Ο εφευρέτης του πηχάκι, ο Gustav Lachmann, στα τέλη της δεκαετίας του τριάντα του περασμένου αιώνα, πρότεινε να εξοπλίσει το χωρίς ουρά με ένα ελεύθερα αιωρούμενο πτερύγιο τοποθετημένο μπροστά από το φτερό. Αυτό το πτερύγιο ήταν εξοπλισμένο με ένα σερβο πηδάλιο, με τη βοήθεια του οποίου ρυθμιζόταν η ανυψωτική του δύναμη. Χρησιμοποίησε για να αντισταθμίσει την πρόσθετη ροπή κατάδυσης του πτερυγίου που εμφανίζεται όταν απελευθερώνεται το πτερύγιο. Δεδομένου ότι η Lachmann ήταν υπάλληλος της εταιρείας Handley-Page, ήταν η ιδιοκτήτρια του διπλώματος ευρεσιτεχνίας για αυτήν την τεχνική λύση και αυτή η ιδέα αναφέρεται με αυτό το εμπορικό σήμα στην τεχνική βιβλιογραφία. Αλλά ακόμα δεν υπάρχει πρακτική εφαρμογή αυτής της ιδέας! Ποιός είναι ο λόγος?
Απώλεια εξισορρόπησης
Ένα φτερό αεροσκάφους που δημιουργεί ανύψωση έχει ένα συνακόλουθο, θα έλεγε κανείς αρνητικό, υποπροϊόν μιας στιγμής κατάδυσης που τείνει να φέρει το αεροσκάφος σε κατάδυση. Για να αποφευχθεί η κατάδυση του αεροσκάφους, υπάρχει ένα μικρό πτερύγιο στην ουρά του - ένας σταθεροποιητής, ο οποίος εμποδίζει αυτή την κατάδυση, δημιουργώντας μια καθοδική, δηλαδή αρνητική, ανυψωτική δύναμη. Ένα τέτοιο αεροδυναμικό σχήμα του αεροσκάφους ονομάζεται "κανονικό". Επειδή η ανύψωση του σταθεροποιητή είναι αρνητική, προστίθεται στη βαρύτητα του αεροσκάφους και το φτερό πρέπει να έχει ανύψωση μεγαλύτερη από τη βαρύτητα.
Η διαφορά μεταξύ αυτών των δυνάμεων ονομάζεται απώλειες εξισορρόπησης, οι οποίες μπορούν να φτάσουν έως και το 20%.
Αλλά το πρώτο ιπτάμενο αεροσκάφος των αδελφών Ράιτ δεν είχε τέτοιες απώλειες, επειδή ένα μικρό φτερό - ένας αποσταθεροποιητής που εμπόδιζε μια κατάδυση, βρισκόταν όχι πίσω από το φτερό, αλλά μπροστά του. Ένα τέτοιο αεροδυναμικό σχήμα του αεροσκάφους ονομάζεται "πάπια". Και για να αποτραπεί η κατάδυση του αεροσκάφους, ο αποσταθεροποιητής πρέπει να δημιουργήσει μια ανοδική, δηλαδή θετική, ανυψωτική δύναμη. Αθροίζεται στη δύναμη ανύψωσης του πτερυγίου και αυτό το άθροισμα είναι ίσο με τη βαρύτητα του αεροσκάφους. Ως αποτέλεσμα, το φτερό πρέπει να δημιουργήσει μια δύναμη ανύψωσης μικρότερη από τη δύναμη της βαρύτητας. Και χωρίς απώλεια ισορροπίας!
Ο σταθεροποιητής και ο αποσταθεροποιητής συνδυάζονται σε έναν όρο - οριζόντια ουρά ή GO.
Ωστόσο, με τη μαζική ανάπτυξη της μηχανοποίησης απογείωσης και προσγείωσης της πτέρυγας στις αρχές του τριάντα του περασμένου αιώνα, η «πάπια» έχασε αυτό το πλεονέκτημα. Το κύριο στοιχείο της μηχανοποίησης είναι το πτερύγιο - το πίσω μέρος της πτέρυγας εκτρέπεται προς τα κάτω. Διπλασιάζει περίπου την ανύψωση της πτέρυγας, λόγω της οποίας είναι δυνατή η μείωση της ταχύτητας κατά την προσγείωση και την απογείωση, εξοικονομώντας έτσι τη μάζα του πλαισίου. Αλλά το παραπροϊόν της ροπής ολίσθησης κατά την επέκταση του πτερυγίου αυξάνεται σε τέτοιο βαθμό που ο αποσταθεροποιητής δεν μπορεί να το αντιμετωπίσει, αλλά ο σταθεροποιητής μπορεί να το χειριστεί. Το να σπάσεις δεν είναι να χτίζεις, σε αυτήν την περίπτωση μια θετική δύναμη.
Προκειμένου το φτερό να δημιουργήσει ανύψωση, πρέπει να προσανατολίζεται υπό γωνία προς την κατεύθυνση της εισερχόμενης ροής αέρα. Αυτή η γωνία ονομάζεται γωνία προσβολής και με την ανάπτυξή της αυξάνεται και η ανυψωτική δύναμη, αλλά όχι άπειρα, αλλά μέχρι μια κρίσιμη γωνία, η οποία κυμαίνεται από 15 έως 25 μοίρες. Επομένως, η συνολική αεροδυναμική δύναμη δεν κατευθύνεται αυστηρά προς τα πάνω, αλλά έχει κλίση προς την ουρά του αεροσκάφους. Και μπορεί να αποσυντεθεί σε ένα εξάρτημα που κατευθύνεται αυστηρά προς τα πάνω - τη δύναμη ανύψωσης, και κατευθυνόμενη προς τα πίσω - την αεροδυναμική δύναμη οπισθέλκουσας. Ο λόγος της δύναμης ανύψωσης προς τη δύναμη έλξης χρησιμοποιείται για να κριθεί η αεροδυναμική ποιότητα του αεροσκάφους, η οποία μπορεί να κυμαίνεται από 7 έως 25.
