Вертикальное оперение позволяет обеспечить балансировку, устойчивость и управляемость самолета.

Оперение самолета составляют из неподвижные и подвижные элементы:

Действие рулей основано на изменении аэродинамической силы, при изменении угла наклона по отношению к направлению движения потока воздуха. При изменении угла наклона возникает аэродинамической силы, которая, благодаря плечу относительно центра тяжести самолета, создает вращающий момент.

Руль высоты

При перемещении руля высоты в противоположном направлении, нос самолета опускается вниз, угол тангажа становится отрицательным, самолет пикирует.

Руль направления

При изменении положения руля направления, за счет возникающей аэродинамической силы, появляется момент, поворачивающий самолет относительно нормальной оси. С помощью руля направления можно изменяется угол рысканья самолета.

Руль направления чаще всего используется для корректировки курса самолета при разбеге или пробеге при посадке.

Элероны

Вид криволинейного полета, служащий для изменения направления называют виражом. Для осуществления виража самолет необходимо изменить угол крена, сделать это позволяют элероны.

Элемент управления самолета, расположенный на задней кромке крыла называют элероном.

При крене самолета, из-за изменения режима обтекания крыла, создается центростремительная сила и самолет начинает двигаться по кривой, но демпфирующий момент вертикального оперения противодействует развороту. Для выполнения виража необходимо не только накренить самолет, но и отклонить руль направления в сторону виража, увечить тягу двигателя.

Источник

Что такое элероны у самолета

Что такое элерон? Это аэродинамическое средство управления (рули крена), которым оснащаются обычные самолёты и созданные по схеме «утка». Элероны размещаются на задней кромке консолей крыла. Они предназначены для управления углом наклона «железных птиц»: в момент применения рули крена отклоняются в противоположные стороны, дифференциально. Для того чтобы самолёт склонился вправо, левый элерон направляется вниз, а правый – вверх, и наоборот.

В чём состоит принцип действия рулей крена? Подъёмная сила снижается у той части крыла, которая размещена перед элероном, поднятым вверх. У части крыла, которая размещена перед опущенным элероном, подъёмная сила возрастает. Таким образом формируется силовой момент, который модифицирует скорость вращения самолёта вокруг оси, идентичной продольной оси машины.

История

Где впервые появился элерон? Это удивительное приспособление было установлено на моноплане, созданном в 1902 году новатором Ричардом Перси из Новой Зеландии. К сожалению, его машина совершала лишь весьма неустойчивые и короткие полёты. Первым самолётом, совершившим абсолютно координируемый полёт с применением рулей крена, оказалась машина 14 Bis, изготовленная Альберто Сантос-Дюмоном. Прежде аэродинамическое средство управления заменяло искажение крыла, исполненное братьями Райт.

Итак, изучаем далее элерон. Это приспособление имеет множество достоинств. Регулирующую поверхность, которая совмещает закрылки и рули крена, именуют флаперон (flaperon). Чтобы элероны имитировали функцию выпущенных закрылков, их одновременно опускают вниз. Для длительного управления креном к этому отклонению добавляется простой дифференциальный поворот.

Для регулировки наклона у лайнеров с вышеуказанной компоновкой могут также применяться модифицирующийся вектор тяги моторов, газовые рули, спойлеры, руль направления, трансформация центра масс самолёта, дифференциальное смещение высотных рулей и прочие уловки.

Побочные явления

Как действует элерон? Это капризный механизм, который имеет некоторые недостатки. Одним из побочных эффектов его действия является незначительное рысканье в противоположную сторону. Иными словами, при использовании элеронов для поворота вправо самолёт в момент увеличения крена может немного переместиться влево. Данный эффект появляется из-за разницы в лобовом сопротивлении между левой и правой консолью крыла, вызванной переменой подъёмной силы при колебании элеронов.

Большим коэффициентом лобового сопротивления владеет та консоль крыла, у которой элерон отклонён вниз. В нынешних системах управления «железными птицами» данное побочное явление уменьшают разными приёмами. Например, для того чтобы создать крен, элероны смещают также в противоположную сторону, но на неравные углы.

