מטוס עם ריכוז אווירודינמי

בסוף שנות השלושים של המאה הקודמת הציע ממציא הדק, גוסטב לכמן, לצייד את חסרי הזנב בכנף מרחפת חופשית המוצבת בחזית הכנף. כנף זו צוידה בהגה-סרוו, בעזרתו הוסדר כוח ההרמה שלה. זה שימש כפיצוי על רגע הצלילה הנוסף של הכנף המתרחש כאשר הדש משתחרר. מאחר שלכמן היה עובד בחברת Handley-Page, הוא היה הבעלים של הפטנט לפתרון טכני זה ותחת מותג זה מוזכר הרעיון בספרות הטכנית. אבל עדיין אין יישום מעשי של הרעיון הזה! מה הסיבה?

איזון הפסדים

לכנף של מטוס, היוצרת עילוי, יש תוצר לוואי שלילי נלווה, אפשר לומר, בדמות רגע צלילה שנוטה להכניס את המטוס לצלילה. כדי למנוע מהמטוס לצלול, יש בזנבו כנף קטנה - מייצב, המונע צלילה זו, ויוצר כוח הרמה כלפי מטה, כלומר שלילי. תצורה אווירודינמית זו של המטוס נקראת "רגילה". מכיוון שההרמה של המייצב היא שלילית, היא מוסיפה לכוח המשיכה של המטוס, והכנף חייבת להיות בעלת עילוי גדול יותר מכוח המשיכה.

ההבדל בין הכוחות הללו נקרא איזון הפסדים, שיכול להגיע עד 20%.
אבל למטוס המעופף הראשון של האחים רייט לא היו הפסדים כאלה, כי הכנף הקטנה - מעורר יציבות שמונע צלילה - הונחה לא מאחורי הכנף, אלא לפניה. עיצוב אווירודינמי זה של המטוס נקרא "קנדר". וכדי למנוע מהמטוס לצלול, על המעורער ליצור כוח הרמה כלפי מעלה, כלומר חיובי. הוא מתווסף להרמת הכנף, והסכום הזה שווה לכוח המשיכה של המטוס. כתוצאה מכך, הכנף חייבת לייצר כוח הרמה שהוא קטן מכוח הכבידה. וללא הפסדים לאיזון!

מייצב ומעורער משולבים למונח אחד - זנב אופקי או GO.
עם זאת, עם ההתפתחות המאסיבית של מיכון כנפי ההמראה והנחיתה בתחילת שנות השלושים של המאה הקודמת, "הברווז" איבד את היתרון הזה. המרכיב העיקרי של המיכון הוא הדש - החלק האחורי של הכנף המוטה כלפי מטה. הוא מכפיל בקירוב את כוח ההרמה של הכנף, שבגללו ניתן להפחית את המהירות בזמן הנחיתה וההמראה ובכך לחסוך במשקל השלדה. אבל תוצר הלוואי בצורת רגע הצלילה כאשר הדש משתחרר גדל עד כדי כך שהמעורער לא יכול להתמודד איתו, אבל המייצב לא יכול להתמודד. שבירה לא בונה, במקרה הזה כוח חיובי.

על מנת שהכנף תיצור עילוי, עליה להיות מכוונת בזווית לכיוון זרימת האוויר המתקרבת. זווית זו נקראת זווית ההתקפה וככל שהיא גדלה, גם כוח ההרמה גדל, אך לא ללא הגבלת זמן, אלא עד לזווית קריטית, שנעה בין 15 ל-25 מעלות. לכן, הכוח האווירודינמי הכולל אינו מופנה אך ורק כלפי מעלה, אלא נוטה לכיוון זנבו של המטוס. וניתן לפרק אותו לרכיב המכוון כלפי מעלה - כוח העילוי, ומכוון לאחור - כוח הגרירה האווירודינמי. היחס בין כוח הרמה לגרירה משמש כדי לשפוט את האיכות האווירודינמית של המטוס, שיכולה לנוע בין 7 ל-25.

