اقترح مخترع الألواح ، Gustav Lachmann ، في نهاية الثلاثينيات من القرن الماضي ، تجهيز الذيل بجناح عائم بحرية يوضع أمام الجناح. تم تجهيز هذا الجناح بدفة مؤازرة ، والتي تم من خلالها تنظيم قوة الرفع. يعمل على تعويض لحظة الغوص الإضافية للجناح التي تحدث عند تحرير السديلة. نظرًا لأن Lachmann كانت موظفة في شركة Handley-Page ، فقد كانت مالكة براءة الاختراع لهذا الحل التقني وهذه الفكرة مذكورة تحت هذه العلامة التجارية في المؤلفات الفنية. لكن لا يوجد حتى الآن تطبيق عملي لهذه الفكرة! ماهو السبب؟
موازنة الخسارة
إن جناح الطائرة الذي يصنع قوة الرفع له ما يصاحب ذلك ، ويمكن للمرء أن يقول سلبيًا ، وهو منتج ثانوي للحظة الغوص التي تميل إلى دفع الطائرة إلى الغوص. لمنع الطائرة من الغوص ، يوجد جناح صغير على ذيلها - عامل استقرار يمنع هذا الغوص ، ويخلق قوة رفع هبوطية ، أي سلبية. يسمى هذا المخطط الديناميكي الهوائي للطائرة "عادي". نظرًا لأن رفع الموازن سلبي ، فإنه يضيف إلى جاذبية الطائرة ، ويجب أن يكون للجناح قوة رفع أكبر من الجاذبية.
الفرق بين هذه القوى يسمى موازنة الخسائر ، والتي يمكن أن تصل إلى 20٪.
لكن أول طائرة تحلق من الأخوان رايت لم تتكبد مثل هذه الخسائر ، لأن جناحًا صغيرًا - عامل زعزعة الاستقرار الذي منع الغوص ، لم يكن موجودًا خلف الجناح ، ولكن أمامه. مثل هذا المخطط الديناميكي الهوائي للطائرة يسمى "بطة". ومن أجل منع الطائرة من الغوص ، يجب أن يخلق عامل عدم الاستقرار قوة رفع صاعدة ، أي إيجابية ،. إنها تضاف إلى قوة الرفع للجناح ، وهذا المجموع يساوي جاذبية الطائرة. نتيجة لذلك ، يجب أن يخلق الجناح قوة رفع أقل من قوة الجاذبية. ولا خسارة في التوازن!
يتم دمج المثبت ومزعزع الاستقرار في مصطلح واحد - الذيل الأفقي أو GO.
ومع ذلك ، مع التطور الهائل لميكنة الإقلاع والهبوط للجناح في أوائل الثلاثينيات من القرن الماضي ، فقدت "البطة" هذه الميزة. العنصر الرئيسي للميكنة هو السديلة - الجزء الخلفي من الجناح ينحرف لأسفل. إنه يضاعف رفع الجناح تقريبًا ، مما يجعل من الممكن تقليل السرعة أثناء الهبوط والإقلاع ، وبالتالي توفير كتلة الهيكل. لكن الناتج الثانوي للحظة الانقضاض عند تمديد السديلة يزيد إلى الحد الذي لا يستطيع فيه عامل عدم الاستقرار التعامل معه ، لكن المثبت يمكنه التعامل معه. كسر ليس بناء ، في هذه الحالة قوة إيجابية.
لكي يولد الجناح قوة الرفع ، يجب توجيهه بزاوية مع اتجاه تدفق الهواء القادم. تسمى هذه الزاوية بزاوية الهجوم ، ومع نموها ، تنمو قوة الرفع أيضًا ، ولكن ليس بلا حدود ، ولكن تصل إلى زاوية حرجة ، والتي تقع في النطاق من 15 إلى 25 درجة. لذلك ، لا يتم توجيه القوة الديناميكية الهوائية الكلية للأعلى بشكل صارم ، ولكنها تميل نحو ذيل الطائرة. ويمكن أن تتحلل إلى مكون موجه للأعلى بشكل صارم - قوة الرفع ، وتوجيهه للخلف - قوة السحب الديناميكي الهوائي. يتم استخدام نسبة قوة الرفع إلى قوة السحب للحكم على الجودة الديناميكية الهوائية للطائرة ، والتي يمكن أن تتراوح من 7 إلى 25.
