वायुगतिकीय रूप से विस्थापित केन्द्रीकरण वाला हवाई जहाज

पिछली शताब्दी के उत्तरार्ध में, स्लैट के आविष्कारक गुस्ताव लाचमैन ने टेललेस को विंग के सामने एक फ्री-फ्लोटिंग विंग से लैस करने का प्रस्ताव रखा। यह विंग एक सर्वो-पतवार से सुसज्जित था, जिसकी सहायता से इसके उठाने वाले बल को नियंत्रित किया जाता था। इसने अतिरिक्त विंग डाइविंग पल की भरपाई करने का काम किया जो फ्लैप जारी होने पर होता है। चूंकि लैचमैन हैंडली-पेज कंपनी का कर्मचारी था, वह इस तकनीकी समाधान के पेटेंट का मालिक था और इस ब्रांड के तहत इस विचार का तकनीकी साहित्य में उल्लेख किया गया है। लेकिन इस विचार का अभी भी कोई व्यावहारिक कार्यान्वयन नहीं हुआ है! कारण क्या है?

घाटे को संतुलित करना

एक हवाई जहाज का पंख, जो लिफ्ट बनाता है, उसके साथ एक गोताखोरी क्षण के रूप में एक नकारात्मक उप-उत्पाद भी कहा जा सकता है, जो हवाई जहाज को गोता लगाने के लिए प्रेरित करता है। विमान को गोता लगाने से रोकने के लिए, इसकी पूंछ पर एक छोटा पंख होता है - एक स्टेबलाइज़र, जो इस गोता को रोकता है, नीचे की ओर, यानी नकारात्मक, उठाने वाला बल बनाता है। विमान के इस वायुगतिकीय विन्यास को "सामान्य" कहा जाता है। क्योंकि स्टेबलाइज़र की लिफ्ट नकारात्मक है, यह विमान के गुरुत्वाकर्षण को बढ़ाती है, और विंग में गुरुत्वाकर्षण से अधिक लिफ्ट होनी चाहिए।

इन बलों के बीच के अंतर को संतुलन हानि कहा जाता है, जो 20% तक पहुंच सकता है।
लेकिन राइट ब्रदर्स के पहले उड़ने वाले विमान को इतना नुकसान नहीं हुआ, क्योंकि छोटा पंख - एक अस्थिरता जो गोता लगाने से रोकता है - पंख के पीछे नहीं, बल्कि उसके सामने रखा गया था। विमान के इस वायुगतिकीय डिज़ाइन को "कैनार्ड" कहा जाता है। और विमान को गोता लगाने से रोकने के लिए, अस्थिरकर्ता को एक ऊपर की ओर, यानी सकारात्मक, उठाने वाला बल बनाना होगा। इसे पंख की लिफ्ट में जोड़ा जाता है और यह योग विमान के गुरुत्वाकर्षण के बराबर होता है। परिणामस्वरूप, पंख को एक लिफ्ट बल उत्पन्न करना होगा जो गुरुत्वाकर्षण बल से कम है। और संतुलन के लिए कोई नुकसान नहीं!

स्टेबलाइज़र और डेस्टेबलाइज़र को एक शब्द में संयोजित किया जाता है - क्षैतिज पूंछ या जीओ।
हालाँकि, पिछली शताब्दी के शुरुआती तीस के दशक में टेकऑफ़ और लैंडिंग विंग मशीनीकरण के बड़े पैमाने पर विकास के साथ, "बतख" ने यह लाभ खो दिया। मशीनीकरण का मुख्य तत्व फ्लैप है - पंख का पिछला भाग जो नीचे की ओर विक्षेपित होता है। यह विंग के उठाने वाले बल को लगभग दोगुना कर देता है, जिसके कारण लैंडिंग और टेकऑफ़ के दौरान गति को कम करना संभव होता है, जिससे चेसिस के वजन में बचत होती है। लेकिन जब फ्लैप छोड़ा जाता है तो गोता क्षण के रूप में उप-उत्पाद इस हद तक बढ़ जाता है कि अस्थिर करने वाला इसका सामना नहीं कर सकता है, लेकिन स्थिर करने वाला इसका सामना नहीं कर सकता है। तोड़ना निर्माण नहीं है, इस मामले में एक सकारात्मक शक्ति है।

विंग को लिफ्ट बनाने के लिए, इसे आने वाले वायु प्रवाह की दिशा में एक कोण पर उन्मुख होना चाहिए। इस कोण को हमले का कोण कहा जाता है और जैसे-जैसे यह बढ़ता है, लिफ्ट बल भी बढ़ता है, लेकिन अनिश्चित काल तक नहीं, बल्कि एक महत्वपूर्ण कोण तक, जो 15 से 25 डिग्री तक होता है। इसलिए, कुल वायुगतिकीय बल सख्ती से ऊपर की ओर निर्देशित नहीं है, बल्कि विमान की पूंछ की ओर झुका हुआ है। और इसे सख्ती से ऊपर की ओर निर्देशित एक घटक में विघटित किया जा सकता है - लिफ्ट बल, और पीछे की ओर निर्देशित - वायुगतिकीय ड्रैग बल। विमान की वायुगतिकीय गुणवत्ता को आंकने के लिए लिफ्ट और ड्रैग बल के अनुपात का उपयोग किया जाता है, जो 7 से 25 तक हो सकता है।

