Tollazat (repülés)

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 .

Általános információk

Alapvető tollazati követelmények:

Vízszintes farok (GO)

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.

Függőleges farok (VO)

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.

Tollazatminták

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:

Példa: Tu-154 Példák: Pe-2 , Lockheed P-38 Lightning Példa: F-117 Példa: Me.262 HG III

Stabilizátorok és gerincek

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

Kormánykormányok és csűrők

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.

Kormányok aerodinamikai kompenzációja

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 aerodinamikai kiegyensúlyozásának eszközei

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.

Eszközök a kormányok és csűrők csapkodásának kiküszöbölésére

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.

Választás és számítás

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.

Lásd még

Irodalom

Linkek