Tollazat ( repülőgép tollazata , rakéták ) - aerodinamikai felületek halmaza , amelyek stabilitást, irányíthatóságot és egyensúlyt biztosítanak a repülőgép repülés közben . Vízszintes és függőleges tollazatból áll. Mivel ezek az elemek a farokrészben találhatók, farokként is ismertek .
Alapvető tollazati követelmények:
Hosszanti stabilitást, irányítást és egyensúlyt biztosít. A vízszintes farok rögzített felületből áll - egy stabilizátorból és egy hozzá csuklós felvonóból. A farokra szerelt repülőgépeknél a vízszintes farok a repülőgép farokrészébe van felszerelve - a törzsre vagy a gerinc tetejére (T-alakú séma).
A " kacsa " sémában a tollazat a repülőgép orrában, a szárny előtt található. Kombinált séma lehetséges, ha egy további elülső farok egységet szerelnek fel egy hátsó egységgel rendelkező repülőgépre - egy sémát PGO-val ( front horizontal tail unit ), amely lehetővé teszi mindkét séma előnyeinek kihasználását. A „ farok nélküli ”, „ repülő szárnyú ” sémáknak nincs vízszintes farka.
A rögzített stabilizátor általában rögzített beépítési szöggel rendelkezik a repülőgép hossztengelyéhez képest. Néha ezt a szöget a talajon állítják be. Az ilyen stabilizátort permutálhatónak nevezik.
Nehéz repülőgépeken a hosszirányú irányítás hatékonyságának növelése érdekében a stabilizátor szöge repülés közben egy kiegészítő hajtás segítségével, általában fel- és leszálláskor változtatható, illetve adott repülési módban kiegyensúlyozható a gép. Az ilyen stabilizátort mobilnak nevezik.
Szuperszonikus repülési sebességnél a lift hatásfoka meredeken csökken. Ezért a szuperszonikus repülőgépekben a klasszikus , liftes GO séma helyett egy irányított stabilizátort ( TSPGO ) használnak, amelynek beépítési szögét a pilóta a parancsnoki hosszirányító kar vagy a repülőgép fedélzeti számítógépe segítségével szabályozza. . Ebben az esetben nincs lift.
Biztosítja a repülőgép iránystabilitását, irányíthatóságát és egyensúlyát a függőleges tengelyhez képest. Rögzített felületből áll - egy gerincből és egy hozzá csuklós kormányból .
A mindent mozgó VO-t nagyon ritkán használják (például a Tu-160- on ). A VO hatékonysága növelhető egy villával - egy elülső beömlővel a gerinc gyökerébe , vagy egy további hasi gerinccel . Egy másik módszer több (általában nem több, mint két egyforma) keel használata. Az aránytalanul nagy gerinc vagy két keel gyakran egy szuperszonikus repülőgép jele, hogy nagy sebességnél biztosítsa az iránystabilitást.
A tollazatfelületek alakját ugyanazok a paraméterek határozzák meg, mint a szárny alakját: nyúlás, szűkület, lefutási szög, szárnyszelvény és relatív vastagsága. A szárnyhoz hasonlóan itt is van trapéz, ovális, söpört és háromszög alakú tollazat.
A tollazati sémát felületeinek száma és relatív helyzetük határozza meg. A leggyakoribb sémák a következők:
Teljes analógiát mutatnak a szárnnyal , mind a fő elemek összetételében és kialakításában - lécek , hosszanti falak, hevederek , bordák , mind az áramkörök típusa tekintetében. A stabilizátorok esetében meglehetősen sikeresen alkalmazzák a spar-, a caisson- és a monoblokk - sémákat , a gerinceknél pedig az utóbbi sémát ritkábban alkalmazzák, bizonyos tervezési nehézségek miatt a gerincről a törzsre történő átvitel során. A gerinc erőpaneleinek és a törzshöz való kontúrkötése ebben az esetben nagyszámú erőkeret felszerelését teszi szükségessé, vagy a törzsre a gerinc erőpaneleinek síkjában, kisebb méretű , erős függőleges gerendák felszerelését teszi szükségessé. a törzs erőkereteinek száma.
Stabilizátorokkal elkerülhető a hajlítási nyomatékok átvitele a törzsre, ha a bal és jobb oldali felületének tartóelemei vagy erőpanelei a középső részén a legrövidebb úton kapcsolódnak egymáshoz. A söpört stabilizátor esetében ehhez a hosszirányú elemek tengelyének törése a törzs oldala mentén és két megerősített oldalborda felszerelése szükséges. Ha egy ilyen stabilizátor hosszirányú elemei a tengelyek megtörése nélkül elérik a repülőgép szimmetriasíkját, akkor a nyomatékot továbbító fedélzeti erőbordákon kívül még egy erőbordára lesz szükség a repülőgép szimmetriasíkjában.