सामान्य योजना के पक्ष में काम करने वाली घटना पंख के पीछे वायु प्रवाह का बेवल है, जिसमें प्रवाह की दिशा का नीचे की ओर विक्षेपण होता है, पंख की लिफ्ट जितनी अधिक होगी। इसलिए, जब फ्लैप विक्षेपित होता है, तो वायुगतिकी के कारण, स्टेबलाइजर के हमले का वास्तविक नकारात्मक कोण स्वचालित रूप से बढ़ जाता है और, परिणामस्वरूप, इसका नकारात्मक लिफ्ट बल।

इसके अलावा, विमान की उड़ान की अनुदैर्ध्य स्थिरता सुनिश्चित करने जैसी परिस्थिति भी "कैनार्ड" की तुलना में "सामान्य" योजना के पक्ष में काम करती है। वायुराशियों की ऊर्ध्वाधर गति के परिणामस्वरूप विमान के हमले के कोण में परिवर्तन हो सकता है। विमान इस घटना को ध्यान में रखकर डिज़ाइन किए गए हैं और गड़बड़ी का सामना करने का प्रयास करते हैं। विमान की प्रत्येक सतह पर एक वायुगतिकीय फोकस होता है - हमले के कोण में परिवर्तन होने पर लिफ्ट में वृद्धि के अनुप्रयोग का बिंदु। यदि हम विंग और जीओ वृद्धि के परिणामी पर विचार करते हैं, तो विमान पर भी ध्यान केंद्रित होता है। यदि विमान का फोकस द्रव्यमान के केंद्र के पीछे है, तो हमले के कोण में यादृच्छिक वृद्धि के साथ, लिफ्ट में वृद्धि विमान को झुका देती है जिससे हमले का कोण कम हो जाता है। और विमान अपने पिछले उड़ान मोड पर वापस आ जाता है। इस मामले में, "सामान्य" कॉन्फ़िगरेशन में, विंग एक अस्थिर क्षण बनाता है (हमले के कोण को बढ़ाने के लिए), और स्टेबलाइज़र एक स्थिर क्षण बनाता है (हमले के कोण को कम करने के लिए), और बाद वाला लगभग 10% तक प्रबल होता है . एक अफवाह में, अस्थिर करने वाला क्षण अस्थिर करने वाले द्वारा बनाया जाता है, और स्थिर करने वाला क्षण, जो लगभग 10% बड़ा होता है, विंग द्वारा बनाया जाता है। इसलिए, क्षैतिज पूंछ के क्षेत्र और कंधे में वृद्धि से सामान्य डिजाइन में स्थिरता में वृद्धि होती है और "कैनार्ड" में कमी आती है। सभी क्षण कार्य करते हैं और विमान के द्रव्यमान के केंद्र के सापेक्ष गणना की जाती है (चित्र 1 देखें)।

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यदि विमान का फोकस द्रव्यमान के केंद्र से आगे है, तो हमले के कोण में यादृच्छिक छोटी वृद्धि के साथ यह और भी बढ़ जाता है और विमान स्थिर रूप से अस्थिर हो जाएगा। फोकस और द्रव्यमान के केंद्र की इस सापेक्ष स्थिति का उपयोग आधुनिक लड़ाकू विमानों में स्टेबलाइज़र को लोड करने और उस पर नकारात्मक नहीं, बल्कि सकारात्मक लिफ्ट प्राप्त करने के लिए किया जाता है। और विमान की उड़ान वायुगतिकी द्वारा नहीं, बल्कि चार बार दोहराई गई स्वचालित कृत्रिम स्थिरता प्रणाली द्वारा सुनिश्चित की जाती है, जो विमान के हमले के आवश्यक कोण से दूर जाने पर "संचालित" होती है। जब स्वचालन बंद कर दिया जाता है, तो विमान पहले पूंछ घुमाना शुरू कर देता है, "पुगाचेव का कोबरा" चित्र इसी पर आधारित है, जिसमें पायलट जानबूझकर स्वचालन बंद कर देता है और, जब आवश्यक पूंछ रोटेशन कोण तक पहुंच जाता है, तो गोली चलाता है पिछले गोलार्ध में रॉकेट, और फिर स्वचालन फिर से चालू हो जाता है।
निम्नलिखित में, हम केवल स्थिर रूप से स्थिर विमान पर विचार करते हैं, क्योंकि केवल ऐसे विमान का उपयोग नागरिक उड्डयन में किया जा सकता है।