لصالح المخطط العادي ، فإن ظاهرة مثل شطف تدفق الهواء خلف الجناح ، والتي تتكون من الانحراف الهبوطي لاتجاه التدفق ، تكون أكبر ، وكلما زادت قوة رفع الجناح. لذلك ، عندما تنحرف السديلة بسبب الديناميكا الهوائية ، فإن الزاوية السلبية الفعلية للهجوم للمثبت تزداد تلقائيًا ، وبالتالي رفعها السلبي.
بالإضافة إلى ذلك ، لصالح المخطط "العادي" ، بالمقارنة مع "البطة" ، يعمل أيضًا ظرف مثل ضمان الاستقرار الطولي لرحلة الطائرة. قد تتغير زاوية هجوم الطائرة نتيجة للحركات الرأسية للكتل الهوائية. تم تصميم الطائرات مع وضع هذه الظاهرة في الاعتبار وتميل إلى مقاومة الاضطرابات. يحتوي كل سطح من سطح الطائرة على تركيز ديناميكي هوائي - نقطة تطبيق زيادة الرفع عندما تتغير زاوية الهجوم. إذا أخذنا في الاعتبار الزيادات الناتجة في الجناح و GO ، فإن الطائرة أيضًا لها تركيز. إذا كان تركيز الطائرة خلف مركز الكتلة ، فعند الزيادة العشوائية في زاوية الهجوم ، تميل الزيادة في الرفع إلى إمالة الطائرة بحيث تقل زاوية الهجوم. وتعود الطائرة إلى وضع الطيران السابق. في الوقت نفسه ، في المخطط "العادي" ، يخلق الجناح لحظة زعزعة الاستقرار (لزيادة زاوية الهجوم) ، ويخلق المثبت لحظة استقرار (لتقليل زاوية الهجوم) ، ويسود الأخير بنحو 10 ٪. في "البطة" ، يتم إنشاء لحظة عدم الاستقرار بواسطة عامل عدم الاستقرار ، ويتم إنشاء لحظة الاستقرار ، وهي أكبر بحوالي 10٪ ، بواسطة الجناح. لذلك ، فإن زيادة مساحة وكتف الذيل الأفقي يؤدي إلى زيادة الاستقرار في المخطط الطبيعي وانخفاضه في "البطة". تعمل جميع اللحظات ويتم حسابها بالنسبة إلى مركز كتلة الطائرة (انظر الشكل 1).
)
إذا كان تركيز الطائرة متقدمًا على مركز الكتلة ، فعندئذٍ مع زيادة طفيفة عشوائية في زاوية الهجوم ، فإنها تزداد أكثر وستصبح الطائرة غير مستقرة بشكل ثابت. يتم استخدام هذا الترتيب المتبادل للتركيز ومركز الكتلة في المقاتلات الحديثة من أجل تحميل المثبت والحصول عليه ليس سلبيًا ، بل رفع إيجابي. ولا يتم توفير تحليق الطائرة عن طريق الديناميكا الهوائية ، ولكن من خلال نظام أوتوماتيكي مكرر رباعي الاستقرار الاصطناعي ، والذي "سيارات الأجرة" عندما تترك الطائرة زاوية الهجوم المطلوبة. عندما يتم إيقاف تشغيل الأتمتة ، تبدأ الطائرة في الدوران إلى الأمام ، وهذا هو أساس شكل Pugachev Cobra ، حيث يقوم الطيار بإيقاف تشغيل الأتمتة ، وعندما يتم الوصول إلى زاوية دوران الذيل المطلوبة ، يطلق صاروخًا في نصف الكرة الخلفي ، ثم يقوم بتشغيل الأتمتة مرة أخرى.
في ما يلي ، نعتبر الطائرات المستقرة بشكل ثابت فقط ، حيث يمكن استخدام هذه الطائرات فقط في الطيران المدني.
يميز الترتيب المتبادل لتركيز الطائرة ومركز الكتلة مفهوم "التمركز".