Υπέρ του κανονικού σχήματος, ένα φαινόμενο όπως η λοξότμηση της ροής αέρα πίσω από το φτερό, που συνίσταται στην προς τα κάτω απόκλιση της κατεύθυνσης της ροής, είναι μεγαλύτερο, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη ανύψωσης του πτερυγίου. Επομένως, όταν το πτερύγιο εκτρέπεται λόγω αεροδυναμικής, η πραγματική αρνητική γωνία προσβολής του σταθεροποιητή αυξάνεται αυτόματα και, κατά συνέπεια, η αρνητική ανύψωσή του.
Επιπλέον, υπέρ του "κανονικού" συστήματος, σε σύγκριση με την "πάπια", λειτουργεί επίσης μια τέτοια περίσταση όπως η διασφάλιση της διαμήκους σταθερότητας της πτήσης του αεροσκάφους. Η γωνία προσβολής ενός αεροσκάφους μπορεί να αλλάξει ως αποτέλεσμα κάθετων κινήσεων των μαζών αέρα. Τα αεροσκάφη έχουν σχεδιαστεί έχοντας κατά νου αυτό το φαινόμενο και τείνουν να αντιστέκονται σε ενοχλήσεις. Κάθε επιφάνεια του αεροσκάφους έχει μια αεροδυναμική εστίαση - το σημείο εφαρμογής της αύξησης ανύψωσης όταν αλλάζει η γωνία επίθεσης. Αν λάβουμε υπόψη τις προκύπτουσες αυξήσεις του πτερυγίου και του GO, τότε το αεροσκάφος έχει επίσης εστίαση. Εάν η εστίαση του αεροσκάφους βρίσκεται πίσω από το κέντρο μάζας, τότε με μια τυχαία αύξηση της γωνίας επίθεσης, η αύξηση της ανύψωσης τείνει να γέρνει το αεροσκάφος έτσι ώστε η γωνία επίθεσης να μειωθεί. Και το αεροπλάνο επιστρέφει στην προηγούμενη λειτουργία πτήσης. Ταυτόχρονα, στο «κανονικό» σχήμα, η πτέρυγα δημιουργεί μια αποσταθεροποιητική ροπή (για αύξηση της γωνίας επίθεσης) και ο σταθεροποιητής δημιουργεί μια σταθεροποιητική ροπή (για μείωση της γωνίας επίθεσης) και η τελευταία υπερισχύει κατά περίπου 10 %. Στην «πάπια», η ροπή αποσταθεροποίησης δημιουργείται από τον αποσταθεροποιητή και η ροπή σταθεροποίησης, και είναι περίπου 10% μεγαλύτερη, δημιουργείται από το φτερό. Επομένως, μια αύξηση της περιοχής και του ώμου της οριζόντιας ουράς οδηγεί σε αύξηση της σταθερότητας στο κανονικό σχήμα και στη μείωση της στην "πάπια". Όλες οι ροπές ενεργούν και υπολογίζονται σε σχέση με το κέντρο μάζας του αεροσκάφους (βλ. Εικ. 1).
)
Εάν η εστίαση του αεροσκάφους είναι μπροστά από το κέντρο μάζας, τότε με μια τυχαία ελαφρά αύξηση της γωνίας επίθεσης, αυξάνεται ακόμη περισσότερο και το αεροσκάφος θα είναι στατικά ασταθές. Αυτή η αμοιβαία διάταξη της εστίασης και του κέντρου μάζας χρησιμοποιείται στα σύγχρονα μαχητικά για να φορτώσει τον σταθεροποιητή και να τον πάρει όχι αρνητικό, αλλά θετικό ανύψωση. Και η πτήση του αεροσκάφους δεν παρέχεται από την αεροδυναμική, αλλά από ένα τετραπλό διπλό αυτόματο σύστημα τεχνητής ευστάθειας, το οποίο «ταξίζει» όταν το αεροσκάφος φεύγει από την απαιτούμενη γωνία επίθεσης. Όταν ο αυτοματισμός είναι απενεργοποιημένος, το αεροσκάφος αρχίζει να στρέφει την ουρά προς τα εμπρός, αυτή είναι η βάση της φιγούρας Pugachev Cobra, στην οποία ο πιλότος απενεργοποιεί σκόπιμα τον αυτοματισμό και, όταν επιτευχθεί η απαιτούμενη γωνία στροφής της ουράς, εκτοξεύει έναν πύραυλο στο πίσω ημισφαίριο και μετά ενεργοποιεί ξανά τον αυτοματισμό.
Στη συνέχεια, θεωρούμε μόνο στατικά σταθερά αεροσκάφη, αφού μόνο τέτοια αεροσκάφη μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην πολιτική αεροπορία.
Η αμοιβαία διάταξη της εστίασης του αεροσκάφους και του κέντρου μάζας χαρακτηρίζει την έννοια του «κέντρου».