विमान के फोकस और द्रव्यमान के केंद्र की सापेक्ष स्थिति "केंद्रित" की अवधारणा को दर्शाती है।
चूंकि फोकस द्रव्यमान के केंद्र के पीछे है, पैटर्न की परवाह किए बिना, उनके बीच की दूरी, जिसे स्थिरता मार्जिन कहा जाता है, सामान्य पैटर्न में जीओ आर्म को बढ़ाती है और "कैनार्ड" में इसे घटाती है।

विंग आर्म्स और कैनार्ड का अनुपात ऐसा है कि जब विमान को हमले के उच्च कोण पर लाया जाता है तो लिफ्ट के अधिकतम विक्षेपण पर डेस्टेबलाइज़र का उठाने वाला बल पूरी तरह से उपयोग किया जाता है। और जब फ़्लैप रिलीज़ होंगे तो यह छूट जाएगा। इसलिए, प्रसिद्ध अमेरिकी डिजाइनर रुतन के सभी "बतख" में कोई मशीनीकरण नहीं है। उनका वोयाजर विमान 1986 में बिना उतरे और ईंधन भरे दुनिया भर में उड़ान भरने वाला दुनिया का पहला विमान था।

एक अपवाद बीचक्राफ्ट स्टारशिप है, लेकिन वहां, फ्लैप का उपयोग करने के उद्देश्य से, परिवर्तनीय अस्थिर ज्यामिति के साथ एक बहुत ही जटिल डिजाइन का उपयोग किया गया था, जिसे क्रमिक रूप से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य स्थिति में नहीं लाया जा सका, यही कारण है कि परियोजना बंद कर दी गई थी।
विंग आर्म काफी हद तक इस बात पर निर्भर करता है कि जब इसके हमले का कोण एक डिग्री बढ़ जाता है तो डेस्टेबलाइजर का लिफ्ट बल कितना बढ़ जाता है; इस पैरामीटर को लिफ्ट गुणांक के हमले के कोण के संबंध में व्युत्पन्न या बस डेस्टेबलाइजर का व्युत्पन्न कहा जाता है। और, यह व्युत्पन्न जितना छोटा होगा, विमान के द्रव्यमान के केंद्र को पंख के उतना करीब रखा जा सकता है, इसलिए, पंख की भुजा उतनी ही छोटी होगी। इस व्युत्पन्न को कम करने के लिए, लेखक ने 1992 में एक बाइप्लेन योजना (2) के अनुसार अस्थिरता को लागू करने का प्रस्ताव रखा। इससे विंग शोल्डर को इतना कम करना संभव हो जाता है कि उस पर फ्लैप का उपयोग करने में आने वाली बाधा समाप्त हो जाती है। हालाँकि, बाइप्लेन के कारण जीओ के प्रतिरोध में वृद्धि के रूप में एक दुष्प्रभाव होता है। इसके अलावा, विमान के डिज़ाइन में एक जटिलता है, क्योंकि वास्तव में दो जीओ का निर्माण करना आवश्यक है, एक का नहीं।

सहकर्मियों ने बताया कि राइट ब्रदर्स के विमान में "बाइप्लेन डेस्टेबलाइज़र" सुविधा मौजूद थी, लेकिन आविष्कारों में न केवल एक नई सुविधा का पेटेंट कराया गया था, बल्कि सुविधाओं का एक नया सेट भी था। राइट्स के पास "फ्लैप" सुविधा नहीं थी। इसके अलावा, यदि किसी नए आविष्कार की विशेषताओं का सेट ज्ञात है, तो इस आविष्कार को मान्यता देने के लिए, कम से कम एक सुविधा का उपयोग नए उद्देश्यों के लिए किया जाना चाहिए। राइट्स ने संरचना के वजन को कम करने के लिए और वर्णित आविष्कार में - व्युत्पन्न को कम करने के लिए बाइप्लेन का उपयोग किया।

"वेदरवेन डक"

लगभग दो दशक पहले, हमें लेख की शुरुआत में उल्लिखित "वेन डक" का विचार याद आया।

यह एक अस्थिरताकारक के रूप में वेदर वेन हॉरिजॉन्टल टेल (एफजीओ) का उपयोग करता है, जिसमें स्वयं अस्थिरताकारक शामिल होता है, जो धड़ के लंबवत अक्ष पर टिका होता है, और सर्वो पतवार के अस्थिरताकारक से जुड़ा होता है। सामान्य डिज़ाइन का एक प्रकार का हवाई जहाज, जहाँ हवाई जहाज का पंख FGO डेस्टेबलाइज़र होता है, और हवाई जहाज का स्टेबलाइज़र FGO सर्वो होता है। और यह हवाई जहाज उड़ता नहीं है, बल्कि एक धुरी पर रखा जाता है, और यह स्वयं आने वाले प्रवाह के सापेक्ष उन्मुख होता है। सर्वो स्टीयरिंग के हमले के नकारात्मक कोण को बदलकर, हम प्रवाह के सापेक्ष अस्थिरता के हमले के कोण को बदलते हैं और, परिणामस्वरूप, पिच नियंत्रण के दौरान एफजीओ के उठाने वाले बल को बदलते हैं।