A vezérelt stabilizátor kialakításának megvannak a maga jellemzői - lásd a TsPGO-t
Tekintettel a kormányok és csűrők tervezésének és teljesítményének teljes azonosságára, a jövőben a rövidség kedvéért csak a kormányokról fogunk beszélni, bár minden elhangzott teljes mértékben alkalmazható lesz a csűrőkre is. A hajlításban dolgozó és szinte teljes vágóerőt felfogó kormány (és persze a csűrő) fő erőeleme a szár, amelyet a felfüggesztés egységek csuklós támaszai támasztanak alá.
A kormányok fő terhelése légaerodinamikus, amely egyensúlyozáskor, a repülőgép manőverezésekor vagy turbulens levegőben történő repüléskor jelentkezik. Ezt a terhelést érzékelve a kormányszár folyamatos többcsapágyas gerendaként működik. Munkájának sajátossága, hogy a kormánytámaszok rugalmas szerkezetekre vannak rögzítve, amelyek terhelés alatti deformációi jelentősen befolyásolják a kormányszár erőmunkáját.
A kormánynyomaték érzékelését egy zárt bőrkontúr biztosítja, amelyet a rögzítőkonzolok kivágásának helyein az oldalsó tagfal zár le. A maximális nyomaték a vezérlőkürt azon szakaszában hat, amelyre a vezérlőrúd illeszkedik. A kürt (vezérlőrúd) elhelyezkedése a kormánykerék fesztávja mentén jelentősen befolyásolhatja a kormánykerék deformálódását csavarás közben.
Repülés közben, amikor a vezérlőfelületek eltérnek, csuklónyomatékok keletkeznek, amelyeket a pilóta vezérlőkarokra tett erőfeszítései egyensúlyoznak ki. Ezek az erőfeszítések a kormánylapát méreteitől és elhajlási szögétől, valamint a sebesség nyomásától függenek. A modern repülőgépeken az irányítási erők túl nagyok, ezért a kormányok kialakításánál speciális eszközöket kell biztosítani a csuklónyomatékok csökkentése és az irányítási erőfeszítések kiegyensúlyozása érdekében. Erre a célra a kormányok aerodinamikai kompenzációját alkalmazzák, melynek lényege, hogy a kormány aerodinamikai erőinek egy része a forgástengelyhez képest, a fő csuklónyomatékkal ellentétes nyomatékot hoz létre.
A következő típusú aerodinamikai kompenzációkat használják a legszélesebb körben:
Az ilyen kompenzátor elhajlási szögei és hatékonysága arányos a kormánylapát elhajlási szögeivel, ami nem mindig indokolt, mivel a vezérlési erőfeszítések nemcsak a kormány elhajlási szögeitől, hanem a sebesség nyomásától is függenek. Tökéletesebb a rugós szervokompenzátor, amelyben az előfeszített rugók vezérlési kinematikába való beépítése miatt az elhajlási szögek arányosak a kormányzási erőkifejtéssel, ami a legjobban megfelel a szervokompenzátor céljának - ezen erőfeszítések csökkentésére.
A repülőgép repülésének bármely stacionárius üzemmódja általában eltérített kormányokkal történik, ami biztosítja a repülőgép egyensúlyát - egyensúlyozását - a tömegközépponthoz képest. Azokat az erőket, amelyek ebben az esetben a pilótafülke kezelőszerveire hatnak, általában kiegyensúlyozásnak nevezik. Annak érdekében, hogy a pilótát ne fárassza hiába, és ne kímélje meg a felesleges erőfeszítésektől, minden egyes vezérlőfelületen egy trimmer van felszerelve , amely lehetővé teszi az egyensúlyozási erőfeszítések teljes eltávolítását.
A trimmer szerkezetileg teljesen megegyezik a szervokompenzátorral, és szintén csuklósan van felfüggesztve a kormánykerék farrészében, de a szervokompenzátorral ellentétben további kézi vagy elektromechanikus vezérléssel rendelkezik. A pilóta, a trimmert a kormány eltérítésével ellentétes irányba terelve, a kormánykar kiegyensúlyozását egy adott elhajlási szögnél nulla erőkifejtéssel éri el a vezérlőkaron. Egyes esetekben kombinált trimmer-szervo kompenzátor felületet használnak, amely a hajtás bekapcsolásakor trimmerként működik, kikapcsolt állapotban pedig szervo kompenzátor funkcióit látja el.