Δεδομένου ότι η εστίαση βρίσκεται πίσω από το κέντρο μάζας, ανεξάρτητα από το σχήμα, η απόσταση μεταξύ τους, που ονομάζεται περιθώριο σταθερότητας, αυξάνει τον βραχίονα GO στο κανονικό σχήμα και μειώνεται στην "πάπια".
Η αναλογία των ώμων του πτερυγίου και του GO στο «πάπιο» είναι τέτοια που η ανυψωτική δύναμη του αποσταθεροποιητή με τη μέγιστη απόκλιση των ανελκυστήρων χρησιμοποιείται πλήρως όταν το αεροσκάφος φέρεται σε υψηλές γωνίες επίθεσης. Και θα χαθεί όταν απελευθερωθούν τα πτερύγια. Επομένως, όλες οι «πάπιες» του διάσημου Αμερικανού σχεδιαστή Ρουτάν δεν έχουν καμία μηχανοποίηση. Το αεροπλάνο του Voyager έκανε τον γύρο του κόσμου για πρώτη φορά το 1986 χωρίς προσγείωση ή ανεφοδιασμό.
Η εξαίρεση είναι το Beechcraft Starship, αλλά εκεί, για τη χρήση πτερυγίων, χρησιμοποιήθηκε ένας πολύ περίπλοκος σχεδιασμός με μεταβλητή γεωμετρία αποσταθεροποιητή, ο οποίος δεν μπορούσε να τεθεί σε κατάσταση σειριακής αναπαραγωγής, με αποτέλεσμα το έργο να κλείσει.
Ο ώμος του πτερυγίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο αυξάνεται η δύναμη ανύψωσης του αποσταθεροποιητή με την αύξηση της γωνίας προσβολής του κατά ένα βαθμό, αυτή η παράμετρος ονομάζεται παράγωγος της γωνίας προσβολής του συντελεστή ανύψωσης ή απλά η παράγωγο του αποσταθεροποιητή. Και, όσο μικρότερο είναι αυτό το παράγωγο, τόσο πιο κοντά στο φτερό μπορείτε να τοποθετήσετε το κέντρο μάζας του αεροσκάφους, επομένως, τόσο μικρότερος θα είναι ο ώμος του πτερυγίου. Για τη μείωση αυτής της παραγώγου, ο συγγραφέας πρότεινε το 1992 να πραγματοποιηθεί ο αποσταθεροποιητής σύμφωνα με το σχήμα διπλάνου (2). Αυτό καθιστά δυνατή τη μείωση του ώμου του πτερυγίου τόσο πολύ που εξαλείφει το εμπόδιο στη χρήση του πτερυγίου σε αυτό. Ωστόσο, υπάρχει μια παρενέργεια με τη μορφή αύξησης της αντίστασης GO λόγω διπλοπλάνου. Επιπλέον, υπάρχει μια περιπλοκή στον σχεδιασμό του αεροσκάφους, καθώς είναι πραγματικά απαραίτητο να κατασκευαστούν δύο GO και όχι ένα.
Οι συνάδελφοι επεσήμαναν ότι η δυνατότητα «αποσταθεροποιητής διπλών αεροπλάνων» είναι διαθέσιμη στα αεροσκάφη της Wright Brothers, αλλά όχι μόνο ένα νέο χαρακτηριστικό κατοχυρώνεται με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις εφευρέσεις, αλλά και ένα νέο σύνολο χαρακτηριστικών. Από τους Ράιτς έλειπε το σήμα «flap». Επιπλέον, εάν το σύνολο των χαρακτηριστικών μιας νέας εφεύρεσης είναι γνωστό, τότε για να αναγνωριστεί αυτή η εφεύρεση, πρέπει να χρησιμοποιηθεί τουλάχιστον ένα χαρακτηριστικό για νέους σκοπούς. Στους Wrights, το διπλό επίπεδο χρησιμοποιήθηκε για τη μείωση του βάρους της δομής, και στην περιγραφόμενη εφεύρεση, για τη μείωση του παραγώγου.
"Weathervane Duck"
Σχεδόν πριν από δύο δεκαετίες, θυμήθηκαν την ιδέα της "πάπιας του καιρού", που αναφέρθηκε στην αρχή του άρθρου.
Χρησιμοποιεί μια φτερωτή οριζόντια ουρά ως αποσταθεροποιητή - FGO, η οποία αποτελείται από τον ίδιο τον αποσταθεροποιητή, τοποθετημένο περιστροφικά σε άξονα κάθετο στην άτρακτο και συνδέεται με τον σερβομηχανή αποσταθεροποίησης. Ένα είδος αεροπλάνου ενός κανονικού σχήματος, όπου το φτερό του αεροπλάνου είναι ο αποσταθεροποιητής του CSF και ο σταθεροποιητής του αεροπλάνου είναι ο σερβομηχανισμός CSF. Και αυτό το αεροπλάνο δεν πετάει, αλλά τοποθετείται σε έναν άξονα, και το ίδιο προσανατολίζεται σε σχέση με την επερχόμενη ροή. Αλλάζοντας την αρνητική γωνία προσβολής του σερβομηχανισμού, αλλάζουμε τη γωνία προσβολής του αποσταθεροποιητή σε σχέση με τη ροή και, κατά συνέπεια, τη δύναμη ανύψωσης του ΕΝΥ κατά τον έλεγχο του βήματος.
