თვითმფრინავი აეროდინამიურად გადაადგილებული ცენტრით

გასული საუკუნის XNUMX-იანი წლების ბოლოს, სლატის გამომგონებელმა გუსტავ ლახმანმა შესთავაზა უკუდის აღჭურვა ფრთის წინ განთავსებული თავისუფლად მცურავი ფრთით. ეს ფრთა აღჭურვილი იყო სერვო-საჭით, რომლის დახმარებითაც მისი ამწევი ძალა რეგულირდება. იგი ემსახურებოდა დამატებითი ფრთის ჩაყვინთვის მომენტის კომპენსაციას, რომელიც ხდება ფლაპის გათავისუფლების დროს. ვინაიდან Lachmann იყო Handley-Page-ის თანამშრომელი, ის იყო ამ ტექნიკური გადაწყვეტის პატენტის მფლობელი და ამ ბრენდის ქვეშ იდეა მოხსენიებულია ტექნიკურ ლიტერატურაში. მაგრამ ამ იდეის პრაქტიკული განხორციელება ჯერ კიდევ არ არის! Რა არის მიზეზი?

დანაკარგების დაბალანსება

თვითმფრინავის ფრთას, რომელიც ქმნის აწევას, აქვს თანმხლები, შეიძლება ითქვას, უარყოფითი გვერდითი პროდუქტი მყვინთავის მომენტის სახით, რომელიც მიდრეკილია თვითმფრინავის ჩაძირვაში. თვითმფრინავის ჩაყვინთვის თავიდან ასაცილებლად, მის კუდზე არის პატარა ფრთა - სტაბილიზატორი, რომელიც ხელს უშლის ამ ჩაძირვას და ქმნის დაღმავალ, ანუ უარყოფით, ამწევ ძალას. თვითმფრინავის ამ აეროდინამიკურ კონფიგურაციას ეწოდება "ნორმალური". იმის გამო, რომ სტაბილიზატორის ამწე უარყოფითია, ის მატებს თვითმფრინავის სიმძიმეს და ფრთას უნდა ჰქონდეს გრავიტაციაზე მეტი ამწე.

ამ ძალებს შორის განსხვავებას ეწოდება დამაბალანსებელი დანაკარგები, რომელიც შეიძლება მიაღწიოს 20%-მდე.
მაგრამ Wright Brothers-ის პირველ მფრინავ თვითმფრინავს ასეთი დანაკარგი არ ჰქონია, რადგან პატარა ფრთა - დესტაბილიზაცია, რომელიც ხელს უშლის ჩაყვინთვის - მოთავსებული იყო არა ფრთის უკან, არამედ მის წინ. თვითმფრინავის ამ აეროდინამიკურ დიზაინს "კანარდს" უწოდებენ. და იმისათვის, რომ თვითმფრინავმა არ დაყვინთას, დესტაბილიზატორი უნდა შექმნას აღმავალი, ანუ დადებითი, ამწევი ძალა. მას ემატება ფრთის ამწე და ეს ჯამი უდრის თვითმფრინავის სიმძიმეს. შედეგად, ფრთამ უნდა გამოიმუშავოს ამწევი ძალა, რომელიც ნაკლებია სიმძიმის ძალაზე. და არანაირი დანაკარგი დაბალანსებისთვის!

სტაბილიზატორი და დესტაბილიზატორი გაერთიანებულია ერთ ტერმინად - ჰორიზონტალური კუდი ან GO.
თუმცა, გასული საუკუნის ოცდაათიანი წლების დასაწყისში აფრენისა და სადესანტო ფრთების მექანიზაციის მასიური განვითარებით, "იხვი" დაკარგა ეს უპირატესობა. მექანიზაციის მთავარი ელემენტია ფარფა - ფრთის უკანა ნაწილი, რომელიც გადახრილია ქვევით. ის დაახლოებით აორმაგებს ფრთის ამწევ ძალას, რის გამოც შესაძლებელია დაშვებისა და აფრენის დროს სიჩქარის შემცირება, რითაც დაზოგავს შასის წონას. მაგრამ ქვეპროდუქტი ჩაყვინთვის მომენტის სახით, როდესაც ფლაპის გათავისუფლება ხდება, იმდენად იზრდება, რომ დესტაბილიზატორი ვერ უმკლავდება მას, მაგრამ სტაბილიზატორი ვერ უმკლავდება. გატეხვა არ არის აშენება, ამ შემთხვევაში დადებითი ძალა.