התופעה שפועלת לטובת הסכימה הרגילה היא שיפוע זרימת האוויר מאחורי הכנף, המורכב מהסטה כלפי מטה של ​​כיוון הזרימה, ככל שגדלה העילוי של הכנף. לכן, כאשר הדש מוסט, עקב אווירודינמיקה, זווית ההתקפה השלילית בפועל של המייצב גדלה אוטומטית, וכתוצאה מכך, כוח ההרמה השלילי שלו.

בנוסף, נסיבות כגון הבטחת היציבות האורכית של טיסת המטוס פועלת גם היא לטובת התכנית ה"רגילה" בהשוואה ל"קנרד". זווית ההתקפה של כלי טיס יכולה לעבור שינויים כתוצאה מתנועות אנכיות של מסות אוויר. מטוסים מתוכננים מתוך מחשבה על תופעה זו ושואפים לעמוד בהפרעות. לכל משטח של המטוס יש מיקוד אווירודינמי - נקודת היישום של תוספת העילוי כאשר זווית ההתקפה משתנה. אם ניקח בחשבון את התוצאה של עליות הכנף וה-GO, אז גם למטוס יש מיקוד. אם מוקד המטוס נמצא מאחורי מרכז המסה, אזי עם עלייה אקראית של זווית ההתקפה, התוספת בהרמה נוטה להטות את המטוס כך שזווית ההתקפה תקטן. והמטוס חוזר למצב הטיסה הקודם שלו. במקרה זה, בתצורה ה"רגילה", הכנף יוצרת מומנט מערער (להגדלת זווית ההתקפה), והמייצב יוצר מומנט מייצב (להקטנת זווית ההתקפה), והאחרון גובר בכ-10% . בקנרד, מומנט מערער היציבות נוצר על ידי המעיר, והמומנט המייצב, שגדול בכ-10%, נוצר על ידי הכנף. לכן, עלייה בשטח ובכתף של הזנב האופקי מובילה לעלייה ביציבות בעיצוב הרגיל ולירידה שלו ב"קנארד". כל הרגעים פועלים ומחושבים ביחס למרכז המסה של המטוס (ראה איור 1).

![תמונה]()

אם המיקוד של המטוס נמצא לפני מרכז המסה, אז עם עלייה קטנה אקראית של זווית ההתקפה הוא גדל עוד יותר והמטוס יהיה לא יציב מבחינה סטטית. המיקום היחסי הזה של המוקד ומרכז המסה משמש בלוחמים מודרניים כדי להעמיס את המייצב ולקבל עליו עילוי לא שלילי אלא חיובי. וטיסה של המטוס מובטחת לא על ידי אווירודינמיקה, אלא על ידי מערכת יציבות מלאכותית אוטומטית משוכפלת פי ארבעה, אשר "מנווטת" כאשר המטוס מתרחק מזווית ההתקפה הנדרשת. כאשר האוטומציה כבויה, המטוס מתחיל לסובב תחילה את הזנב, על כך מבוססת הדמות "הקוברה של פוגצ'וב", שבה הטייס מכבה בכוונה את האוטומציה, וכאשר מגיעה לזווית סיבוב הזנב הנדרשת, יורה רקטה לתוך חצי הכדור האחורי, ואז מפעילה שוב את האוטומציה.
בהמשך, אנו רואים רק מטוסים יציבים סטטית, שכן רק מטוסים כאלה יכולים לשמש בתעופה אזרחית.

המיקום היחסי של מוקד המטוס ומרכז המסה מאפיין את המושג "מרכוז".
מכיוון שהפוקוס נמצא מאחורי מרכז המסה, ללא קשר לתבנית, המרחק ביניהם, הנקרא שולי היציבות, מגדיל את זרוע ה-GO בתבנית הרגילה ומקטין אותה ב"קנדר".