نظرًا لأن التركيز يقع خلف مركز الكتلة ، وبغض النظر عن المخطط ، فإن المسافة بينهما ، والتي تسمى هامش الاستقرار ، تزيد من ذراع GO في المخطط العادي وتنخفض في "البطة".
نسبة كتفي الجناح و GO في "البطة" هي بحيث يتم استخدام قوة الرفع لمزعزع الاستقرار مع أقصى انحراف للمصاعد بشكل كامل عندما يتم إحضار الطائرة إلى زوايا هجوم عالية. وسيتم تفويتها عندما يتم تحرير اللوحات. لذلك ، فإن كل "البط" للمصمم الأمريكي الشهير روتان ليس لديها أي مكننة. طارت طائرته Voyager حول العالم لأول مرة في عام 1986 دون أن تهبط أو تزود بالوقود.
الاستثناء هو Beechcraft Starship ، ولكن هناك ، من أجل استخدام اللوحات ، تم استخدام تصميم معقد للغاية بهندسة متغيرة لزعزعة الاستقرار ، والتي لا يمكن إحضارها إلى حالة قابلة للتكرار التسلسلي ، ونتيجة لذلك تم إغلاق المشروع.
يعتمد كتف الجناح إلى حد كبير على مقدار زيادة قوة الرفع لمزعزع الاستقرار مع زيادة زاوية الهجوم بمقدار درجة واحدة ، وتسمى هذه المعلمة مشتق زاوية هجوم معامل الرفع أو ببساطة مشتق من عدم الاستقرار. وكلما كان هذا المشتق أصغر ، كلما كان بإمكانك وضع مركز كتلة الطائرة بالقرب من الجناح ، وبالتالي ، سيكون كتف الجناح أصغر. لتقليل هذا المشتق ، اقترح المؤلف في عام 1992 تنفيذ عامل عدم الاستقرار وفقًا لمخطط الطائرات ذات السطحين (2). هذا يجعل من الممكن تصغير كتف الجناح لدرجة أنه يزيل العائق في استخدام الغطاء عليه. ومع ذلك ، هناك تأثير جانبي يتمثل في زيادة مقاومة GO بسبب الطبيعة ثنائية السطح. بالإضافة إلى ذلك ، هناك تعقيد في تصميم الطائرة ، لأنه من الضروري بالفعل تصنيع اثنين من GOs ، وليس واحد.
أشار الزملاء إلى أن ميزة "عدم الاستقرار ذات السطحين" متاحة على طائرة الأخوين رايت ، ولكن ليس فقط ميزة جديدة حاصلة على براءة اختراع في الاختراعات ، ولكن أيضًا مجموعة جديدة من الميزات. يفتقر Wrights إلى علامة "رفرف". بالإضافة إلى ذلك ، إذا كانت مجموعة ميزات الاختراع الجديد معروفة ، فلكي يتم التعرف على هذا الاختراع ، يجب استخدام ميزة واحدة على الأقل لأغراض جديدة. في Wrights ، تم استخدام ثنائية السطح لتقليل وزن البنية ، وفي الاختراع الموصوف ، لتقليل المشتق.
"بطة ويذرفان"
منذ ما يقرب من عقدين من الزمن ، تذكروا فكرة "بطة الطقس" المذكورة في بداية المقال.
إنها تستخدم ذيلًا أفقيًا مصبوغًا بالريش كعامل لزعزعة الاستقرار - FGO ، والذي يتكون من عامل عدم الاستقرار نفسه ، ويتم وضعه بشكل محوري على محور متعامد مع جسم الطائرة ، ومتصل بمؤازر عدم الاستقرار. نوع من الطائرة من مخطط عادي ، حيث يكون جناح الطائرة هو عامل عدم استقرار CSF ، ومثبت الطائرة هو محرك CSF. وهذه الطائرة لا تطير ، ولكنها موضوعة على محور ، وهي نفسها توجه نفسها بالنسبة إلى التدفق القادم. من خلال تغيير الزاوية السلبية للهجوم المؤازر ، نقوم بتغيير زاوية هجوم عامل عدم الاستقرار بالنسبة للتدفق ، وبالتالي ، قوة الرفع لـ CSF أثناء التحكم في الملعب.