იმისათვის, რომ ფრთამ შექმნას ამწე, ის უნდა იყოს ორიენტირებული შემომავალი ჰაერის ნაკადის მიმართულებით. ამ კუთხეს ეწოდება შეტევის კუთხე და მისი მატებასთან ერთად იზრდება ამწევის ძალაც, მაგრამ არა განუსაზღვრელი ვადით, არამედ კრიტიკულ კუთხემდე, რომელიც მერყეობს 15-დან 25 გრადუსამდე. ამრიგად, მთლიანი აეროდინამიკური ძალა არ არის მიმართული მკაცრად ზემოთ, არამედ მიდრეკილია თვითმფრინავის კუდისკენ. და ის შეიძლება დაიშალოს კომპონენტად, რომელიც მიმართულია მკაცრად ზევით - ამწევის ძალა, და მიმართული უკან - აეროდინამიკური წევის ძალა. აწევის და წევის ძალის თანაფარდობა გამოიყენება თვითმფრინავის აეროდინამიკური ხარისხის შესაფასებლად, რომელიც შეიძლება მერყეობდეს 7-დან 25-მდე.

ფენომენი, რომელიც მუშაობს ნორმალური სქემის სასარგებლოდ, არის ჰაერის ნაკადის ფრთები ფრთის უკან, რომელიც შედგება ნაკადის მიმართულების ქვევით გადახრისგან, რაც უფრო დიდია ფრთის აწევა. ამიტომ ფლაპის გადახრისას, აეროდინამიკის გამო, ავტომატურად იზრდება სტაბილიზატორის შეტევის ფაქტიური უარყოფითი კუთხე და, შესაბამისად, მისი უარყოფითი ამწევი ძალა.

გარდა ამისა, ისეთი გარემოება, როგორიცაა თვითმფრინავის ფრენის გრძივი სტაბილურობის უზრუნველყოფა, ასევე მუშაობს "ნორმალური" სქემის სასარგებლოდ "კანარდთან" შედარებით. თვითმფრინავის შეტევის კუთხე შეიძლება განიცადოს ცვლილებები ჰაერის მასების ვერტიკალური მოძრაობის შედეგად. თვითმფრინავები შექმნილია ამ ფენომენის გათვალისწინებით და ცდილობს გაუძლოს არეულობას. თვითმფრინავის თითოეულ ზედაპირს აქვს აეროდინამიკური ფოკუსი - აწევის ზრდის წერტილი, როდესაც იცვლება შეტევის კუთხე. თუ გავითვალისწინებთ ფრთის და GO მატების შედეგს, მაშინ თვითმფრინავსაც აქვს ფოკუსირება. თუ თვითმფრინავის ფოკუსი არის მასის ცენტრის უკან, მაშინ თავდასხმის კუთხის შემთხვევითი მატებასთან ერთად, აწევის ზრდა მიდრეკილია თვითმფრინავის დახრისკენ, რათა შეტევის კუთხე შემცირდეს. და თვითმფრინავი უბრუნდება ფრენის წინა რეჟიმს. ამ შემთხვევაში, "ნორმალურ" კონფიგურაციაში, ფრთა ქმნის დესტაბილიზაციის მომენტს (შეტევის კუთხის გასაზრდელად), ხოლო სტაბილიზატორი ქმნის სტაბილიზაციის მომენტს (შეტევის კუთხის შესამცირებლად) და ეს უკანასკნელი ჭარბობს დაახლოებით 10% -ით. . კანარში დესტაბილიზაციის მომენტს ქმნის დესტაბილიზატორი, ხოლო სტაბილიზაციის მომენტს, რომელიც დაახლოებით 10%-ით დიდია, ქმნის ფრთას. ამრიგად, ჰორიზონტალური კუდის ფართობისა და მხრის ზრდა იწვევს ნორმალურ დიზაინში სტაბილურობის ზრდას და "კანარდის" შემცირებას. ყველა მომენტი მოქმედებს და გამოითვლება თვითმფრინავის მასის ცენტრის მიმართ (იხ. სურ. 1).