היחס בין זרועות הכנף לקנרד הוא כזה שכוח ההרמה של מעורר היציבות בהטיה מירבית של המעליות משמש לחלוטין כאשר המטוס מובא לזוויות התקפה גבוהות. וזה יתגעגע כשישחררו הדשים. לכן, לכל ה"ברווזים" של המעצב האמריקני המפורסם רוטן אין כל מיכון. מטוס הוויאג'ר שלו היה הראשון בעולם שטס מסביב לכדור הארץ ללא נחיתה ותדלוק ב-1986.

יוצאת דופן היא ה-Beechcraft Starship, אך שם, לצורך שימוש בדשים, נעשה שימוש בעיצוב מורכב מאוד עם גיאומטריית מערער יציבות משתנה, שלא ניתן היה להביא למצב שניתן לשחזור סדרתי, וזו הסיבה שהפרויקט נסגר.
זרוע הכנף תלויה במידה רבה בכמה גדל כוח העילוי של המפר את היציבות כאשר זווית ההתקפה שלו גדלה במעלה אחת; פרמטר זה נקרא הנגזרת ביחס לזווית ההתקפה של מקדם העילוי או פשוט הנגזרת של המעורער. וככל שנגזרת זו קטנה יותר, כך ניתן למקם את מרכז המסה של המטוס קרוב יותר לכנף, לכן, זרוע הכנף תהיה קטנה יותר. כדי לצמצם נגזרת זו, הציע המחבר בשנת 1992 ליישם את מערער היציבות על פי תכנית דו-כנפית (2). זה מאפשר להקטין את כתף הכנף עד כדי כך שזה מבטל את המכשול לשימוש בדש עליה. עם זאת, תופעת לוואי מתרחשת בצורה של עלייה בהתנגדות של ה-GO עקב דו-כנפי. בנוסף, ישנה סיבוך בתכנון המטוס, שכן יש צורך לייצר למעשה שני GO ולא אחד.

עמיתים ציינו שתכונת "מערער היציבות הדו-כנפיים" הייתה קיימת במטוסם של האחים רייט, אך בהמצאות לא רק נרשמה פטנט על תכונה חדשה, אלא גם קבוצה חדשה של תכונות. לרייטס לא הייתה תכונת ה"דש". בנוסף, אם קבוצת התכונות של המצאה חדשה ידועה, אז כדי שהמצאה זו תוכר, יש להשתמש לפחות בתכונה אחת למטרות חדשות. בני הזוג רייט השתמשו בדו-כנפי כדי להפחית את משקל המבנה, ובהמצאה המתוארת - כדי להפחית את הנגזרת.

"ברווז ויטרוני"

לפני כמעט שני עשורים, נזכרנו ברעיון של "ברווז שבשבת" שהוזכר בתחילת המאמר.

הוא משתמש בזנב אופקי של שבשבת מזג האוויר (FGO) כמעורער, המורכב מהמעורער עצמו, המונח בצירים על ציר מאונך לגוף המטוס, ומחובר למעורער של הגה הסרוו. מעין מטוס בעיצוב רגיל, כאשר כנף המטוס היא מעורער ה-FGO, והמייצב של המטוס הוא סרוו ה-FGO. והמטוס הזה לא טס, אלא ממוקם על ציר, והוא עצמו מכוון ביחס לזרם המתקרב. על ידי שינוי זווית ההתקפה השלילית של היגוי הסרוו, אנו משנים את זווית ההתקפה של מעורר היציבות ביחס לזרימה, וכתוצאה מכך, כוח ההרמה של ה-FGO במהלך בקרת המגרש.

כאשר מיקום הגה הסרוו נותר ללא שינוי ביחס לגורם המעורער, ה-FGO אינו מגיב למשבי רוח אנכית, כלומר. לשינויים בזווית ההתקפה של המטוס. לכן הנגזרת שלו היא אפס. בהתבסס על הדיונים הקודמים שלנו, זו אפשרות אידיאלית.