Эффект реверса

Согласитесь, управление самолётом требует сноровки. Так, на скоростных машинах со значительно удлинённым крылом может замечаться эффект реверса рулей крена. Как он выглядит?

Если при отклонении элерона, размещённого близко к законцовке крыла, появилась маневренная нагрузка, крыло самолёта выворачивается, и угол атаки на нём отклоняется. Такие события могут сглаживать эффект, полученный от смещения элерона, а могут привести к противоположному результату.

Например, если необходимо увеличить подъёмную силу полукрыла, элерон отклоняется вниз. Далее на заднюю кромку крыла начинает действовать сила, устремлённая вверх, крыло выворачивается вперёд, и угол атаки на нём снижается, что сокращает подъёмную силу. Фактически, действие рулей крена на крыле при реверсе аналогично влиянию на них триммера.

Так или иначе реверс рулей крена обнаруживался на многих реактивных самолётах (особенно на Ту-134). Кстати, на Ту-22 из-за такого эффекта предельное число Маха было снижено до 1,4. Вообще, управление элеронами пилоты изучают продолжительное время. Самыми распространёнными методами предотвращения реверса рулей крена являются применение элеронов-интерцепторов (интерцепторы находятся возле центра хорды крыла и при выпуске практически не вызывают его закручивания) либо установка добавочных элеронов около центроплана. Если присутствует второй вариант, внешние (размещённые около законцовок) рули крена, нужные для продуктивного управления на низких скоростях, выключаются при высоких, и поперечное управление осуществляется за счёт внутренних элеронов, которые не дают реверса благодаря внушительной жёсткости крыла, присутствующей в области центроплана.

Системы управления

А сейчас рассмотрим управление самолётом. Группу бортовых аппаратов, гарантирующих регулировку перемещения «стальных птиц», именуют системой управления. Так как пилот размещён в кабине, а рули и элероны расположены на крыльях и хвосте самолёта, между ними установлена конструктивная связь. В её обязанности входит обеспечение надёжности, лёгкости и эффективности управления положением машины.

Разумеется, при смещении координирующих поверхностей, влияющее на них усилие увеличивается. Однако это не должно приводить к недопустимому возрастанию напряжения на рычагах регулировки.

Режим управления самолётом может быть автоматическим, полуавтоматическим и ручным. Если человек с помощью мускульной силы заставляет работать инструменты пилотирования, то такая система управления называется ручной (прямое регулирование лайнера).

Системы с ручным администрированием могут быть гидромеханическими и механическими. Фактически, мы выяснили, что крыло самолёта играет важную роль в управлении. На машинах гражданской авиации базовую регулировку осуществляют два пилота с помощью кинематических устройств, регулирующих усилия и перемещения, командных двойных рычагов, механической проводки и поверхностей управления.

Если пилот управляет машиной с помощью механизмов и устройств, обеспечивающих и повышающих качество процесса пилотирования, то система управления именуется полуавтоматической. Благодаря автоматической системе пилот лишь контролирует группу самодействующих деталей, которая создаёт и изменяет координирующие силы и факторы.

Комплекс

Средством базового управления лайнером называют комплекс бортовых устройств и конструкций, с помощью которых лётчик приводит в действие средства регулировки, изменяющие режим полёта или балансирующие машину в заданном режиме. Сюда входят рули, элероны, переставной стабилизатор. Элементы, гарантирующие регулировку добавочных деталей контроля (закрылки, спойлеры, предкрылки), именуют механизацией крыла либо вспомогательным управлением.

В систему базового координирования лайнера входят:

Осуществление управления

Пилот выполняет продольное управление, то есть изменяет угол тангажа, отклоняя штурвальную колонку от себя или на себя. Поворачивая штурвал влево или вправо и отклоняя элероны, лётчик реализует поперечное управление, накреняя машину в нужную сторону. Для смещения руля направления пилот нажимает на педали, которые применяются также для контроля передней опоры шасси во время движения лайнера по земле.