Με μια σταθερή θέση του σερβομηχανισμού διεύθυνσης σε σχέση με τον αποσταθεροποιητή, το CSF δεν ανταποκρίνεται σε κάθετες ριπές ανέμου, δηλ. στις αλλαγές στη γωνία προσβολής του αεροσκάφους. Επομένως, η παράγωγός του είναι μηδέν. Με βάση το προηγούμενο σκεπτικό μας - η ιδανική επιλογή.
Κατά τη δοκιμή του πρώτου αεροσκάφους του σχεδίου «weather duck» που σχεδιάστηκε από τον A. Yurkonenko (3) με ένα αποτελεσματικά φορτωμένο CSF, πραγματοποιήθηκαν περισσότερες από δύο δωδεκάδες επιτυχημένες πτήσεις. Ταυτόχρονα, διαπιστώθηκαν σαφείς ενδείξεις αστάθειας του αεροσκάφους (4).
"Σούπερ ανθεκτικότητα"
Καθώς δεν είναι παράδοξο, αλλά η αστάθεια του «ανεμοδείκτη» είναι συνέπεια της «υπερσταθερότητάς» του. Η σταθεροποιητική ροπή ενός κλασικού καναντέρ με σταθερό GO σχηματίζεται από τη σταθεροποιητική ροπή του πτερυγίου και την αντίθετη ροπή αποσταθεροποίησης του GO. Στις πάπιες με ανεμοδείκτες, το ΕΝΥ δεν συμμετέχει στο σχηματισμό της σταθεροποιητικής ροπής και σχηματίζεται μόνο από τη σταθεροποιητική ροπή του πτερυγίου. Έτσι, η ροπή σταθεροποίησης του «ανεμοδείκτη» είναι περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτή του κλασικού. Με μια τυχαία αύξηση της γωνίας επίθεσης, το αεροσκάφος, υπό την επίδραση μιας υπερβολικής σταθεροποιητικής ροπής του πτερυγίου, δεν επιστρέφει στην προηγούμενη λειτουργία, αλλά το "υπερβαίνει". Μετά την «υπέρβαση», το αεροσκάφος αποκτά μειωμένη γωνία προσβολής σε σύγκριση με το προηγούμενο καθεστώς, επομένως προκύπτει μια σταθεροποιητική στιγμή άλλου σημείου, επίσης υπερβολική, και έτσι εμφανίζονται αυτοταλαντώσεις, τις οποίες ο πιλότος δεν μπορεί να σβήσει.
Μία από τις προϋποθέσεις για τη σταθερότητα είναι η ικανότητα ενός αεροσκάφους να ισοπεδώνει τις επιπτώσεις των ατμοσφαιρικών διαταραχών. Επομένως, ελλείψει ταραχών, είναι δυνατή μια ικανοποιητική πτήση ασταθούς αεροσκάφους. Αυτό εξηγεί τις επιτυχημένες προσεγγίσεις του αεροσκάφους YuAN-1. Στη μακρινή του νεολαία, ο συγγραφέας είχε μια περίπτωση όταν ένα νέο μοντέλο ανεμόπτερου πέταξε τα βράδια με ήρεμο καιρό για συνολικά τουλάχιστον 45 λεπτά, επιδεικνύοντας αρκετά ικανοποιητικές πτήσεις και δείχνοντας φωτεινή αστάθεια - μια μύτη προς τα πάνω εναλλάσσεται με μια κατάδυση στην πρώτη πτήση με θυελλώδη καιρό. Όσο ο καιρός ήταν ήρεμος και δεν υπήρχαν ενοχλήσεις, το ανεμόπτερο επέδειξε ικανοποιητική πτήση, αλλά η προσαρμογή του ήταν ασταθής. Απλώς δεν υπήρχε λόγος να φανεί αυτή η αστάθεια.
Το περιγραφόμενο ΕΝΥ μπορεί, κατ' αρχήν, να χρησιμοποιηθεί σε μια "ψευδοπάπια". Ένα τέτοιο αεροσκάφος είναι ουσιαστικά ένα σχέδιο «χωρίς ουρά» και έχει κατάλληλο κεντράρισμα. Και το ΕΝΥ του χρησιμοποιείται μόνο για να αντισταθμίσει την πρόσθετη καταδυτική στιγμή του πτερυγίου που εμφανίζεται κατά την απελευθέρωση της μηχανοποίησης. Στη διαμόρφωση πλεύσης, δεν υπάρχει φορτίο στο CSF. Έτσι, το CSF στην πραγματικότητα δεν λειτουργεί στον κύριο επιχειρησιακό τρόπο πτήσης και επομένως η χρήση του σε αυτήν την παραλλαγή είναι αντιπαραγωγική.