जब सर्वो स्टीयरिंग व्हील की स्थिति अस्थिरता के सापेक्ष अपरिवर्तित रहती है, तो एफजीओ ऊर्ध्वाधर हवा के झोंकों पर प्रतिक्रिया नहीं करता है, अर्थात। विमान के हमले के कोण में परिवर्तन के लिए। अतः इसका अवकलज शून्य है। हमारी पिछली चर्चाओं के आधार पर, यह एक आदर्श विकल्प है।

प्रभावी ढंग से लोड किए गए एफजीओ के साथ ए. युरकोनेंको (3) द्वारा डिज़ाइन किए गए "वेन कैनार्ड" डिज़ाइन के पहले विमान का परीक्षण करते समय, दो दर्जन से अधिक सफल दृष्टिकोण प्रदर्शित किए गए। उसी समय, विमान की अस्थिरता के स्पष्ट संकेत खोजे गए (4)।

"सुपर लचीलापन"

यह विरोधाभासी लग सकता है, "वेन डक" की अस्थिरता इसकी "सुपर स्थिरता" का परिणाम है। एक निश्चित GO के साथ एक क्लासिक कैनार्ड का स्थिरीकरण क्षण विंग के स्थिरीकरण क्षण और इसका प्रतिकार करने वाले GO के अस्थिरीकरण क्षण से बनता है। वेदरवेनड बत्तख में, एफजीओ स्थिरीकरण क्षण के निर्माण में भाग नहीं लेता है, और यह केवल पंख के स्थिरीकरण क्षण से बनता है। इस प्रकार, "वेन डक" का स्थिरीकरण क्षण क्लासिक की तुलना में लगभग दस गुना अधिक है। यदि हमले का कोण गलती से बढ़ जाता है, तो विमान, विंग के अत्यधिक स्थिरीकरण क्षण के प्रभाव में, अपने पिछले मोड में वापस नहीं आता है, बल्कि इसे "ओवरशूट" कर देता है। "ओवरशूट" के बाद, विमान पिछले मोड की तुलना में हमले के कम कोण को प्राप्त करता है, इसलिए एक अलग संकेत का एक स्थिर क्षण उत्पन्न होता है, अत्यधिक भी, और इस प्रकार आत्म-दोलन उत्पन्न होता है, जिसे पायलट बुझाने में सक्षम नहीं होता है।

स्थिरता की शर्तों में से एक वायुमंडलीय गड़बड़ी के परिणामों को बेअसर करने के लिए विमान की क्षमता है। अत: गड़बड़ी के अभाव में अस्थिर विमान की संतोषजनक उड़ान संभव है। यह युआन-1 विमान के सफल दृष्टिकोण की व्याख्या करता है। मेरी दूर की युवावस्था में, लेखक के पास एक मामला था जब एक नए ग्लाइडर मॉडल ने शाम को शांत परिस्थितियों में कम से कम 45 मिनट तक उड़ान भरी, काफी संतोषजनक उड़ानें प्रदर्शित कीं और महत्वपूर्ण अस्थिरता दिखाई - हवा में पहली उड़ान में पिचिंग को गोताखोरी के साथ वैकल्पिक किया गया मौसम। जब तक मौसम शांत था और कोई गड़बड़ी नहीं थी, ग्लाइडर ने संतोषजनक उड़ान का प्रदर्शन किया, लेकिन इसका समायोजन अस्थिर था। इस अस्थिरता को प्रदर्शित करने का कोई कारण ही नहीं था।

वर्णित सीएसएफ, सिद्धांत रूप में, "छद्म-बतख" में इस्तेमाल किया जा सकता है। ऐसा विमान अनिवार्य रूप से एक "टेललेस" डिज़ाइन होता है और इसमें एक उपयुक्त संरेखण होता है। और उसके एफजीओ का उपयोग केवल विंग के अतिरिक्त डाइविंग क्षण की भरपाई के लिए किया जाता है जो मशीनीकरण जारी होने पर होता है। क्रूज़िंग कॉन्फ़िगरेशन में FGO पर कोई भार नहीं है। इस प्रकार, एफजीओ वास्तव में मुख्य परिचालन उड़ान मोड में काम नहीं करता है, और इसलिए इस अवतार में इसका उपयोग अनुत्पादक है।

"क्रास्नोव-डक"