مع وضع ثابت لتوجيه المؤازرة بالنسبة لمزعزع الاستقرار ، لا يستجيب CSF لرياح الرياح العمودية ، أي لتغيير زاوية هجوم الطائرة. لذلك ، مشتقها هو صفر. بناءً على منطقنا السابق - الخيار المثالي.
عند اختبار الطائرة الأولى من مخطط "بطة الطقس" الذي صممه A. Yurkonenko (3) مع CSF محملة بشكل فعال ، تم تنفيذ أكثر من عشرين رحلة ناجحة. في الوقت نفسه ، تم العثور على علامات واضحة على عدم استقرار الطائرات (4).
"مرونة فائقة"
بما أن هذا ليس مفارقة ، فإن عدم استقرار "ريشة الطقس" هو نتيجة "ثباتها الفائق". يتم تشكيل لحظة استقرار الكانارد الكلاسيكي مع GO ثابت من لحظة استقرار الجناح ولحظة عدم الاستقرار المضاد لـ GO. في بطة الريش ، لا يشارك CSF في تشكيل لحظة الاستقرار ، ولا يتشكل إلا من لحظة استقرار الجناح. وهكذا ، فإن لحظة استقرار "ريشة الطقس" أكبر بحوالي عشر مرات من اللحظة الكلاسيكية. مع زيادة عرضية في زاوية الهجوم ، لا تعود الطائرة ، تحت تأثير لحظة استقرار مفرطة للجناح ، إلى الوضع السابق ، ولكنها "تتجاوزه". بعد "التجاوز" ، تكتسب الطائرة زاوية هجوم مخفضة مقارنة بالنظام السابق ، وبالتالي تنشأ لحظة استقرار لعلامة أخرى ، وهي أيضًا مفرطة ، وبالتالي تحدث تذبذبات ذاتية ، لا يستطيع الطيار إخمادها.
أحد شروط الاستقرار هو قدرة الطائرة على تسوية تأثيرات الاضطرابات الجوية. لذلك ، في حالة عدم وجود اضطرابات ، يمكن أن تكون رحلة طيران غير مستقرة. هذا يفسر النهج الناجحة لطائرة YuAN-1. في شبابه البعيد ، كان لدى المؤلف حالة عندما طار نموذج جديد لطائرة شراعية في المساء في طقس هادئ لمدة 45 دقيقة على الأقل ، مما يدل على رحلات طيران مرضية تمامًا وأظهر عدم استقرار لامع - الأنف إلى أعلى بالتناوب مع الغوص في أول رحلة في طقس عاصف. طالما كان الجو هادئًا ولم تكن هناك اضطرابات ، أظهرت الطائرة الشراعية رحلة مرضية ، لكن تعديلها كان غير مستقر. ببساطة لم يكن هناك سبب لإظهار عدم الاستقرار هذا.
يمكن ، من حيث المبدأ ، استخدام CSF الموصوف في "البطة الزائفة". مثل هذه الطائرة هي في الأساس مخطط "عديم الذيل" ولها تمركز مناسب. ويتم استخدام CSF الخاص به فقط للتعويض عن لحظة الغوص الإضافية للجناح التي تحدث أثناء إطلاق الميكنة. في تكوين الانطلاق ، لا يوجد حمل على CSF. وبالتالي ، فإن CSF لا يعمل في الواقع في وضع الطيران التشغيلي الرئيسي ، وبالتالي فإن استخدامه في هذا البديل غير منتج.