"KRASNOV-DUCK"
Η "υπερ-σταθερότητα" μπορεί να εξαλειφθεί αυξάνοντας το παράγωγο CSF από το μηδέν σε ένα αποδεκτό επίπεδο. Αυτός ο στόχος επιτυγχάνεται λόγω του γεγονότος ότι η γωνία περιστροφής του FGO είναι σημαντικά μικρότερη από τη γωνία περιστροφής του σερβομηχανισμού που προκαλείται από μια αλλαγή στη γωνία προσβολής του αεροσκάφους (5). Αυτό γίνεται με έναν πολύ απλό μηχανισμό, που φαίνεται στο Σχ. 2. Το CSF 1 και το servo 3 τοποθετούνται περιστροφικά στον άξονα OO1. Οι ράβδοι 4 και 6 διαμέσου των μεντεσέδων 5,7, 9,10 συνδέουν το CSF 1 και το σερβο 3 με τον βραχίονα 8. Ο συμπλέκτης 12 χρησιμεύει για την αλλαγή του μήκους της ράβδου 6 από τον πιλότο για τον έλεγχο του βήματος. Η περιστροφή του CSF 1 πραγματοποιείται όχι από ολόκληρη τη γωνία απόκλισης του σερβομηχανισμού 3 σε σχέση με το αεροσκάφος κατά την αλλαγή της κατεύθυνσης της επερχόμενης ροής, αλλά μόνο από το αναλογικό τμήμα του. Εάν η αναλογία είναι ίση με το μισό, τότε υπό τη δράση της ανοδικής ροής, που οδηγεί σε αύξηση της γωνίας προσβολής του αεροσκάφους κατά 2 μοίρες, η πραγματική γωνία επίθεσης του CSF θα αυξηθεί μόνο κατά 1 βαθμό. Αντίστοιχα, το παράγωγο CSF θα είναι δύο φορές μικρότερο σε σύγκριση με το σταθερό GO. Οι διακεκομμένες γραμμές σηματοδοτούν τη θέση του CSF 1 και του servo 3 μετά την αλλαγή της γωνίας επίθεσης του αεροσκάφους. Η αλλαγή της αναλογίας και, επομένως, ο προσδιορισμός της τιμής της παραγώγου, είναι εύκολο να εφαρμοστεί επιλέγοντας τις κατάλληλες αποστάσεις των μεντεσέδων 5 και 7 προς τον άξονα OO1.
![εικόνα]()
Η μείωση του παραγώγου GO λόγω του φτερώματος καθιστά δυνατή την τοποθέτηση της εστίασης εντός οποιωνδήποτε ορίων, και πίσω από αυτήν του κέντρου μάζας του αεροσκάφους. Αυτή είναι η έννοια της αεροδυναμικής μετατόπισης κεντραρίσματος. Έτσι, όλοι οι περιορισμοί στη χρήση της σύγχρονης μηχανοποίησης της πτέρυγας στο σχήμα "πάπια" αφαιρούνται διατηρώντας τη στατική σταθερότητα.
"KRASNOV-FLUGER"
Ολα ειναι καλά! Όμως, υπάρχει ένα μειονέκτημα. Προκειμένου το CSF 1 να έχει θετική ανυψωτική δύναμη, μια αρνητική ανυψωτική δύναμη πρέπει να ενεργεί στο servo 3. Αναλογία - το κανονικό σχήμα του αεροσκάφους. Δηλαδή, υπάρχουν απώλειες για εξισορρόπηση, εν προκειμένω, εξισορρόπηση του ΚΠΣ. Ως εκ τούτου, ο τρόπος για να εξαλειφθεί αυτό το μειονέκτημα είναι το σύστημα "πάπια". Τοποθετούμε το servo μπροστά από το ΕΝΥ, όπως φαίνεται στο Σχ. 3.
Το CSF λειτουργεί ως εξής (6). Ως αποτέλεσμα της δράσης των αεροδυναμικών δυνάμεων στο CSF 1 και το servo 4, το CSF 1 ρυθμίζεται αυθόρμητα σε μια ορισμένη γωνία προσβολής προς την κατεύθυνση της επερχόμενης ροής. Οι γωνίες προσβολής του CSF 1 και του servo 4 έχουν το ίδιο πρόσημο, επομένως, οι δυνάμεις ανύψωσης αυτών των επιφανειών θα έχουν την ίδια κατεύθυνση. Δηλαδή, η αεροδυναμική δύναμη του σερβο 4 δεν μειώνει, αλλά αυξάνει τη δύναμη ανύψωσης του ΚΠΣ 1. Για να αυξηθεί η γωνία προσβολής του αεροσκάφους, ο πιλότος μετατοπίζει την ώθηση 6 προς τα εμπρός, με αποτέλεσμα το σερβο 4 στον μεντεσέ 5 γυρίζει δεξιόστροφα και η γωνία προσβολής του σερβο 4 αυξάνεται. Αυτό οδηγεί σε αύξηση της γωνίας προσβολής του CSF 1, δηλ. σε αύξηση της ανυψωτικής του δύναμης.
Εκτός από τον έλεγχο βήματος, ο σύνδεσμος που παρέχεται από την ώθηση 7 παρέχει μια αύξηση από το μηδέν στην απαιτούμενη τιμή του παραγώγου CSF.
Ας υποθέσουμε ότι το αεροσκάφος εισήλθε στο ανοδικό ρεύμα και η γωνία προσβολής του αυξήθηκε. Σε αυτήν την περίπτωση, η δοκός 2 περιστρέφεται αριστερόστροφα και οι μεντεσέδες 9 και 8 απουσία ώσης 7 θα πρέπει να πλησιάσουν ο ένας τον άλλον. Η ώθηση 7 αποτρέπει τη σύγκλιση και στρέφει το σερβο 4 δεξιόστροφα και έτσι αυξάνει τη γωνία προσβολής του.
Έτσι, όταν αλλάζει η κατεύθυνση της επερχόμενης ροής, η γωνία προσβολής του σερβο 4 αλλάζει και το CSF 1 τίθεται αυθόρμητα σε διαφορετική γωνία σε σχέση με τη ροή και δημιουργεί μια διαφορετική ανυψωτική δύναμη. Σε αυτήν την περίπτωση, η τιμή αυτής της παραγώγου εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των μεντεσέδων 8 και 3, καθώς και από την απόσταση μεταξύ των μεντεσέδων 9 και 5.