Вообще, пилот является главным звеном в ручной и полуавтоматической системах управления, а закрылки, элероны и прочие детали самолёта – это всего лишь способ передвижения. Лётчик воспринимает и перерабатывает сведения о положении машины и рулей, действующих перегрузках, вырабатывает решение и воздействует на командные рычаги.

Требования

Базовое управление самолётом должно отвечать следующим требованиям:

Надеемся, данная статья помогла вам понять предназначение элеронов и разобраться в базовом управлении «стальных птиц».

Полеты долгое время оставались чем-то недостижимым для людей. Но с развитием науки все стало возможно. В настоящее время летают тысячи самолетов по всему миру. Практически каждый человек хотя бы один раз в своей жизни летал на самолете. Кстати, несмотря на трагические случаи падения этих железных птиц, они считаются самым надежным видом транспорта.

Если вам приходилось сидеть на местах в районе крыла, то вы имели возможность видеть, как работают его механизмы. В самолете множество деталей, и выполняют они различные функции. Одни помогают взлетать, набрать высоту, другие — находиться в полете, перевозить людей и различные грузы, останавливать самолет. Одними из самых важных деталей являются элероны.

Из чего состоит крыло самолета

Крылья выполняют самую важную работу: без них самолет был бы бесполезен. Наблюдая за птицами, можно заметить, что основную часть своей жизни они проводят в полете. Помогают им в этом крылья. Конечно, крылья самолета и птиц не только выглядят по-разному, но и работают неодинаково. Крыло самолета составляют следующие детали:

Это детали, которые позволяют управлять полетом и держать самолет в воздухе. Предкрылки находятся в передней части крыла, предназначены они для обтекания крыла на углах. Закрылки находятся на задней части крыла в его начале, сконструированы для взлета и набора высоты или посадки. Во время полета они являются продолжением крыла.

Назначение элеронов самолета

Элерон — это одна из подвижных частей крыла. Назначение элеронов самолета — обеспечение аэродинамики всего летательного аппарата. Эти детали симметрично расположены на задней кромке консолей крыла и направлены в сторону хвоста. Нужны они для того, чтобы держать самолет ровно, а при необходимости повернуть для изменения траектории полета. Еще одна их функция — управление креном самолета. Иными словами, элерон — это деталь, без которой самолет не сможет лететь, поворачивать, взлетать и садиться.

Как работают элероны?

С целью смены траектории полета или поворота самолет наклоняют. Для этого нужны элероны: чтобы наклонить самолет, на одном крыле элерон направляют вверх, а на другом — вниз. Также они увеличивают подъемную силу крыла на малой высоте.

Один из побочных эффектов действия элеронов — небольшой момент рысканья в противоположном направлении. Другими словами, желая повернуть направо, используя элероны для создания крена вправо, самолёт во время увеличения крена может немного повести по курсу влево. Эффект связан с появлением разницы в лобовом сопротивлении между правой и левой консолью крыла, обусловленной изменением подъёмной силы при отклонении элеронов. Та консоль крыла, у которой элерон отклонён вниз, обладает большим коэффициентом лобового сопротивления, чем другая консоль крыла. Вторичный вклад в данный эффект вносит угловая скорость крена, которая увеличивает угол атаки на опускающейся консоли крыла, и уменьшает на поднимающейся. В современных системах управления самолётом данные побочные эффекты минимизируют различными способами. Например для создания крена, элероны отклоняют также в противоположном направлении, но на разные углы.

История

Впервые элероны появились на моноплане, построенном новозеландским изобретателем Ричардом Перси в 1902, однако самолёт совершал только очень короткие и неустойчивые полёты. Первый самолёт, который совершил полностью управляемый полёт с использованием элеронов, был самолёт 14 Bis, созданный Альберто Сантос-Дюмоном. Ранее элероны заменяла деформация крыла, разработанная братьями Райт.