सीएसएफ के व्युत्पन्न को शून्य से स्वीकार्य स्तर तक बढ़ाकर "अति-स्थिरता" को समाप्त किया जा सकता है। यह लक्ष्य इस तथ्य के कारण हासिल किया गया है कि विमान के हमले के कोण (5) में बदलाव के कारण एफजीओ के घूर्णन का कोण सर्वो पतवार के घूर्णन के कोण से काफी कम है। इस प्रयोजन के लिए, एक बहुत ही सरल तंत्र का उपयोग किया जाता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 2. FGO 1 और सर्वो स्टीयरिंग व्हील 3 अक्ष OO1 पर टिका हुआ है। रॉड 4 और 6, टिका 5,7, 9,10 के माध्यम से, एफजीओ 1 और सर्वो स्टीयरिंग व्हील 3 को रॉकर 8 से जोड़ते हैं। क्लच 12 पिच नियंत्रण के उद्देश्य से पायलट द्वारा रॉड 6 की लंबाई को बदलने का कार्य करता है। एफजीओ 1 का घूर्णन विमान के सापेक्ष सर्वो स्टीयरिंग व्हील 3 के विक्षेपण के पूरे कोण के माध्यम से नहीं किया जाता है जब आने वाले प्रवाह की दिशा बदलती है, बल्कि केवल इसके आनुपातिक भाग के माध्यम से किया जाता है। यदि अनुपात आधे के बराबर है, तो ऊपर की ओर प्रवाह की कार्रवाई के तहत, जिससे विमान के हमले के कोण में 2 डिग्री की वृद्धि होगी, एफजीओ के हमले के वास्तविक कोण में केवल 1 डिग्री की वृद्धि होगी। तदनुसार, एफजीओ का व्युत्पन्न निश्चित जीओ की तुलना में दो गुना छोटा होगा। धराशायी रेखाएं विमान के हमले के कोण को बदलने के बाद एफजीओ 1 और सर्वो पतवार 3 की स्थिति को दर्शाती हैं। अनुपात को बदलना और, इस प्रकार, व्युत्पन्न के मूल्य का निर्धारण अक्ष OO5 पर टिका 7 और 1 की उचित दूरी चुनकर आसानी से पूरा किया जा सकता है।

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फ़ेदरिंग के कारण जीओ के व्युत्पन्न को कम करने से आपको किसी भी सीमा के भीतर फोकस रखने की अनुमति मिलती है, और इसके पीछे विमान के द्रव्यमान का केंद्र होता है। यह वायुगतिकीय मिसलिग्न्मेंट की अवधारणा है। इस प्रकार, स्थैतिक स्थिरता बनाए रखते हुए कैनार्ड कॉन्फ़िगरेशन में आधुनिक विंग मशीनीकरण के उपयोग पर सभी प्रतिबंध हटा दिए जाते हैं।

"क्रास्नोव-फ्लुगर"

और सब ठीक है न! लेकिन एक खामी है. एफजीओ 1 पर एक सकारात्मक लिफ्ट बल उत्पन्न होने के लिए, एक नकारात्मक लिफ्ट बल को सर्वो स्टीयरिंग व्हील 3 पर कार्य करना चाहिए। एक सादृश्य एक हवाई जहाज का सामान्य लेआउट है। यानी, संतुलन बनाने में नुकसान होता है, इस मामले में सीएसएफ का संतुलन। अतः इस कमी को दूर करने का उपाय है "बतख" योजना। हम सर्वो स्टीयरिंग व्हील को एफजीओ के सामने रखते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 3.

एफजीओ निम्नानुसार काम करता है (6)। एफजीओ 1 और सर्वो स्टीयरिंग व्हील 4 पर वायुगतिकीय बलों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप, एफजीओ 1 आने वाले प्रवाह की दिशा में हमले के एक निश्चित कोण पर स्वचालित रूप से स्थापित हो जाता है। एफजीओ 1 और सर्वो पतवार 4 के हमले के कोणों का चिह्न समान है, इसलिए, इन सतहों के उठाने वाले बलों की दिशा समान होगी। अर्थात्, सर्वो पतवार 4 का वायुगतिकीय बल कम नहीं होता है, बल्कि FGO 1 के लिफ्ट बल को बढ़ाता है। विमान के हमले के कोण को बढ़ाने के लिए, पायलट जोर 6 को आगे की ओर स्थानांतरित करता है, जिसके परिणामस्वरूप सर्वो काज 4 पर पतवार 5 दक्षिणावर्त घूमता है और सर्वो पतवार 4 के हमले का कोण बढ़ जाता है। इससे एफजीओ 1 के हमले के कोण में वृद्धि होती है, यानी इसकी उठाने की शक्ति में वृद्धि होती है।
पिच नियंत्रण के अलावा, थ्रस्ट 7 द्वारा किया गया कनेक्शन एफजीओ के व्युत्पन्न के शून्य से आवश्यक मूल्य तक वृद्धि सुनिश्चित करता है।

आइए मान लें कि विमान एक अपड्राफ्ट में प्रवेश कर गया और उसके हमले का कोण बढ़ गया। इस मामले में, बीम 2 वामावर्त घूमता है और टिका 9 और 8, कर्षण 7 की अनुपस्थिति में, एक साथ करीब आना होगा। रॉड 7 पास आने से रोकता है और सर्वो स्टीयरिंग व्हील को 4 दक्षिणावर्त घुमाता है और इस तरह इसके हमले के कोण को बढ़ाता है।