Το προτεινόμενο CSF δοκιμάστηκε στο μοντέλο ηλεκτρικού καλωδίου του κυκλώματος «πάπιας», ενώ η παράγωγή του μειώθηκε στο μισό σε σύγκριση με το σταθερό ΕΝΥ. Η φόρτωση του ΕΝΥ ήταν το 68% αυτού για το φτερό. Το καθήκον του ελέγχου δεν ήταν να ληφθούν ίσα φορτία, αλλά να ληφθούν με ακρίβεια μικρότερο φορτίο του ΕΝΥ σε σύγκριση με το φτερό, αφού αν το πάρετε, τότε δεν θα είναι δύσκολο να το πάρετε ίσο. Στα «παπιά» με σταθερό GO, η φόρτιση του φτερώματος είναι συνήθως 20 - 30% μεγαλύτερη από τη φόρτωση του φτερού.
"Τέλειο αεροπλάνο"
Αν το άθροισμα δύο αριθμών είναι σταθερή τιμή, τότε το άθροισμα των τετραγώνων τους θα είναι το μικρότερο αν αυτοί οι αριθμοί είναι ίσοι. Εφόσον η επαγωγική αντίσταση της επιφάνειας έδρασης είναι ανάλογη με το τετράγωνο του συντελεστή ανύψωσής της, τότε το μικρότερο όριο αντίστασης αεροσκάφους θα είναι στην περίπτωση που αυτοί οι συντελεστές και των δύο επιφανειών έδρασης είναι ίσοι μεταξύ τους στον τρόπο πτήσης πλεύσης. Ένα τέτοιο αεροσκάφος θα πρέπει να θεωρείται «ιδανικό». Οι εφευρέσεις του "Krasnov-duck" και του "Krasnov-weather vane" καθιστούν δυνατή την πραγματοποίηση της έννοιας του "ιδανικού αεροσκάφους" στην πραγματικότητα χωρίς να καταφεύγουμε σε τεχνητή συντήρηση ευστάθειας από αυτόματα συστήματα.
Η σύγκριση του «ιδανικού αεροσκάφους» με ένα σύγχρονο συμβατικό αεροσκάφος δείχνει ότι είναι δυνατό να επιτευχθεί κέρδος 33% στο ωφέλιμο φορτίο με ταυτόχρονη εξοικονόμηση καυσίμου 23%.
Το CSF δημιουργεί μέγιστη ανύψωση σε γωνίες προσβολής κοντά στην κρίσιμη, και αυτή η λειτουργία είναι τυπική για το στάδιο προσγείωσης της πτήσης. Σε αυτή την περίπτωση, η ροή γύρω από την επιφάνεια έδρασης από σωματίδια αέρα είναι κοντά στο όριο μεταξύ κανονικού και στάσιμου. Ο διαχωρισμός ροής από την επιφάνεια του GO συνοδεύεται από μια απότομη απώλεια ανύψωσης σε αυτό και, ως αποτέλεσμα, από ένα έντονο χαμήλωμα του ρύγχους του αεροσκάφους, τη λεγόμενη «κατάδυση». Ενδεικτική περίπτωση «κατάδυσης» είναι η συντριβή του Tu-144 στο Le Bourget, όταν κατέρρευσε κατά την έξοδο από την κατάδυση αμέσως μετά την κατάδυση. Η χρήση του προτεινόμενου ΚΠΣ διευκολύνει την επίλυση αυτού του προβλήματος. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο μόνο να περιοριστεί η γωνία περιστροφής του σερβομηχανισμού διεύθυνσης σε σχέση με το CSF. Σε αυτή την περίπτωση, η πραγματική γωνία προσβολής του ΕΝΥ θα είναι περιορισμένη και δεν θα γίνει ποτέ ίση με την κρίσιμη.
"Σταθεροποιητής Weathervane"
![εικόνα]()
Ενδιαφέρον παρουσιάζει το ζήτημα της χρήσης CSF σε ένα κανονικό σχήμα. Εάν δεν μειώσετε, αλλά αντίστροφα, αυξήστε τη γωνία περιστροφής του CSF σε σύγκριση με το σερβομηχανισμό διεύθυνσης, όπως φαίνεται στο Σχ. 4, τότε το παράγωγο CSF θα είναι πολύ υψηλότερο σε σύγκριση με τον σταθερό σταθεροποιητή (7).
Αυτό σας επιτρέπει να μετατοπίσετε σημαντικά την εστίαση και το κέντρο μάζας του αεροσκάφους προς τα πίσω. Ως αποτέλεσμα, το φορτίο πλεύσης του σταθεροποιητή CSF δεν γίνεται αρνητικό, αλλά θετικό. Επιπλέον, εάν το κέντρο μάζας του αεροσκάφους αποδειχθεί ότι έχει μετατοπιστεί πέρα από την εστίαση ως προς τη γωνία εκτροπής του πτερυγίου (το σημείο εφαρμογής της αύξησης της δύναμης ανύψωσης λόγω της εκτροπής του πτερυγίου), τότε ο σταθεροποιητής πτερυγίων δημιουργεί ένα θετικό δύναμη ανύψωσης και στη διαμόρφωση προσγείωσης.