Управляющую поверхность, комбинирующую элерон и закрылки, называют флаперон (flaperon). Чтобы элероны работали как выпущенные закрылки, их синхронно опускают вниз. Для продолжения возможности управления креном, к этому отклонению элеронов добавляется обычное для элеронов дифференциальное отклонение.

Для управления креном у самолётов с данной компоновкой может также применяться руль направления, спойлеры, газовые рули, изменяющийся вектор тяги двигателей, дифференциальное отклонение рулей высоты, изменение центра масс самолёта и прочие методы и их комбинации.

См. также

Сноски

Ссылки

Смотреть что такое «Элерон» в других словарях:

элерон — элерона, м. [фр. aileron – крылышко] (авиац.). Подвижная поверхность, прикрепленная на шарнирах к задней части крыльев самолета и служащая для поворотов. Большой словарь иностранных слов. Издательство «ИДДК», 2007. элерон а, м. (фр. aileron … Словарь иностранных слов русского языка

элерон — а, м. éleron m. крылышко. 1. Деталь самолета, подвижные поверхности у задних частей крыльев (плоскостей), укрепленные на шарнирах; поворачиваются одновременно, но в разные стороны; служат для управления самолетом. СИС 1954. Смотри как следует за… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ЭЛЕРОН — (франц. aileron от aile крыло), подвижная часть крыла, служит для управления креном самолета … Большой Энциклопедический словарь

ЭЛЕРОН — ЭЛЕРОН, рулевая поверхность, прикрепленная на петлях к крыльям САМОЛЕТА. При помощи рычага управления пилот отклоняет элероны вверх или вниз в противоположных направлениях для увеличения или уменьшения подъемной силы, что позволяет совершать… … Научно-технический энциклопедический словарь

ЭЛЕРОН — ЭЛЕРОН, элерона, муж. (франц. aileron крылышко) (авиац.). Подвижная поверхность, прикрепленная на шарнирах к задней части крыльев самолета и служащая для поворотов. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

элерон — (франц. aileron, от aile крыло), подвижная концевая часть крыла, отклоняемая вверх или вниз для аэродинамического управления креном летательного аппарата в полёте или увеличения подъёмной силы крыла при взлёте и посадке. * * * ЭЛЕРОН ЭЛЕРОН… … Энциклопедический словарь

Элерон — (франц. aileron, от aile крыло) рулевая поверхность, представляющая собой некоторую долю хвостовой (или концевой) части крыла самолёта (планёра), отклоняемую вверх и вниз и предназначенную для управления самолётом относительно его… … Большая советская энциклопедия

Элерон — м. см. элероны Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

элерон — элерон, элероны, элерона, элеронов, элерону, элеронам, элерон, элероны, элероном, элеронами, элероне, элеронах (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») … Формы слов

ЭЛЕРОН — (франц. aileron, уменьшит, от aile крыло) подвижная хвостовая часть крыла, предназнач. для управления ЛА по крену (при одноврем. отклонении левого и правого Э. в противоположные стороны вверх или вниз). См. рис. Элероны на крыле самолёта: 1… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

Существуют серьезные разногласия по поводу признания изобретения элерона. В Братья Райт и Гленн Кертисс боролся долгие годы судебная тяжба над патентом Райта 1906 года, в котором описан метод деформации крыла для достижения бокового контроля. Братья одержали победу в нескольких судебных решениях, в которых было установлено, что использование элеронов Кертиссом нарушает патент Райта. В конечном итоге Первая мировая война вынудил правительство США издать правовое решение. Более ранняя концепция элеронов была запатентована в 1868 году британским ученым. Мэттью Пирс Уотт Бултон, основанный на его статье 1864 г. О воздушном движении.