בעת בדיקת המטוס הראשון בעיצוב "שבשבת" שתוכנן על ידי A. Yurkonenko (3) עם FGO טעון ביעילות, בוצעו יותר משני תריסר גישות מוצלחות. במקביל, התגלו סימנים ברורים לאי יציבות מטוסים (4).

"סופר חוסן"

פרדוקסלי ככל שזה נראה, חוסר היציבות של "ברווז השבטים" הוא תוצאה של "הסופר יציבות שלו". הרגע המייצב של קנרד קלאסי עם GO קבוע נוצר מרגע הייצוב של הכנף והרגע המעורער של ה-GO המנוגד לו. בברווז השכבתי, ה-FGO אינו משתתף בהיווצרות הרגע המייצב, והוא נוצר רק מרגע הייצוב של הכנף. לפיכך, מומנט הייצוב של "ברווז שבשבת" גדול בערך פי עשרה מזה של הקלאסי. אם זווית ההתקפה גדלה בטעות, המטוס, בהשפעת מומנט ייצוב מוגזם של הכנף, אינו חוזר למצבו הקודם, אלא "חורג" אותו. לאחר "היתר", המטוס מקבל זווית תקיפה מופחתת בהשוואה למצב הקודם, ולכן נוצר רגע מייצב של סימן אחר, גם מוגזם, וכך נוצרות תנודות עצמיות, שהטייס אינו מסוגל לכבות.

אחד התנאים ליציבות הוא יכולתו של המטוס לנטרל את ההשלכות של הפרעות אטמוספריות. לכן, בהיעדר הפרעות, תיתכן טיסה משביעת רצון של מטוס לא יציב. זה מסביר את הגישות המוצלחות של מטוס ה-YuAN-1. בצעירותי הרחוקה, היה למחבר מקרה שבו דגם רחפן חדש טס בערבים בתנאים רגועים במשך סה"כ לפחות 45 דקות, והפגין טיסות משביעות רצון והראה חוסר יציבות משמעותי - התנדנדות לסירוגין עם צלילה בטיסה הראשונה ברוח. מזג אוויר. כל עוד מזג האוויר רגוע ולא היו הפרעות, הרחפן הפגין תעופה משביעת רצון, אך ההתאמה שלו לא הייתה יציבה. פשוט לא הייתה סיבה להפגין את חוסר היציבות הזה.

ה-CSF המתואר יכול, באופן עקרוני, לשמש ב"פסאודו-דאק". מטוס כזה הוא בעצם עיצוב "חסר זנב" ויש לו יישור מתאים. וה-FGO שלו משמש רק כדי לפצות על רגע הצלילה הנוסף של הכנף שמתרחש עם שחרור המיכון. בתצורת השיוט אין עומס על ה-FGO. לפיכך, ה-FGO למעשה אינו פועל במצב הטיסה המבצעית הראשי, ולכן השימוש בו בהתגלמות זו אינו פרודוקטיבי.

"KRASNOV-DUCK"