Αλλά όλα αυτά μάλλον ισχύουν εφόσον δεν λάβουμε υπόψη την επίδραση του φρεναρίσματος και της κλίσης της ροής από την μπροστινή επιφάνεια ρουλεμάν προς τα πίσω. Είναι σαφές ότι στην περίπτωση της «πάπιας» ο ρόλος αυτής της επιρροής είναι πολύ μικρότερος. Και από την άλλη, αν ο σταθεροποιητής «κουβαλάει» στρατιωτικά μαχητικά, τότε γιατί θα σταματήσει να «κουβαλάει» στην πολιτική ζωή;
"Σχέδιο Krasnov" ή "ψευδο-πτερύγια πάπια"
Ο αρθρωτός αποσταθεροποιητής, αν και όχι δραστικά, εξακολουθεί να περιπλέκει τη σχεδίαση του αεροσκάφους. Αποδεικνύεται ότι η μείωση του παραγώγου του αποσταθεροποιητή μπορεί να επιτευχθεί με πολύ φθηνότερα μέσα.
![εικόνα]()
Στο σχ. Το σχήμα 4 δείχνει έναν αποσταθεροποιητή 1 του προτεινόμενου αεροσκάφους άκαμπτα συνδεδεμένο με την άτρακτο (δεν φαίνεται στο σχέδιο). Είναι εξοπλισμένο με ένα μέσο αλλαγής της ανυψωτικής του δύναμης με τη μορφή ανελκυστήρα 2, ο οποίος, χρησιμοποιώντας έναν μεντεσέ 3, είναι τοποθετημένος σε ένα στήριγμα 4 άκαμπτα συνδεδεμένο με τον αποσταθεροποιητή 1. Στον ίδιο βραχίονα 4, χρησιμοποιώντας έναν μεντεσέ 5, τοποθετείται μια ράβδος 6, στο πίσω άκρο της οποίας είναι σταθερά στερεωμένο ένα σερβομηχανικό τιμόνι 7. Στο μπροστινό άκρο της ράβδου 6, δίπλα στον μεντεσέ 5, είναι σταθερά στερεωμένος ένας μοχλός 8, το άνω άκρο του οποίου συνδέεται στη ράβδο 9 μέσω ενός μεντεσέ 10. Στο πίσω άκρο της ράβδου 10 υπάρχει μια άρθρωση 11 που τη συνδέει με το μοχλό 12 του ψαλιδιού 13 του ανελκυστήρα 2. Όταν αυτό το τρίμερ 13 με τη βοήθεια του μεντεσέ 14 είναι τοποθετημένο στο πίσω μέρος του τιμονιού 2 ύψη. Ο συμπλέκτης 15 αλλάζει το μήκος της ώθησης 10 υπό τον έλεγχο του πιλότου για τον έλεγχο του βήματος.
Ο παρουσιαζόμενος αποσταθεροποιητής λειτουργεί ως εξής. Σε περίπτωση τυχαίας αύξησης της γωνίας προσβολής του αεροσκάφους, για παράδειγμα, όταν εισέρχεται σε ένα ανοδικό ρεύμα, το σερβο 7 αποκλίνει προς τα πάνω, πράγμα που συνεπάγεται μια μετατόπιση της ώθησης 10 προς τα αριστερά, δηλ. προς τα εμπρός και προκαλεί την απόκλιση του ψαλιδιού 13 προς τα κάτω, ως αποτέλεσμα του οποίου ο ανελκυστήρας 2 αποκλίνει προς τα πάνω. Η θέση του πηδαλίου 2 ύψους, του σερβομηχανισμού 7 και του ψαλιδιού 13 στην περιγραφόμενη κατάσταση φαίνεται στο σχέδιο με διακεκομμένες γραμμές.
Ως αποτέλεσμα, η αύξηση της δύναμης ανύψωσης του αποσταθεροποιητή 1 λόγω της αύξησης της γωνίας προσβολής θα ισοπεδωθεί σε κάποιο βαθμό από την ανοδική απόκλιση του ανελκυστήρα 2. Ο βαθμός αυτής της ισοπέδωσης εξαρτάται από την αναλογία των γωνιών εκτροπής του σερβο 7 και του ύψους του ανελκυστήρα 2. Και αυτή η αναλογία ρυθμίζεται από το μήκος των μοχλών 8 και 12. Όταν η γωνία προσβολής μειώνεται, ο ανελκυστήρας 2 εκτρέπεται προς τα κάτω και η δύναμη ανύψωσης του αποσταθεροποιητή 1 αυξάνεται, ισοπεδώνοντας τη μείωση της γωνίας προσβολής.
Έτσι, επιτυγχάνεται μείωση της παραγώγου του αποσταθεροποιητή σε σύγκριση με την κλασική «πάπια».
Λόγω του γεγονότος ότι το servo 7 και το trimmer 13 συνδέονται κινηματικά, ισορροπούν μεταξύ τους. Εάν αυτή η ζυγοστάθμιση δεν είναι αρκετή, τότε είναι απαραίτητο να συμπεριληφθεί ένα βάρος ζυγοστάθμισης στο σχέδιο, το οποίο πρέπει να τοποθετηθεί είτε μέσα στο σερβομηχανισμό διεύθυνσης 7, είτε στην προέκταση της ράβδου 6 μπροστά από τον μεντεσέ 5. Ο ανελκυστήρας 2 πρέπει να είναι επίσης ισορροπημένος.