Содержание

История

Название «элерон» от французского, означающее «маленькое крыло», также относится к конечности птичьих крыльев использовали для управления их полетом. [1] [2] Впервые оно появилось в печати в 7-м издании франко-английского словаря Касселя за 1877 г., где в главном значении было «маленькое крыло». [3] В контексте самолетов с двигателями он появился в печати примерно в 1908 году. До этого элероны часто назывались рули, их старший технический собрат, без различия между их ориентациями и функциями, или, более описательно, как горизонтальные рули (На французском, gouvernails Horizontaux). Одним из первых печатных авиационных вариантов использования «элеронов» было упоминание во французском авиационном журнале. L’Aérophile 1908 г. [4]

Элероны более или менее полностью вытеснили другие формы бокового управления, такие как искривление крылапримерно к 1915 году, намного позже функции руля направления и лифт управление полетом было в значительной степени стандартизировано. Хотя ранее существовало много противоречивых заявлений о том, кто первым изобрел элероны и их функции, то есть управление поперечным смещением или креном, [4] устройство управления полетом было изобретено и описано британским ученым и метафизиком Мэттью Пирс Уотт Бултон в его статье 1864 года О воздушном движении. Он был первым, кто запатентовал систему управления элеронами в 1868 году. [4] [5] [6] [7]

Элероны не использовались на пилотируемых самолетах, пока они не использовались на Роберт Эно-Пелтерипланер в 1904 году, [4] [12] хотя в 1871 году французский военный инженер, Чарльз Ренар, построил и управлял беспилотным планером с элеронами на каждой стороне (которые он назвал «крылышками»), приводимыми в действие одноосным устройством автопилота, управляемым маятником в стиле Бултона. [13]

Первопроходец в области авиации США Октав Шанют опубликованы описания и чертежи Братья Райт’ Планер 1902 года в ведущем авиационном журнале дня, L’Aérophileв 1903 году. Это побудило французского военного инженера Эсно-Пелтери построить в 1904 году планер в стиле Райта, в котором вместо элеронов использовались элероны. искривление крыла. [4] Французский журнал L’Aérophile затем опубликовал фотографии элеронов планера Эно-Пельтери, которые были включены в его статью в июне 1905 года, а его элероны впоследствии были широко скопированы. [7] [14] [15]

Братья Райт использовали деформацию крыла вместо элеронов для управления креном на своих планерах в 1902 году, а около 1904 года Флаер II был единственным самолетом своего времени, способным выполнять скоординированный поворот по крену. В первые годы полетов с двигателями Райт лучше контролировал крен на своих конструкциях, чем самолеты, которые использовали подвижные поверхности. С 1908 года, когда конструкция элеронов была усовершенствована, стало ясно, что элероны были намного более эффективными и практичными, чем деформация крыла. Преимущество элеронов также в том, что они не ослабляли конструкцию крыла самолета, в отличие от техники деформации крыла. [4] что было одной из причин решения Эно-Пелтери перейти на элероны. [15]

Другие конструкторы ранних элеронов

Другие, которые ранее считались первыми, кто представил элероны, включали:

Патенты и судебные иски

Множество судебных решений в США одобряли обширный патент Райта, который братья Райт стремились обеспечить с помощью лицензионных сборов от 1000 долларов за самолет. [4] [26] и, как говорят, до 1000 долларов в день. [27] По словам Луи С. Кейси, бывшего куратора Смитсоновский музей авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия, и другими исследователями, благодаря полученному патенту Райты твердо стояли на позиции, согласно которой все полеты с использованием контроля бокового крена в любой точке мира будут осуществляться только по их лицензии. [27]

Впоследствии Райт были втянуты в многочисленные судебные процессы, возбужденные ими против авиастроителей, использовавших боковые органы управления полетом, и, следовательно, братьев обвиняли в том, что они сыграли «. важную роль в отсутствии роста и конкуренции в авиационной отрасли в Соединенных Штатах по сравнению с другими странами. такие страны, как Германия, до и во время Первой мировой войны «. [26] Годы затяжных юридических конфликтов последовали со многими другими авиастроителями, пока США не вступили в Первую мировую войну, когда правительство заключило законодательное соглашение между сторонами, которое привело к выплате роялти в размере 1% Райтам. [27]