ניתן לבטל "יציבות יתר" על ידי הגדלת הנגזרת של ה-CSF מאפס לרמה מקובלת. מטרה זו מושגת בשל העובדה שזווית הסיבוב של ה-FGO קטנה משמעותית מזווית הסיבוב של הגה הסרוו הנגרמת משינוי בזווית התקיפה של המטוס (5). למטרה זו, נעשה שימוש במנגנון פשוט מאוד, המוצג באיור. 2. FGO 1 והגה סרוו 3 תלויים על ציר OO1. מוטות 4 ו-6, דרך צירים 5,7, 9,10, מחברים את FGO 1 והגה סרוו 3 עם נדנדה 8. מצמד 12 משמש לשינוי אורך מוט 6 על ידי הטייס לצורך בקרת גובה. סיבוב ה-FGO 1 מתבצע לא דרך כל זווית הסטייה של הגה סרוו 3 ביחס למטוס כאשר כיוון הזרימה המתקרבת משתנה, אלא רק דרך החלק היחסי שלו. אם הפרופורציה שווה לחצי, אז תחת פעולת זרימה כלפי מעלה, המובילה להגדלת זווית ההתקפה של המטוס ב-2 מעלות, זווית ההתקפה בפועל של ה-FGO תגדל רק ב-1 מעלות. בהתאם לכך, הנגזרת של ה-FGO תהיה קטנה פי שניים בהשוואה ל-GO הקבוע. הקווים המקווקוים מציינים את המיקום של FGO 1 והגה סרוו 3 לאחר שינוי זווית ההתקפה של המטוס. שינוי הפרופורציה, ובכך, קביעת הערך של הנגזרת יכול להתבצע בקלות על ידי בחירת המרחקים המתאימים של צירים 5 ו-7 לציר OO1.

![תמונה]()

הפחתת הנגזרת של ה-GO עקב נוצות מאפשרת למקם את הפוקוס בכל גבולות, ומאחוריו את מרכז המסה של המטוס. זהו הרעיון של חוסר יישור אווירודינמי. לפיכך, כל ההגבלות על השימוש במיכון כנף מודרני בתצורת הקנרד מוסרות תוך שמירה על יציבות סטטית.

"KRASNOV-FLUGER"

הכל בסדר! אבל יש חיסרון. על מנת שכוח הרמה חיובי יתרחש על FGO 1, כוח הרמה שלילי חייב לפעול על הגה סרוו 3. אנלוגיה היא הפריסה הרגילה של מטוס. כלומר יש הפסדים לאיזון, במקרה הזה איזון של ה-CSF. מכאן שהדרך לבטל את החיסרון הזה היא ערכת ה"ברווז". אנו מניחים את הגה הסרוו לפני ה-FGO, כפי שמוצג באיור. 3.

ה-FGO פועל באופן הבא (6). כתוצאה מפעולת כוחות אווירודינמיים על ה-FGO 1 ועל הגה סרוו 4, ה-FGO 1 מותקן באופן ספונטני בזווית התקפה מסוימת לכיוון הזרימה המתקרבת. לזוויות ההתקפה של FGO 1 ושל הגה סרוו 4 יש אותו סימן, לכן, כוחות ההרמה של משטחים אלה יהיו בעלי אותו כיוון. כלומר, הכוח האווירודינמי של הגה סרוו 4 אינו מפחית, אלא מגביר את עוצמת ההרמה של ה-FGO 1. כדי להגדיל את זווית ההתקפה של המטוס, הטייס מסיט את הדחף 6 קדימה, וכתוצאה מכך הסרוו הגה 4 על ציר 5 מסתובב עם כיוון השעון וזווית ההתקפה של הגה סרוו 4 עולה. זה מוביל לעלייה בזווית ההתקפה של FGO 1, כלומר לעלייה בכוח ההרמה שלו.
בנוסף לבקרת הגובה, החיבור המתבצע על ידי דחף 7 מבטיח עלייה מאפס לערך הנדרש של הנגזרת של ה-FGO.

נניח שהמטוס נכנס לעלייה וזווית ההתקפה שלו גדלה. במקרה זה, קורה 2 מסתובבת נגד כיוון השעון והצירים 9 ו-8, בהיעדר מתיחה 7, יצטרכו להתקרב זה לזה. מוט 7 מונע התקרבות ומסובב את הגה סרוו 4 בכיוון השעון ובכך מגדיל את זווית ההתקפה שלו.

כך, כאשר משתנה כיוון הזרימה המתקרבת, זווית ההתקפה של הגה סרוו 4 משתנה, וה-FGO 1 מתכווץ באופן ספונטני בזווית שונה ביחס לזרימה ויוצר כוח הרמה שונה. במקרה זה, הערך של נגזרת זו תלוי במרחק בין צירים 8 ל-3, וכן במרחק בין צירים 9 ל-5.