इस प्रकार, जब आने वाले प्रवाह की दिशा बदलती है, तो सर्वो स्टीयरिंग व्हील 4 के हमले का कोण बदल जाता है, और एफजीओ 1 स्वचालित रूप से प्रवाह के सापेक्ष एक अलग कोण पर सेट हो जाता है और एक अलग उठाने वाला बल बनाता है। इस मामले में, इस व्युत्पन्न का मूल्य टिका 8 और 3 के बीच की दूरी के साथ-साथ टिका 9 और 5 के बीच की दूरी पर निर्भर करता है।

प्रस्तावित एफजीओ का परीक्षण "डक" सर्किट के इलेक्ट्रिक कॉर्ड मॉडल पर किया गया था, जबकि एक निश्चित जीओ की तुलना में इसका व्युत्पन्न आधे से कम हो गया था। एफजीओ पर भार विंग के भार का 68% था। परीक्षण का लक्ष्य समान भार प्राप्त करना नहीं था, बल्कि विंग की तुलना में एफजीओ का बिल्कुल कम भार प्राप्त करना था, क्योंकि यदि आप इसे प्राप्त करते हैं, तो समान भार प्राप्त करना मुश्किल नहीं होगा। एक निश्चित जीओ के साथ "बतख" में, एम्पेनेज की लोडिंग आमतौर पर विंग की लोडिंग से 20 - 30% अधिक होती है।

"आदर्श हवाई जहाज"

यदि दो संख्याओं का योग एक स्थिर मान है, तो उनके वर्गों का योग सबसे छोटा होगा यदि ये संख्याएँ बराबर हों। चूँकि उठाने वाली सतह का आगमनात्मक खिंचाव उसके लिफ्ट गुणांक के वर्ग के समानुपाती होता है, विमान की न्यूनतम खींचने की सीमा उस स्थिति में होगी जब दोनों उठाने वाली सतहों के ये गुणांक क्रूज़िंग उड़ान मोड के दौरान एक दूसरे के बराबर हों। ऐसे विमान को "आदर्श" माना जाना चाहिए। आविष्कार "क्रास्नोव-डक" और "क्रास्नोव-वेदर वेन" स्वचालित प्रणालियों द्वारा कृत्रिम रूप से स्थिरता बनाए रखने का सहारा लिए बिना "आदर्श विमान" की अवधारणा को वास्तविकता में साकार करना संभव बनाते हैं।

सामान्य डिज़ाइन के आधुनिक विमान के साथ "आदर्श विमान" की तुलना से पता चलता है कि ईंधन पर 33% की बचत करते हुए वाणिज्यिक भार में 23% लाभ प्राप्त करना संभव है।

एफजीओ महत्वपूर्ण के करीब हमले के कोण पर अधिकतम लिफ्ट बनाता है, और यह मोड उड़ान के लैंडिंग चरण के लिए विशिष्ट है। इस मामले में, भार वहन करने वाली सतह के चारों ओर वायु कणों का प्रवाह सामान्य और स्टाल के बीच की सीमा के करीब है। जीओ की सतह से प्रवाह में व्यवधान के साथ-साथ उस पर लिफ्ट की तेज हानि होती है और, परिणामस्वरूप, विमान की नाक में तीव्र गिरावट होती है, जिसे तथाकथित "पिच" कहा जाता है। "पेक" का एक सांकेतिक मामला ले बोर्गेट में टीयू-144 आपदा है, जब गोता लगाने के ठीक बाद बाहर निकलने पर यह ढह गया। प्रस्तावित सीएसएफ के उपयोग से इस समस्या को आसानी से हल करना संभव हो जाता है। ऐसा करने के लिए, केवल एफजीओ के सापेक्ष सर्वो स्टीयरिंग के रोटेशन के कोण को सीमित करना आवश्यक है। इस मामले में, एफजीओ के हमले का वास्तविक कोण सीमित होगा और कभी भी महत्वपूर्ण कोण के बराबर नहीं होगा।

"वेदरवेन स्टेबलाइजर"

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सामान्य योजना में एफजीओ का उपयोग करने का प्रश्न रुचि का है। यदि आप कम नहीं करते हैं, बल्कि इसके विपरीत, सर्वो स्टीयरिंग व्हील की तुलना में एफजीओ के घूर्णन के कोण को बढ़ाते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 4, तो एफजीओ का व्युत्पन्न निश्चित स्टेबलाइज़र (7) की तुलना में बहुत अधिक होगा।

इससे विमान का फोकस और द्रव्यमान का केंद्र काफी हद तक पीछे की ओर स्थानांतरित हो जाता है। परिणामस्वरूप, एफजीओ स्टेबलाइजर का क्रूज़िंग लोड नकारात्मक नहीं, बल्कि सकारात्मक हो जाता है। इसके अलावा, यदि विमान के द्रव्यमान का केंद्र फ्लैप विक्षेपण कोण (फ्लैप विक्षेपण के कारण लिफ्ट में वृद्धि के अनुप्रयोग का बिंदु) के साथ फोकस से परे स्थानांतरित हो जाता है, तो पंख स्टेबलाइज़र लैंडिंग कॉन्फ़िगरेशन में एक सकारात्मक लिफ्ट बल बनाता है .