Продолжающиеся споры

Сегодня все еще существуют противоречивые утверждения о том, кто первым изобрел элероны. Другие инженеры и ученые XIX века, в том числе Чарльз Ренар, Альфонс Пено, и Луи Муйяр, описал похожие поверхности управления полетом. Еще одна техника управления боковым полетом, искривление крыла, также описывался или экспериментировался несколькими людьми, в том числе Жан-Мари Ле Брис, Джон Монтгомери, Клемент Адер, Эдсон Галлоде, Д.Д. Уэллс и Хьюго Маттуллат. [4] [28] Историк авиации C.H. Гиббс-Смит писал, что элерон был «… одним из самых замечательных изобретений… в истории авиации, которое сразу же было потеряно из виду». [4]

В 1906 г. Братья Райт получил патент не на изобретение самолета (который существовал в течение нескольких десятилетий в виде планеров), а на изобретение системы аэродинамического управления, которая манипулировала поверхностями летательного аппарата, включая управление боковым полетом, [29] несмотря на то что рули, лифты и элероны были изобретены ранее.

Динамика полета

Пары элеронов обычно соединены между собой так, что, когда один перемещается вниз, другой перемещается вверх: идущий вниз элерон увеличивает лифт на своем крыле, в то время как восходящий элерон снижает подъемную силу на своем крыле, создавая крен (также называемый «креном») момент относительно продольной оси самолета (которая простирается от носа до хвоста самолета). [30] Элероны обычно располагаются около кончик крыла, но иногда может располагаться и ближе к корень крыла. Современные авиалайнеры также могут иметь вторую пару элеронов на крыльях, и термины «внешний элерон» и «внутренний элерон» используются для описания этих положений соответственно.

Нежелательный побочный эффект работы элеронов: неблагоприятный рыскание—А рыскание момент в направлении, противоположном рулону. Использование элеронов для поворота самолета вправо вызывает рыскание влево. По мере того, как самолет катится, неблагоприятный рыскание частично вызывается изменением тянуть между левым и правым крылом. Поднимающееся крыло создает увеличенную подъемную силу, что приводит к увеличению индуцированное сопротивление. Опускающееся крыло создает пониженную подъемную силу, что снижает индуцированное сопротивление. Сопротивление профиля, вызванное отклоненными элеронами, может еще больше усилить разницу, наряду с изменениями векторов подъемной силы, когда один вращается назад, а другой вращается вперед.

Когда элероны находятся в нейтральном положении, крыло с внешней стороны разворота развивает большую подъемную силу, чем противоположное крыло, из-за изменения воздушной скорости по размаху крыла, что приводит к продолжению крена самолета. Однажды желаемое угол крена (градус поворота вокруг продольной оси) пилот использует противоположные элероны, чтобы предотвратить увеличение угла крена из-за этого изменения подъемной силы по размаху крыла. Это незначительное противоположное использование контроля должно сохраняться на протяжении всего хода. Пилот также использует небольшое количество руль в том же направлении, что и разворот, чтобы противодействовать неблагоприятному рысканью и производить «скоординированный» разворот, при котором фюзеляж параллельна траектории полета. Простая шкала на приборной панели называется индикатор скольжения, также известный как «мяч», указывает, когда достигается эта координация. [30]

Компоненты элеронов

Рупоры и аэродинамические противовесы

В частности, на больших или более быстрых самолетах силы управления могут быть чрезвычайно большими. Заимствованное у лодок открытие, которое расширяет площадь поверхности управления перед шарниром, облегчает необходимое усилие, впервые появившееся на элеронах во время Первой мировой войны, когда элероны были выдвинуты за законцовку крыла и снабжены звуковым сигналом перед шарниром. Известные как консольные элероны, возможно, наиболее известными примерами являются Fokker Dr.I и Фоккер Д.VII. Более поздние образцы привели противовес в соответствие с крылом, чтобы улучшить управляемость и уменьшить сопротивление. Сейчас это наблюдается реже из-за элеронов типа Фризе. [ требуется разъяснение ] что дает такое же преимущество. [ нужна цитата ]