"KRASNOV-DUCK"
يمكن القضاء على "الاستقرار الفائق" عن طريق زيادة مشتق CSF من الصفر إلى مستوى مقبول. يتم تحقيق هذا الهدف نظرًا لحقيقة أن زاوية دوران FGO أقل بكثير من زاوية دوران المؤازرة الناتجة عن تغيير زاوية هجوم الطائرة (5). يتم ذلك من خلال آلية بسيطة للغاية ، كما هو موضح في الشكل. 2. يتم وضع CSF 1 و servo 3 بشكل محوري على المحور OO1. يتم توصيل القضبان 4 و 6 من خلال المفصلات 5,7،9,10 و 1،3 مع CSF 8 و المؤازرة 12 مع الروك 6. يعمل القابض 1 على تغيير طول القضيب 3 بواسطة الطيار من أجل التحكم في الملعب. لا يتم تنفيذ دوران CSF 2 بزاوية انحراف المؤازرة 1 الكاملة بالنسبة للطائرة عند تغيير اتجاه التدفق القادم ، ولكن فقط من خلال الجزء النسبي. إذا كانت النسبة تساوي النصف ، فعندئذٍ تحت تأثير التدفق التصاعدي ، مما يؤدي إلى زيادة زاوية هجوم الطائرة بمقدار درجتين ، ستزداد الزاوية الفعلية للهجوم من CSF بمقدار درجة واحدة فقط. وفقًا لذلك ، سيكون مشتق CSF أقل مرتين مقارنة بـ GO الثابت. تشير الخطوط المتقطعة إلى موقع CSF 1 و servo 3 بعد تغيير زاوية هجوم الطائرة. من السهل تنفيذ تغيير النسبة وبالتالي تحديد قيمة المشتق عن طريق اختيار المسافات المناسبة للمفصلات 5 و 7 للمحور OO1.
![صورة]()
إن تقليل مشتق GO بسبب التدرج يجعل من الممكن وضع التركيز ضمن أي حدود ، وخلفه مركز كتلة الطائرة. هذا هو مفهوم تحول التمركز الديناميكي الهوائي. وهكذا ، تمت إزالة جميع القيود المفروضة على استخدام الميكنة الحديثة للجناح في مخطط "البطة" مع الحفاظ على الاستقرار الثابت.
"KRASNOV-FLUGER"
كل شيء على ما يرام! لكن هناك عيب. من أجل أن يكون للـ CSF 1 قوة رفع إيجابية ، يجب أن تعمل قوة الرفع السلبية على المؤازرة 3. القياس - المخطط العادي للطائرة. أي أن هناك خسائر لتحقيق التوازن ، في هذه الحالة ، موازنة CSF. ومن ثم فإن طريقة القضاء على هذا النقص هي مخطط "البطة". نضع المؤازرة أمام CSF ، كما هو موضح في الشكل. 3.
يعمل CSF على النحو التالي (6). نتيجة لتأثير القوى الديناميكية الهوائية على CSF 1 والمؤازرة 4 ، يتم ضبط CSF 1 تلقائيًا عند زاوية معينة للهجوم على اتجاه التدفق القادم. زوايا هجوم CSF 1 و servo 4 لها نفس العلامة ، وبالتالي ، فإن قوى الرفع لهذه الأسطح سيكون لها نفس الاتجاه. أي أن القوة الديناميكية الهوائية للمؤازرة 4 لا تقلل ، بل تزيد من قوة الرفع لـ CSF 1. لزيادة زاوية هجوم الطائرة ، يقوم الطيار بتحويل الدفع إلى الأمام 6 ، ونتيجة لذلك فإن المؤازرة 4 على المفصلة 5 تدور في اتجاه عقارب الساعة وتزيد زاوية هجوم المؤازرة 4. هذا يؤدي إلى زيادة زاوية هجوم CSF 1 ، أي إلى زيادة قوة الرفع.
بالإضافة إلى التحكم في درجة الصوت ، يوفر الارتباط الذي يوفره الاتجاه 7 زيادة من الصفر إلى القيمة المطلوبة لمشتق CSF.
لنفترض أن الطائرة دخلت في التيار الصاعد وزادت زاوية هجومها. في هذه الحالة ، يدور الشعاع 2 عكس اتجاه عقارب الساعة والمفصلات 9 و 8 في حالة عدم وجود الدفع 7 يجب أن تقترب من بعضها البعض. يمنع Thrust 7 التقارب ويحول المؤازرة 4 في اتجاه عقارب الساعة وبالتالي يزيد من زاوية الهجوم.
وهكذا ، عندما يتغير اتجاه التدفق القادم ، تتغير زاوية هجوم المؤازرة 4 ، ويضبط CSF 1 تلقائيًا بزاوية مختلفة فيما يتعلق بالتدفق ويخلق قوة رفع مختلفة. في هذه الحالة ، تعتمد قيمة هذا المشتق على المسافة بين المفصلات 8 و 3 ، وكذلك على المسافة بين المفصلات 9 و 5.