Δεδομένου ότι το παράγωγο ως προς τη γωνία προσβολής της επιφάνειας έδρασης είναι περίπου διπλάσιο από το παράγωγο ως προς τη γωνία εκτροπής του πτερυγίου, τότε με διπλάσια υπέρβαση της γωνίας εκτροπής του πηδαλίου 2 σε σύγκριση με τη γωνία εκτροπής του το σερβο 7, είναι δυνατό να επιτευχθεί μια τιμή του παραγώγου αποσταθεροποιητή κοντά στο μηδέν.
Το σερβο 7 είναι ίσο σε εμβαδόν με το τρίμερ 13 του πηδαλίου 2 ύψους. Δηλαδή, οι προσθήκες στη σχεδίαση του αεροσκάφους είναι πολύ μικρές σε μέγεθος και το περιπλέκουν αμελητέα.
Έτσι, είναι πολύ πιθανό να επιτευχθούν τα ίδια αποτελέσματα με τον «δείκτη καιρού» χρησιμοποιώντας μόνο παραδοσιακές τεχνολογίες κατασκευής αεροσκαφών. Επομένως, ένα αεροσκάφος με τέτοιο αποσταθεροποιητή μπορεί να ονομαστεί «πάπια ψευδο-πτερυγίου». Αυτή η εφεύρεση έλαβε ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας με το όνομα "Krasnov-plan" (8).
"Αεροσκάφος που αγνοεί αναταράξεις"
Είναι πολύ σκόπιμο να κατασκευαστεί ένα αεροσκάφος στο οποίο η μπροστινή και η πίσω επιφάνεια έδρασης συνολικά έχουν παράγωγο ίσο με μηδέν.
Ένα τέτοιο αεροσκάφος θα αγνοήσει σχεδόν εντελώς τις κάθετες ροές των μαζών αέρα και οι επιβάτες του δεν θα αισθάνονται «φλυαρία» ακόμη και με έντονες ατμοσφαιρικές αναταράξεις. Και, δεδομένου ότι οι κατακόρυφες ροές των μαζών αέρα δεν οδηγούν σε υπερφόρτωση του αεροσκάφους, μπορεί να υπολογιστεί σε σημαντικά χαμηλότερη επιχειρησιακή υπερφόρτωση, η οποία θα επηρεάσει θετικά τη μάζα της δομής του. Λόγω του γεγονότος ότι το αεροσκάφος δεν αντιμετωπίζει υπερφόρτωση κατά την πτήση, το σκελετό του δεν υπόκειται σε φθορά λόγω κόπωσης.
Η μείωση της παραγώγου της πτέρυγας ενός τέτοιου αεροσκάφους επιτυγχάνεται με τον ίδιο τρόπο όπως και για τον αποσταθεροποιητή στο «ψευδοπτερύγιο παπί». Αλλά ο σερβομηχανισμός δεν δρα στους ανελκυστήρες, αλλά στα φτερόν. Το flaperon είναι το τμήμα της πτέρυγας που λειτουργεί ως πτερύγιο και πτερύγιο. Σε αυτή την περίπτωση, ως αποτέλεσμα μιας τυχαίας αλλαγής στη γωνία επίθεσης του πτερυγίου, η αύξηση της ανύψωσής του συμβαίνει στο επίκεντρο της γωνίας επίθεσης. Και η αρνητική αύξηση της ανύψωσης πτερυγίων ως αποτέλεσμα της εκτροπής του πτερυγίου από το σερβομηχανισμό διεύθυνσης εμφανίζεται στην εστίαση κατά μήκος της γωνίας εκτροπής του πτερυγίου. Και η απόσταση μεταξύ αυτών των εστιών είναι σχεδόν ίση με το ένα τέταρτο της μέσης αεροδυναμικής χορδής του πτερυγίου. Ως αποτέλεσμα της δράσης του καθορισμένου ζεύγους διαφορετικών κατευθυνόμενων δυνάμεων, σχηματίζεται μια ροπή αποσταθεροποίησης, η οποία πρέπει να αντισταθμιστεί από τη στιγμή του αποσταθεροποιητή. Σε αυτή την περίπτωση, ο αποσταθεροποιητής θα πρέπει να έχει μια μικρή αρνητική παράγωγο και η τιμή του παραγώγου πτερυγίου θα πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από το μηδέν. Για ένα τέτοιο αεροσκάφος, ελήφθη ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας της Ρωσικής Ομοσπονδίας Νο. 2710955.
Το σύνολο των παραπάνω εφευρέσεων είναι πιθανώς η τελευταία αχρησιμοποίητη πληροφοριακή αεροδυναμική πηγή για την αύξηση της οικονομικής απόδοσης της υποηχητικής αεροπορίας κατά ένα τρίτο ή περισσότερο.
Γιούρι Κράσνοφ
ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ
- D. Sobolev. Centenary history of the “flying wing”, Moscow, Rusavia, 1988, σελ. 100.
- Y. Krasnov. RF δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αρ. 2000251.
- Α. Γιουρκονένκο. Εναλλακτική πάπια. Τεχνική - νεολαία 2009-08. Σελίδα 6-11
- V. Lapin. Πότε θα πετάξει η «πάπια με πτερύγια καιρού»; Γενική Αεροπορία. 2011. Νο 8. Σελίδα 38-41.
- Y. Krasnov. RF δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αρ. 2609644.
- Y. Krasnov. RF δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αρ. 2651959.
- Y. Krasnov. RF δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αρ. 2609620.
- Y. Krasnov. RF δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αρ. 2666094.
Πηγή: www.habr.com