ה-FGO המוצע נבדק על דגם כבל חשמלי של מעגל "ברווז", בעוד הנגזרת שלו בהשוואה ל-GO קבוע הופחתה בחצי. העומס על ה-FGO היה 68% מזה של האגף. מטרת הבדיקה לא הייתה להשיג עומסים שווים, אלא להשיג בדיוק עומס נמוך יותר של ה-FGO בהשוואה לכנף, שכן אם תשיג אותו, לא יהיה קשה להשיג שווים. ב"ברווזים" עם GO קבוע, העמסת ה-empennage בדרך כלל גבוהה ב-20 - 30% מהעמסת הכנף.

"המטוס האידיאלי"

אם סכום שני מספרים הוא ערך קבוע, אז סכום הריבועים שלהם יהיה הקטן ביותר אם המספרים הללו שווים. מכיוון שהגרר האינדוקטיבי של משטח ההרמה הוא פרופורציונלי לריבוע של מקדם העילוי שלו, מגבלת הגרר המינימלית של המטוס תהיה במקרה שבו מקדמים אלו של שני משטחי ההרמה שווים זה לזה במהלך טיסת שיוט. מטוס כזה צריך להיחשב "אידיאלי". ההמצאות "קרסנוב-ברווז" ו"קרסנוב-שבשבת מזג האוויר" מאפשרות לממש במציאות את המושג "מטוס אידיאלי" מבלי להזדקק לשמירה מלאכותית על יציבות על ידי מערכות אוטומטיות.

השוואה של "המטוס האידיאלי" למטוס מודרני בעיצוב רגיל מראה כי ניתן להשיג רווח של 33% בעומס המסחרי ובמקביל לחסוך 23% בדלק.

ה-FGO יוצר עילוי מקסימלי בזוויות התקפה הקרובות לקריטיות, ומצב זה אופייני לשלב הנחיתה של הטיסה. במקרה זה, זרימת חלקיקי האוויר סביב המשטח הנושא את העומס קרובה לגבול שבין רגיל לסטייה. שיבוש הזרימה מפני השטח של ה-GO מלווה באובדן חד של העילוי עליו וכתוצאה מכך, הורדה אינטנסיבית של אף המטוס, מה שנקרא "הגובה". מקרה מעיד של "ניקור" הוא אסון ה-Tu-144 בלה בורז'ה, כאשר הוא קרס ביציאה מצלילה בדיוק לאחר הצלילה. השימוש ב-CSF המוצע מאפשר לפתור בעיה זו בקלות. לשם כך, יש צורך רק להגביל את זווית הסיבוב של היגוי הסרוו ביחס ל-FGO. במקרה זה, זווית ההתקפה בפועל של ה-FGO תהיה מוגבלת ולעולם לא תהיה שווה לזווית הקריטית.

"מייצב של ספינת מזג האוויר"

![תמונה]()

השאלה של שימוש ב-FGO בתכנית רגילה היא מעניינת. אם לא תפחית, אלא להיפך, הגדל את זווית הסיבוב של ה-FGO בהשוואה להגה הסרוו, כפי שמוצג באיור. 4, אז הנגזרת של FGO תהיה הרבה יותר גבוהה בהשוואה למייצב הקבוע (7).

זה מאפשר למיקוד ומרכז המסה של המטוס לעבור בצורה משמעותית אחורה. כתוצאה מכך, עומס השיוט של מייצב FGO הופך לא שלילי, אלא חיובי. בנוסף, אם מרכז המסה של המטוס מוזז מעבר למוקד לאורך זווית סטיית הדש (נקודת היישום של תוספת העילוי עקב סטיית הדש), אז מייצב הנוצות יוצר כוח עילוי חיובי בתצורת הנחיתה .