تم اختبار CSF المقترح على نموذج الحبل الكهربائي لدائرة "البط" ، بينما تم تقليل مشتقه بمقدار النصف مقارنةً بـ CSF الثابت. كان تحميل CSF 68٪ من ذلك بالنسبة للجناح. لم تكن مهمة الفحص الحصول على أحمال متساوية ، ولكن للحصول على حمولة أقل من CSF بدقة مقارنة بالجناح ، لأنه إذا حصلت عليه ، فلن يكون من الصعب الحصول على نفس الشيء. في "البط" مع GO ثابت ، عادة ما يكون تحميل الريش أعلى بنسبة 20 - 30٪ من تحميل الجناح.
"الطائرة المثالية"
إذا كان مجموع رقمين قيمة ثابتة ، فسيكون مجموع مربعاتهما هو الأصغر إذا تساوت هذه الأرقام. نظرًا لأن المقاومة الاستقرائية لسطح المحمل تتناسب مع مربع معامل الرفع الخاص به ، فإن أصغر حد لمقاومة الطائرة سيكون في الحالة التي تكون فيها المعاملات لكل من أسطح المحامل متساوية مع بعضها البعض في وضع الطيران المبحر. يجب اعتبار مثل هذه الطائرة "مثالية". إن اختراعات "Krasnov-duck" و "Krasnov-weather vane" تجعل من الممكن تحقيق مفهوم "الطائرة المثالية" في الواقع دون اللجوء إلى صيانة الاستقرار الاصطناعي بواسطة الأنظمة الأوتوماتيكية.
تظهر مقارنة "الطائرة المثالية" بطائرة تقليدية حديثة أنه من الممكن الحصول على زيادة بنسبة 33٪ في الحمولة مع توفير وقود متزامن بنسبة 23٪.
يخلق CSF أقصى قدر من الرفع عند زوايا هجوم قريبة من الحرجة ، وهذا الوضع نموذجي لمرحلة هبوط الرحلة. في هذه الحالة ، يكون التدفق حول سطح المحمل بواسطة جزيئات الهواء قريبًا من الحد الفاصل بين العادي والمماطلة. يترافق انفصال التدفق عن سطح GO بفقدان حاد في الرفع عليه ، ونتيجة لذلك ، يتم خفض أنف الطائرة بشكل مكثف ، ما يسمى "الغوص". ومن الأمثلة التوضيحية لـ "الغوص" تحطم الطائرة Tu-144 في Le Bourget ، عندما انهارت عند الخروج من الغوص بعد الغوص مباشرة. استخدام CSF المقترح يجعل من السهل حل هذه المشكلة. للقيام بذلك ، من الضروري فقط تحديد زاوية دوران التوجيه المؤازر بالنسبة إلى CSF. في هذه الحالة ، ستكون الزاوية الفعلية للهجوم من CSF محدودة ولن تصبح أبدًا مساوية للزاوية الحرجة.
"مثبت Weathervane"
![صورة]()
الاهتمام هو مسألة استخدام CSF في مخطط عادي. إذا لم تقم بالتخفيض ، ولكن العكس ، قم بزيادة زاوية دوران CSF مقارنةً بتوجيه المؤازرة ، كما هو موضح في الشكل. في الشكل 4 ، فإن مشتق CSF سيكون أعلى بكثير مقارنة بالمثبت الثابت (7).
يتيح لك ذلك تحويل تركيز ومركز كتلة الطائرة إلى الخلف بشكل ملحوظ. نتيجة لذلك ، لا يصبح الحمل المبحر لمثبت CSF سالبًا ، ولكنه إيجابي. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم تحويل مركز كتلة الطائرة إلى ما وراء التركيز بزاوية انحراف الرفرف (نقطة تطبيق زيادة الرفع بسبب انحراف الرفرف) ، فإن مثبت الريشة يخلق رفعًا إيجابيًا في تكوين الهبوط أيضًا .