Hozzá kell tenni, hogy a trimmer csak olyan vezérlőrendszerekben használható, amelyekben a vezérlőkarokra ható erők közvetlenül kapcsolódnak a kormánykerék csuklónyomatékához - mechanikus, nem nyomásfokozós vezérlőrendszerekben vagy megfordítható nyomásfokozókkal rendelkező rendszerekben. Az irreverzibilis nyomásfokozókkal - hidraulikus erősítőkkel - rendelkező rendszerekben a vezérlőfelületekre ható természetes erők nagyon kicsik, és a "mechanikus vezérlés" szimulálása érdekében a pilóta számára ezeket ráadásul rugós terhelési mechanizmusok hozzák létre, és nem függenek a csuklónyomatéktól. kormánykerék. Ebben az esetben a trimmereket nem szerelik fel a kormányra, és a kiegyenlítő erőket speciális eszközökkel távolítják el - a vezérlő huzalozásba szerelt trimmelő hatásmechanizmusok.
Az állítható stabilizátor egy másik eszközként szolgálhat a repülőgép kiegyensúlyozására egyenletes repülési módban. Jellemzően egy ilyen stabilizátort csuklósan a hátsó keménypontokra szerelnek fel, és az elülső csomópontok egy erőhajtáshoz vannak csatlakoztatva, amely a stabilizátor orrának felfelé vagy lefelé mozgatásával megváltoztatja a beszerelés szögét repülés közben. A kívánt beépítési szög kiválasztásával a pilóta nulla csuklónyomatékkal egyensúlyozhatja a repülőgépet a liften. Ugyanez a stabilizátor biztosítja a repülőgép hosszirányú irányításának szükséges hatékonyságát fel- és leszálláskor is.
A hajlító csűrő és a hajlítókormány lebegés oka a csuklótengelyhez viszonyított tömegkiegyensúlyozatlanság . A vezérlőfelületek tömegközéppontja jellemzően a forgástengely mögött helyezkedik el. Ennek eredményeként a csapágyfelületek hajlító rezgései során a kormányok tömegközéppontjában fellépő tehetetlenségi erők a vezérlővezetékek deformációi és holtjátékai miatt a kormányokat egy bizonyos szögben eltérítik, ami további elemek megjelenéséhez vezet. aerodinamikai erők, amelyek növelik a csapágyfelületek hajlítási deformációit. A sebesség növekedésével a lengési erők nőnek, és a kritikus lebegési sebességnek nevezett sebességnél a szerkezet tönkremegy.
Az ilyen típusú lebegés megszüntetésének radikális eszköze a kiegyenlítő súlyok felszerelése a kormányok és a csűrők orrába, hogy azok tömegközéppontját előre mozdítsák.
A kormányok 100%-os súlykiegyenlítése, amelyben a tömegközéppont a kormány forgástengelyén helyezkedik el, biztosítja a lebegés előfordulását és kialakulását kiváltó ok teljes megszüntetését.
A tollazati szervekre repülés közben elosztott aerodinamikai erők hatnak , amelyek nagyságát és eloszlási törvényét szilárdsági szabványok vagy lefújások határozzák meg . A tollazat tömeges tehetetlenségi erőit kicsiségük miatt általában figyelmen kívül hagyjuk. Figyelembe véve az empennage elemek munkáját a külső terhelések érzékelésében, a szárnyhoz hasonlóan meg kell különböztetni az empennage egységek általános erőmunkáját, mint gerendákat, amelyek szakaszaiban nyíróerők, hajlító- és nyomatéknyomatékok vannak, valamint a helyi munka a bőr egyes szakaszainak tulajdonítható légterhelésből megerősítő elemekkel.
A különböző tollazati egységek a rögzítés céljában és módszerében különböznek egymástól, ami bevezeti a saját jellemzőit az erőművi munkába, és befolyásolja szerkezeti teljesítménysémáik megválasztását. Az empennage megkívánt hatékonyságát a felületei alakjának és elhelyezkedésének helyes megválasztása, valamint e felületek paramétereinek számértékei biztosítják. Az árnyékolás elkerülése érdekében a tollazati elemek nem eshetnek a szárny, a gondolák és más repülőgép-alkatrészek nyomába. A számítógépes repülési rendszerek használata nem kisebb hatással van a tollazat hatékonyságára. Például a kellően fejlett repülőgépek fedélzeti számítógépeinek megjelenése előtt a V-tail szinte soha nem használták, az irányítás bonyolultsága miatt.
A hullámválság későbbi megjelenése a tollazaton a szárnyhoz képest megnövelt söprési szögekkel és kisebb relatív vastagságokkal érhető el. A lebegés és a csapkodás elkerülhető olyan ismert intézkedésekkel, amelyek ezeket az aeroelasztikus jelenségeket kiküszöbölik.