אבל כל זה עשוי להיות נכון כל עוד אנחנו לא לוקחים בחשבון את ההשפעה של בלימה ושיפוע זרימה ממשטח המיסב הקדמי לאחור. ברור שבמקרה של "ברווז" תפקידה של השפעה זו הוא הרבה פחות. מצד שני, אם המייצב "נושא" לוחמים צבאיים, אז למה הוא יפסיק "לסחוב" על מטוסים אזרחיים?

"תוכנית קרסנוב" או "ברווז פסאודו-שבשבת"

ההרכבה הצירים של מעורר היציבות, אם כי לא באופן קיצוני, עדיין מסבכת את עיצוב המטוס. מסתבר שניתן להשיג את הפחתת נגזרת מערער היציבות באמצעים זולים בהרבה.

![תמונה]()

באיור. איור 4 מציג את מערער היציבות 1 של המטוס המוצע המחובר בצורה נוקשה לגוף המטוס (לא מוצג בשרטוט). הוא מצויד באמצעי לשינוי כוח ההרמה שלו בצורת הגה 2, אשר באמצעות ציר 3, מותקן על תושבת 4, המחוברת בקשיחות למעורער 1. על אותו תושבת 4, באמצעות ציר 5, ישנו מוט 6, שבקצהו האחורי גלגל הגה סרוו 7 מחובר בצורה נוקשה בקצה הקדמי של המוט 6, ליד הציר 5, קבועה נוקשה מנוף 8 שקצהו העליון הוא מחובר למוט 9 באמצעות ציר 10. בקצהו האחורי של המוט 10 ישנו ציר 11 המחבר אותו לידית 12 של הגוזם 13 של המעלית 2. במקרה זה, הגוזם 13 מותקן על החלק האחורי של גלגל ההגה 14 בעזרת ציר 2. מצמד 15 משנה את אורך הדחף 10 בשליטה של ​​הטייס לצורך בקרת גובה.

מערער היציבות המוצג פועל באופן הבא. אם זווית ההתקפה של המטוס גדלה בטעות, למשל, כאשר הוא נכנס לעלייה, גלגל ההגה סרוו 7 מוסט כלפי מעלה, מה שגורר הסטה של ​​הדחף 10 שמאלה, כלומר. קדימה ומובילה להסטה של ​​הגוזם 13 כלפי מטה, וכתוצאה מכך המעלית 2 מוטה כלפי מעלה. המיקום של גלגל ההגה 2, הגה סרוו 7 והגוזם 13 במצב המתואר מיוצג בשרטוט בקווים מקווקוים.

כתוצאה מכך, העלייה בכוח ההרמה של מעורער 1 עקב עלייה בזווית ההתקפה תקוזז במידה מסוימת על ידי הסטייה כלפי מעלה של מעלית 2. מידת הרמה זו תלויה ביחס של זוויות הסטייה של הגה סרוו 7 והגה 2. ויחס זה נקבע על ידי אורך המנופים 8 ו-12. כאשר זווית ההתקפה פוחתת, המעלית 2 מוסטת כלפי מטה, וכוח ההרמה של מעורער 1 גדל, ומיישר את הירידה בזווית ההתקפה.

בדרך זו מושגת ירידה בנגזרת של מעורער היציבות בהשוואה ל"ברווז" הקלאסי.

בשל העובדה שהגה סרוו 7 והגוזם 13 מחוברים זה לזה באופן קינמטי, הם מאזנים זה את זה. אם האיזון הזה לא מספיק, אז יש צורך לכלול משקולת איזון בתכנון, אותה יש למקם או בתוך הגה סרוו 7 או על הרחבה של המוט 6 מול הציר 5. המעלית 2 חייבת גם להיות מאוזן.