Обрезка вкладок

Триммеры представляют собой небольшие подвижные секции, напоминающие уменьшенные в масштабе элероны, расположенные на задней кромке элерона или рядом с ней. На большинстве воздушных судов с воздушным винтом вращение пропеллера (ов) вызывает противодействие крену из-за Третий закон движения Ньютона, в том, что каждое действие имеет равную и противоположную реакцию. Чтобы избавить пилота от необходимости оказывать постоянное давление на ручку в одном направлении (что вызывает усталость), предусмотрены триммеры для регулировки или обрезать давление, необходимое против любого нежелательного движения. Сам язычок отклоняется по отношению к элерону, заставляя элерон двигаться в противоположном направлении. Триммеры бывают двух видов: регулируемые и фиксированные. Фиксированный триммер вручную изгибается до требуемого отклонения, а регулируемым триммером можно управлять из кабины, чтобы можно было компенсировать различные настройки мощности или положения в полете. Некоторые большие самолеты 1950-х годов (в том числе Canadair Argus) использовали свободно плавающие управляющие поверхности, которыми пилот управлял только через отклонение триммера, в этом случае были также предусмотрены дополнительные выступы для точной настройки управления для обеспечения прямого и горизонтального полета. [ нужна цитата ]

Лопаты

Лопаты представляют собой плоские металлические пластины, обычно прикрепленные к нижней поверхности элеронов перед шарниром элеронов с помощью рычага. Они уменьшают силу, необходимую пилоту для отклонения элеронов, и их часто можно увидеть на пилотажный самолет. Когда элерон отклоняется вверх, лопата создает направленную вниз аэродинамическую силу, которая имеет тенденцию вращать весь узел так, чтобы дополнительно отклонить элерон вверх. Размер лопаты (и ее плеча рычага) определяет, сколько силы нужно приложить пилоту, чтобы отклонить элерон. Лопата работает так же, как и рог, но более эффективна из-за более длинной момент рука. [ нужна цитата ]

Весовые балансиры

Чтобы увеличить скорость дрожания руля (аэроупругий флаттер) может стать риском, центр гравитации поверхности управления перемещается к линии шарнира этой поверхности. Для этого к передней части элерона могут быть добавлены свинцовые грузы. В некоторых самолетах конструкция элеронов может быть слишком тяжелой, чтобы позволить этой системе работать без чрезмерного увеличения веса элерона. В этом случае вес может быть добавлен к плечу рычага, чтобы переместить вес далеко вперед к корпусу элерона. Эти балансировочные грузы имеют каплевидную форму (для уменьшения сопротивления), благодаря чему они выглядят совершенно иначе, чем лопаты, хотя оба выступают вперед и ниже элеронов. Помимо снижения риска флаттера, балансировка масс также снижает усилия на рукоятке, необходимые для перемещения руля при маневрах. [ нужна цитата ]

Заборы элеронов

Некоторые конструкции элеронов, особенно когда они установлены на стреловидных крыльях, включают ограждения, такие как заборы крыла заподлицо с их внутренней плоскостью, чтобы подавить некоторую составляющую размаха воздушного потока, проходящего через верхнюю часть крыла, который имеет тенденцию нарушать ламинарный поток над элероном при отклонении вниз. [ нужна цитата ]

Типы элеронов

Элероны одностороннего действия

Используется во время довоенная «пионерская эра» авиации и в первые годы Первой мировой войны каждый из этих элеронов управлялся одним тросом, который тянул элероны вверх. Когда самолет находился в покое, элероны висели вертикально вниз. Этот тип элеронов использовался на Фарман III биплан 1909 года и Короткий 166. «Обратная» версия этого, использующая деформацию крыла, существовала на более поздняя версия Santos-Dumont Красавица, из-за чего только законцовки крыла искривлялись «вниз». [31] Одним из недостатков этой установки была большая тенденция к рысканию, чем даже с базовыми взаимосвязанными элеронами. [32] В течение 1930-х годов на некоторых легких самолетах использовались органы управления одностороннего действия, но использовались пружины для возврата элеронов в их нейтральное положение при отпускании ручки управления.