لكن ربما يكون كل هذا صحيحًا طالما أننا لا نأخذ في الاعتبار تأثير الكبح وانحدار التدفق من سطح المحمل الأمامي إلى المؤخرة. من الواضح أنه في حالة "البطة" يكون دور هذا التأثير أقل بكثير. ومن ناحية أخرى ، إذا كان عامل الاستقرار "يحمل" المقاتلين العسكريين ، فلماذا يتوقف عن "حمل" الحياة المدنية؟
"خطة كراسنوف" أو "البطة ذات الريشة الزائفة"
لا يزال عامل عدم الاستقرار المفصلي ، وإن لم يكن بشكل كبير ، يعقد تصميم الطائرة. اتضح أنه يمكن تحقيق انخفاض في مشتق عامل عدم الاستقرار بوسائل أرخص بكثير.
![صورة]()
على التين. يوضح الشكل 4 عامل عدم الاستقرار 1 للطائرة المقترحة متصل بشكل صارم بجسم الطائرة (غير موضح في الرسم). إنه مزود بوسيلة لتغيير قوة الرفع الخاصة به في شكل مصعد 2 ، والذي ، باستخدام المفصلة 3 ، يتم تثبيته على قوس 4 متصل بشكل صارم بزعزعة الاستقرار 1. على نفس الحامل 4 ، باستخدام المفصلة 5 ، يتم وضع قضيب 6 ، في نهايته الخلفية يتم تثبيت عجلة قيادة مؤازرة بشكل صارم 7. في الطرف الأمامي للقضيب 6 ، بجانب المفصلة 5 ، يتم تثبيت رافعة 8 بشكل صارم ، الطرف العلوي متصل إلى القضيب 9 بواسطة مفصلة 10. في النهاية الخلفية للقضيب 10 يوجد مفصل 11 يربطها بالرافعة 12 من ماكينة الحلاقة 13 للمصعد 2. عندما يتم تثبيت هذا الانتهازي 13 بمساعدة المفصلة 14 على الجزء الخلفي من عجلة القيادة 2 ارتفاعات. يغير القابض 15 طول الدفع 10 تحت سيطرة الطيار للتحكم في الملعب.
يعمل مانع الاستقرار المقدم على النحو التالي. في حالة حدوث زيادة عرضية في زاوية هجوم الطائرة ، على سبيل المثال ، عندما تدخل في اتجاه صاعد ، تنحرف المؤازرة 7 لأعلى ، مما يستلزم إزاحة الدفع 10 إلى اليسار ، أي للأمام ويتسبب في انحراف ماكينة الحلاقة 13 للأسفل ، ونتيجة لذلك ينحرف المصعد 2 لأعلى. يتم عرض موضع ارتفاع الدفة 2 ، المؤازرة 7 ، وأداة التشذيب 13 في الوضع الموصوف في الرسم بخطوط متقطعة.
نتيجة لذلك ، فإن الزيادة في قوة الرفع لمزعزع الاستقرار 1 بسبب الزيادة في زاوية الهجوم ستكون إلى حد ما مستوية من خلال الانحراف التصاعدي للمصعد 2. تعتمد درجة هذا التسوية على نسبة زوايا انحراف المؤازرة 7 وارتفاع الدفة 2. ويتم تحديد هذه النسبة من خلال طول الروافع 8 و 12. عندما تنخفض زاوية الهجوم ، ينحرف المصعد 2 للأسفل ، وتزداد قوة الرفع لمزعزعة الاستقرار 1 ، مما يؤدي إلى تسوية الانخفاض في زاوية الهجوم.
وبالتالي ، يتم تحقيق انخفاض في مشتق عامل عدم الاستقرار بالمقارنة مع "البطة" الكلاسيكية.
نظرًا لحقيقة أن المؤازرة 7 والماكينة 13 مترابطتان بشكل حركي ، فإنهما يوازنان بعضهما البعض. إذا لم يكن هذا التوازن كافيًا ، فمن الضروري تضمين وزن موازنة في التصميم ، والذي يجب وضعه إما داخل التوجيه المؤازر 7 ، أو على امتداد القضيب 6 أمام المفصلة 5. يجب أن يكون المصعد 2 كن متوازنا أيضا.
نظرًا لأن المشتق فيما يتعلق بزاوية هجوم سطح المحمل يساوي تقريبًا ضعف المشتق فيما يتعلق بزاوية انحراف اللوح ، ثم مع زيادة مضاعفة لزاوية انحراف الدفة 2 مقارنة بزاوية انحراف المؤازرة 7 ، من الممكن تحقيق قيمة مشتق من عوامل عدم الاستقرار قريبة من الصفر.