מכיוון שהנגזרת ביחס לזווית ההתקפה של משטח הנושא גדולה בערך פי שניים מהנגזרת ביחס לזווית הסטייה של הדש, אזי כאשר זווית הסטייה של הגה 2 גבוהה פי שניים מהזווית. של סטיה של הגה סרוו 7, ניתן להשיג ערך של הנגזרת של מעורר היציבות קרוב לאפס.

הגה סרוו 7 שווה בשטח לגוזם 13 בגובה הגה 2. כלומר, תוספות לתכנון המטוס קטנות מאוד בגודלן ומסבכות אותו באופן זניח.

לפיכך, ניתן בהחלט להשיג את אותן תוצאות כמו "השבשבת" באמצעות טכנולוגיות ייצור מסורתיות של מטוסים בלבד. לכן, ניתן לכנות מטוס עם מערער יציבות כזה "ברווז פסאודו-שבשבת". על המצאה זו התקבל פטנט בשם "Krasnov-plan" (8).

"מטוס שמתעלם מערבולות"

כדאי מאוד לתכנן מטוס שבו למשטחי ההרמה הקדמיים והאחוריים יש נגזרת כוללת השווה לאפס.

מטוס כזה יתעלם כמעט לחלוטין מזרימות אנכיות של מסות אוויר, ונוסעיו לא ירגישו "פטפוט" אפילו עם מערבולת עזה באטמוספירה. ומכיוון שזרימות אנכיות של מסות אוויר אינן מובילות לעומס יתר של המטוס, ניתן לסמוך על עומס יתר תפעולי נמוך משמעותית, אשר ישפיע לטובה על משקל המבנה שלו. בשל העובדה שהמטוס אינו חווה עומס יתר במהלך הטיסה, שלדת המטוס שלו אינה נתונה לבלאי עייפות.

הפחתת הנגזרת של הכנף של מטוס כזה מושגת באותו אופן כמו עבור מעורער היציבות ב"קנדר פסאודו-שבשבת". אבל הסרוו לא פועל על המעליות, אלא על כנפי הכנפיים. פלפרון הוא חלק מהכנף שמתפקד כמו גלגלון ודש. במקרה זה, כתוצאה משינוי אקראי בזווית ההתקפה של הכנף, כוח ההרמה שלו גדל במוקד לאורך זווית ההתקפה. ועלייה שלילית בכוח הרמת הכנף כתוצאה מהסטת הפלפרון על ידי הגה הסרוו מתרחשת במוקד לאורך זווית הסטייה של הפלפרון. והמרחק בין המוקדים הללו שווה כמעט לרבע מהאקורד האווירודינמי הממוצע של הכנף. כתוצאה מפעולת צמד הכוחות הרב-כיווני הזה, נוצר מומנט מערער יציבות, אותו יש לפצות על ידי הרגע של מערער היציבות. במקרה זה, למעורער היציבות צריכה להיות נגזרת שלילית קטנה, והערך של נגזרת הכנף צריך להיות מעט יותר מאפס. עבור מטוס כזה התקבל פטנט RF מס' 2710955.

מערך ההמצאות המוצג מייצג, ככל הנראה, את משאב המידע האווירודינמי האחרון שאינו בשימוש להגדלת היעילות הכלכלית של תעופה תת-קולית בשליש או יותר.

יורי קרסנוב

הפניות

1. ד.סובולב. תולדות המאה של "הכנף המעופפת", מוסקבה, רוסיה, 1988, עמ' 100.
2. יו קרסנוב. פטנט RF מס' 2000251.
3. א.יורקוננקו. "ברווז" חלופי. טכנולוגיה - נוער 2009-08. עמוד 6-11
4. ו' לפין. מתי יעוף השביל? תעופה כללית. 2011. מס' 8. עמוד 38-41.
5. יו קרסנוב. פטנט RF מס' 2609644.
6. יו קרסנוב. פטנט RF מס' 2651959.
7. יו קרסנוב. פטנט RF מס' 2609620.
8. יו קרסנוב. פטנט RF מס' 2666094.

מקור: www.habr.com