लेकिन यह सब तब तक सच हो सकता है जब तक हम ब्रेकिंग के प्रभाव और सामने की असर सतह से पीछे की ओर प्रवाह बेवल को ध्यान में नहीं रखते हैं। यह स्पष्ट है कि "बतख" के मामले में इस प्रभाव की भूमिका बहुत कम है। दूसरी ओर, यदि स्टेबलाइज़र सैन्य लड़ाकू विमानों को "ले जाता है", तो यह नागरिक विमानों को "ले जाना" क्यों बंद कर देगा?

"क्रास्नोव-योजना" या "छद्म-वेन बतख"

डेस्टेबलाइज़र की हिंग वाली माउंटिंग, हालांकि मौलिक रूप से नहीं, फिर भी विमान के डिज़ाइन को जटिल बनाती है। यह पता चला है कि अस्थिरता व्युत्पन्न को कम करना बहुत सस्ते तरीकों से हासिल किया जा सकता है।

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चित्र में. चित्र 4 प्रस्तावित विमान के अस्थिरकर्ता 1 को धड़ से मजबूती से जुड़ा हुआ दिखाता है (चित्र में नहीं दिखाया गया है)। यह स्टीयरिंग व्हील 2 के रूप में अपने उठाने वाले बल को बदलने के साधन से सुसज्जित है, जो एक काज 3 का उपयोग करके, ब्रैकेट 4 पर लगाया जाता है, जो मजबूती से डेस्टेबलाइजर 1 से जुड़ा होता है। उसी ब्रैकेट 4 पर, एक काज का उपयोग करके 5, एक रॉड 6 है, जिसके पिछले सिरे पर एक सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 मजबूती से जुड़ा हुआ है। रॉड 6 के सामने के सिरे पर, काज 5 के बगल में, एक लीवर 8 सख्ती से लगा हुआ है, जिसका ऊपरी सिरा है। एक काज 9 के माध्यम से रॉड 10 से जुड़ा हुआ है। रॉड 10 के पिछले सिरे पर एक काज 11 है जो इसे लिफ्ट 12 के ट्रिमर 13 के लीवर 2 से जोड़ता है। इस मामले में, ट्रिमर 13 को हिंज 14 का उपयोग करके स्टीयरिंग व्हील 2 के पिछले हिस्से पर लगाया गया है। क्लच 15 पिच नियंत्रण के लिए पायलट के नियंत्रण में थ्रस्ट 10 की लंबाई बदलता है।

प्रस्तुत अस्थिरताकारक निम्नानुसार कार्य करता है। यदि विमान के हमले का कोण गलती से बढ़ जाता है, उदाहरण के लिए, जब यह एक अपड्राफ्ट में प्रवेश करता है, तो सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 ऊपर की ओर विक्षेपित हो जाता है, जिसमें थ्रस्ट 10 को बाईं ओर शिफ्ट करना पड़ता है, यानी। आगे की ओर और ट्रिमर 13 को नीचे की ओर विक्षेपित करता है, जिसके परिणामस्वरूप एलिवेटर 2 ऊपर की ओर विक्षेपित होता है। वर्णित स्थिति में स्टीयरिंग व्हील 2, सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 और ट्रिमर 13 की स्थिति को ड्राइंग में धराशायी रेखाओं द्वारा दर्शाया गया है।

परिणामस्वरूप, हमले के कोण में वृद्धि के कारण अस्थिरकर्ता 1 के उठाने वाले बल में वृद्धि लिफ्ट 2 के ऊपर की ओर विक्षेपण से कुछ हद तक ऑफसेट हो जाएगी। इस लेवलिंग की डिग्री सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 और स्टीयरिंग व्हील 2 के विक्षेपण कोणों के अनुपात पर निर्भर करती है। और यह अनुपात लीवर 8 और 12 की लंबाई से निर्धारित होता है। जब हमले का कोण कम हो जाता है, तो लिफ्ट 2 नीचे की ओर विक्षेपित हो जाती है, और अस्थिर करने वाले 1 का उठाने वाला बल बढ़ जाता है, जिससे हमले के कोण में कमी हो जाती है।

इस तरह, शास्त्रीय "बतख" की तुलना में अस्थिरता के व्युत्पन्न में कमी हासिल की जाती है।

इस तथ्य के कारण कि सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 और ट्रिमर 13 एक दूसरे से गतिज रूप से जुड़े हुए हैं, वे एक दूसरे को संतुलित करते हैं। यदि यह संतुलन पर्याप्त नहीं है, तो डिज़ाइन में एक संतुलन भार शामिल करना आवश्यक है, जिसे या तो सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 के अंदर या काज 6 के सामने रॉड 5 के विस्तार पर रखा जाना चाहिए। लिफ्ट 2 अवश्य होना चाहिए भी संतुलित रहें.