المؤازرة 7 تساوي مساحة ماكينة الحلاقة 13 من ارتفاع الدفة 2. أي أن الإضافات إلى تصميم الطائرة صغيرة جدًا وتعقدها بشكل مهم.
وبالتالي ، من الممكن تمامًا الحصول على نفس النتائج مثل "ريشة الطقس" باستخدام تقنيات تصنيع الطائرات التقليدية فقط. لذلك ، يمكن أن يطلق على الطائرة المزودة بمثل هذا النوع من عدم الاستقرار اسم "البطة ذات الريشة الزائفة". حصل هذا الاختراع على براءة اختراع باسم "خطة كراسنوف" (8).
"طائرة تتجاهل الاضطرابات"
من الملائم للغاية صنع طائرة يكون فيها إجمالي أسطح المحامل الأمامية والخلفية مشتقًا يساوي صفرًا.
سوف تتجاهل مثل هذه الطائرة تمامًا التدفقات الرأسية للكتل الهوائية ، ولن يشعر ركابها "بالثرثرة" حتى مع الاضطرابات الجوية الشديدة. ونظرًا لأن التدفقات الرأسية للكتل الهوائية لا تؤدي إلى حمل زائد للطائرة ، فيمكن حسابها على حمولة زائدة تشغيلي أقل بكثير ، مما سيؤثر إيجابًا على كتلة هيكلها. نظرًا لحقيقة أن الطائرة لا تتعرض لأحمال زائدة أثناء الطيران ، فإن هيكلها لا يخضع للتآكل بسبب التعب.
يتم تحقيق الانخفاض في مشتق جناح مثل هذه الطائرة بنفس الطريقة المتبعة مع عامل عدم الاستقرار في "البطة ذات الريشة الزائفة". لكن المؤازرة لا تعمل على المصاعد ، ولكن على الجناح. الرفرف هو جزء من الجناح يعمل كجنيح ورفرف. في هذه الحالة ، نتيجة لتغيير عشوائي في زاوية هجوم الجناح ، تحدث الزيادة في رفعه عند التركيز من حيث زاوية الهجوم. وتحدث الزيادة السلبية لرفع الجناح نتيجة لانحراف الرفراف بواسطة التوجيه المؤازر عند التركيز على طول زاوية الانحراف للرفرفة. والمسافة بين هذه البؤر تساوي تقريبًا ربع متوسط الوتر الإيروديناميكي للجناح. نتيجة لعمل الزوج المحدد من القوى الموجهة بشكل مختلف ، يتم تشكيل لحظة زعزعة الاستقرار ، والتي يجب تعويضها بلحظة عدم الاستقرار. في هذه الحالة ، يجب أن يكون لمزعزع الاستقرار مشتق سلبي صغير ، ويجب أن تكون قيمة مشتق الجناح أكبر قليلاً من الصفر. تم الحصول على براءة اختراع RF رقم 2710955 لمثل هذه الطائرات.
من المحتمل أن يكون مجموع الاختراعات المذكورة أعلاه هو آخر مورد إيروديناميكي إعلامي غير مستخدم لزيادة الكفاءة الاقتصادية للطيران دون سرعة الصوت بمقدار الثلث أو أكثر.
يوري كراسنوف
مراجع
- د. سوبوليف. الذكرى المئوية لتاريخ "الجناح الطائر" ، موسكو ، روسافيا ، 1988 ، ص .100.
- واي كراسنوف. رقم براءة الاختراع RF 2000251.
- أ. يوركونينكو. بطة بديلة. تقنية - شباب 2009-08. صفحة 6-11
- في لابين. متى تطير "بطة ريشة الطقس"؟ الطيران العام. 2011. رقم 8. صفحة 38-41.
- واي كراسنوف. رقم براءة الاختراع RF 2609644.
- واي كراسنوف. رقم براءة الاختراع RF 2651959.
- واي كراسنوف. رقم براءة الاختراع RF 2609620.
- واي كراسنوف. رقم براءة الاختراع RF 2666094.
المصدر: www.habr.com