Элероны крыла

Элероны Frize

Инженер Лесли Джордж Фризе (1897–1979) Bristol Airplane Company [34] разработали форму элерона, которая поворачивается примерно на 25-30% линии хорды и около его нижней поверхности [1], чтобы уменьшить силу рукояти, поскольку в 1930-х годах самолет стал быстрее. Когда элерон отклоняется вверх (чтобы его крыло опускалось), передняя кромка элерона начинает выступать под нижней стороной крыла в воздушный поток под крылом. Момент передней кромки в воздушном потоке помогает продвинуть заднюю кромку вверх, что снижает усилие ручки. Элерон, движущийся вниз, также добавляет энергии пограничному слою. Край элерона направляет воздушный поток от нижней стороны крыла к верхней поверхности элерона, создавая таким образом подъемную силу, добавленную к подъемной силе крыла. Это уменьшает необходимое отклонение элерона. Оба канадских Модель флота 2 биплан 1930 и 1938 популярных США Пайпер Дж-3 Детеныш Моноплан обладал элеронами Frize в исходном виде и помогал познакомить с ними широкую аудиторию.

Дифференциальные элероны

За счет тщательного проектирования механических рычагов можно сделать так, чтобы верхний элерон отклонялся больше, чем нижний элерон (например, патент США 1565097). [37] Это помогает снизить вероятность кончика крыла. стойло когда отклонения элеронов производятся на больших углах атаки. Кроме того, соответствующий дифференциал сопротивления снижает неблагоприятный рыскание [38] (как также обсуждалось над). Идея состоит в том, что потеря подъемной силы, связанная с верхним элероном, не влечет за собой никаких штрафов, в то время как увеличение подъемной силы, связанное с нижним элероном, минимизировано. Прокатка пара На самолете всегда есть разница в подъемной силе между двумя крыльями. Дизайнер в de Havilland изобрели простую и практичную связь и их де Хэвилленд Тигровый мотылек классический британский биплан стал одним из самых известных самолетов и одним из первых, в которых использовались дифференциальные элероны. [39]

Управление по крену без элеронов

Искривление крыльев

Дифференциальные спойлеры

Спойлеры представляют собой устройства, которые, будучи выдвинуты в воздушный поток над крылом, нарушают воздушный поток и уменьшают создаваемую подъемную силу. Многие современные конструкции самолетов, особенно реактивный самолет, используйте интерцепторы вместо или в дополнение к элеронам, например, F4 Фантом II и Northrop P-61 Черная Вдовас закрылками почти во всю ширину (на законцовках крыла были и очень маленькие обычные элероны).

Крен, вызванный рулем направления

Все самолеты с двугранной головкой имеют ту или иную форму соединения рыскания-крена для повышения устойчивости. Обычные тренажеры, такие как серии Cessna 152/172, могут управляться по крену только с помощью руля направления. Руль направления Boeing 737 имеет больше силы крена над самолетом, чем элероны на больших углах атаки. Это привело к двум заметным авариям, когда руль направления заклинило в полностью отклоненном положении, что привело к опрокидыванию (см. Проблемы с рулем направления Boeing 737).

Некоторые самолеты, такие как Fokker Spin а в моделях планеров отсутствует какой-либо боковой контроль. Эти самолеты используют большее количество двугранного угла, чем обычные самолеты. Отклонение руля направления дает рыскание и большую дифференциальную подъемную силу крыла, создавая момент крена, вызванный рысканием. Этот тип системы управления чаще всего встречается в Летающая блоха семейство малых самолетов и на более простых моделях планеров с 2 функциями (управление по тангажу и рысканью) или 3-функциональным моделям (управление по тангажу, рысканью и дроссельной заслонке), например, радиоуправляемые версии «Олд Таймер» свободный полет авиамодель с двигателем.

Источник