चूंकि असर सतह के हमले के कोण के संबंध में व्युत्पन्न फ्लैप के विक्षेपण के कोण के संबंध में व्युत्पन्न से लगभग दोगुना बड़ा है, तो जब पतवार 2 के विक्षेपण का कोण कोण से दोगुना होता है सर्वो पतवार 7 के विक्षेपण से, शून्य के करीब अस्थिरता के व्युत्पन्न का मूल्य प्राप्त करना संभव है।

सर्वो रडर 7, रडर 13 की ऊंचाई के ट्रिमर 2 के क्षेत्रफल के बराबर है। अर्थात्, विमान के डिज़ाइन में किए गए परिवर्धन आकार में बहुत छोटे होते हैं और इसे नगण्य रूप से जटिल बनाते हैं।

इस प्रकार, केवल पारंपरिक विमान उत्पादन प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके "वेन कैनार्ड" के समान परिणाम प्राप्त करना काफी संभव है। इसलिए, ऐसे अस्थिरता वाले विमान को "छद्म-वेन बतख" कहा जा सकता है। इस आविष्कार के लिए "क्रास्नोव-प्लान" (8) नाम से एक पेटेंट प्राप्त हुआ था।

"एक विमान जो अशांति को नजरअंदाज करता है"

ऐसे विमान को डिजाइन करने की अत्यधिक सलाह दी जाती है जिसमें आगे और पीछे की उठाने वाली सतहों का कुल व्युत्पन्न शून्य के बराबर हो।

ऐसा विमान वायु द्रव्यमान के ऊर्ध्वाधर प्रवाह को लगभग पूरी तरह से अनदेखा कर देगा, और इसके यात्रियों को वातावरण में तीव्र अशांति के बावजूद भी "बकबक" महसूस नहीं होगी। और, चूंकि वायु द्रव्यमान के ऊर्ध्वाधर प्रवाह से विमान का अधिभार नहीं होता है, इसलिए यह माना जा सकता है कि इसका परिचालन अधिभार काफी कम होगा, जिसका इसकी संरचना के वजन पर सकारात्मक प्रभाव पड़ेगा। इस तथ्य के कारण कि उड़ान के दौरान विमान को ओवरलोड का अनुभव नहीं होता है, इसका एयरफ्रेम थकान के अधीन नहीं है।

ऐसे विमान के विंग के व्युत्पन्न को कम करना उसी तरह से हासिल किया जाता है जैसे "छद्म-वेन कैनार्ड" में अस्थिरता के लिए। लेकिन सर्वो लिफ्ट पर नहीं, बल्कि विंग फ्लैपरॉन पर कार्य करता है। फ्लैपेरॉन पंख का एक हिस्सा है जो एलेरॉन और फ्लैप की तरह काम करता है। इस मामले में, विंग के हमले के कोण में यादृच्छिक परिवर्तन के परिणामस्वरूप, हमले के कोण के साथ फोकस पर इसका लिफ्ट बल बढ़ जाता है। और सर्वो पतवार द्वारा फ्लैपरॉन के विक्षेपण के परिणामस्वरूप विंग लिफ्ट बल में एक नकारात्मक वृद्धि फ्लैपरॉन के विक्षेपण के कोण के साथ फोकस पर होती है। और इन फ़ॉसी के बीच की दूरी पंख के औसत वायुगतिकीय तार के लगभग एक चौथाई के बराबर है। बहुदिशात्मक बलों की इस जोड़ी की कार्रवाई के परिणामस्वरूप, एक अस्थिर करने वाला क्षण बनता है, जिसकी भरपाई अस्थिर करने वाले क्षण से की जानी चाहिए। इस मामले में, अस्थिरकर्ता के पास एक छोटा नकारात्मक व्युत्पन्न होना चाहिए, और विंग व्युत्पन्न का मूल्य शून्य से थोड़ा अधिक होना चाहिए। ऐसे विमान के लिए आरएफ पेटेंट नंबर 2710955 प्राप्त हुआ था।

प्रस्तुत आविष्कारों का सेट, संभवतः, सबसोनिक विमानन की आर्थिक दक्षता को एक तिहाई या अधिक बढ़ाने के लिए अंतिम अप्रयुक्त सूचना वायुगतिकीय संसाधन का प्रतिनिधित्व करता है।

Юрий Краснов

संदर्भ

1. डी. सोबोलेव। "फ्लाइंग विंग" का शताब्दी इतिहास, मॉस्को, रुसाविया, 1988, पृष्ठ 100।
2. यू क्रास्नोव। आरएफ पेटेंट संख्या 2000251।
3. ए युरकोनेंको। वैकल्पिक "बतख"। प्रौद्योगिकी - युवा 2009-08। पृष्ठ 6-11
4. वी. लापिन. वेदरवेन कब उड़ेगा? सामान्य उड्डयन। 2011. नंबर 8. पृष्ठ 38-41.
5. यू क्रास्नोव। आरएफ पेटेंट संख्या 2609644।
6. यू क्रास्नोव। आरएफ पेटेंट संख्या 2651959।
7. यू क्रास्नोव। आरएफ पेटेंट संख्या 2609620।
8. यू क्रास्नोव। आरएफ पेटेंट संख्या 2666094।

स्रोत: www.habr.com