![სურათი]()

თუ თვითმფრინავის ფოკუსი წინ უსწრებს მასის ცენტრს, მაშინ შეტევის კუთხის შემთხვევითი მცირე მატებით ის კიდევ უფრო იზრდება და თვითმფრინავი სტატიკურად არასტაბილური იქნება. ფოკუსის და მასის ცენტრის ეს შედარებითი პოზიცია გამოიყენება თანამედროვე მებრძოლებში სტაბილიზატორის დასატენად და მასზე არა უარყოფითი, არამედ დადებითი აწევის მისაღებად. და თვითმფრინავის ფრენა უზრუნველყოფილია არა აეროდინამიკით, არამედ ოთხჯერ დუბლირებული ავტომატური ხელოვნური სტაბილურობის სისტემით, რომელიც „იმართება“, როდესაც თვითმფრინავი შორდება შეტევის საჭირო კუთხიდან. როდესაც ავტომატიზაცია გამორთულია, თვითმფრინავი ჯერ იწყებს კუდის ტრიალს, სწორედ ამაზეა დაფუძნებული ფიგურა „პუგაჩოვის კობრა“, რომელშიც პილოტი განზრახ თიშავს ავტომატიზაციას და როცა კუდის ბრუნვის საჭირო კუთხეს მიაღწევს, ისვრის რაკეტა უკანა ნახევარსფეროში და შემდეგ ისევ ჩართავს ავტომატიზაციას.
შემდგომში განვიხილავთ მხოლოდ სტატიკურად სტაბილურ თვითმფრინავებს, რადგან მხოლოდ ასეთი თვითმფრინავების გამოყენება შეიძლება სამოქალაქო ავიაციაში.

თვითმფრინავის ფოკუსის და მასის ცენტრის შედარებითი პოზიცია ახასიათებს "ცენტრირების" კონცეფციას.
ვინაიდან ფოკუსი არის მასის ცენტრის უკან, შაბლონის მიუხედავად, მათ შორის მანძილი, რომელსაც ეწოდება სტაბილურობის ზღვარი, ზრდის GO მკლავს ნორმალურ შაბლონში და ამცირებს მას "კანარდში".

ფრთების მკლავების თანაფარდობა კანარდთან არის ისეთი, რომ დესტაბილიზატორის ამწევი ძალა ლიფტების მაქსიმალური გადახრისას გამოიყენება მთლიანად, როდესაც თვითმფრინავი მიყვანილია შეტევის მაღალ კუთხეებზე. და ის გამოტოვებული იქნება, როდესაც ფლაპები გათავისუფლდება. მაშასადამე, ცნობილი ამერიკელი დიზაინერის რუტანის ყველა „იხვს“ არანაირი მექანიზაცია არ გააჩნია. მისი „ვოიაჯერი“ იყო მსოფლიოში პირველი თვითმფრინავი, რომელმაც 1986 წელს დაფრენისა და საწვავის შევსების გარეშე დაფრინა მთელს მსოფლიოში.

გამონაკლისი არის Beechcraft Starship, მაგრამ იქ, ფლაპების გამოყენების მიზნით, გამოიყენეს ძალიან რთული დიზაინი ცვლადი დესტაბილიზატორის გეომეტრიით, რომელიც ვერ მიიყვანდა სერიულად გამეორებად მდგომარეობას, რის გამოც პროექტი დაიხურა.
ფრთის მკლავი დიდწილად დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად იზრდება დესტაბილიზატორის ამწევი ძალა, როდესაც მისი შეტევის კუთხე იზრდება ერთი გრადუსით; ამ პარამეტრს ეწოდება წარმოებული ამწევის კოეფიციენტის შეტევის კუთხით ან უბრალოდ დესტაბილიზატორის წარმოებული. და რაც უფრო პატარაა ეს წარმოებული, მით უფრო ახლოს იქნება ფრთასთან თვითმფრინავის მასის ცენტრი, შესაბამისად, მით უფრო პატარა იქნება ფრთის მკლავი. ამ წარმოებულის შესამცირებლად, ავტორმა 1992 წელს შესთავაზა დესტაბილიზატორის დანერგვა ბიპლანის სქემის მიხედვით (2). ეს შესაძლებელს ხდის ფრთის მხრის იმდენად შემცირებას, რომ აღმოფხვრის დაბრკოლებას მასზე ფლაპის გამოყენებისას. თუმცა, გვერდითი ეფექტი ხდება GO-ს წინააღმდეგობის გაზრდის სახით ბიპლანის გამო. გარდა ამისა, არის გართულება თვითმფრინავის დიზაინში, რადგან აუცილებელია რეალურად დამზადდეს ორი GO და არა ერთი.

კოლეგებმა აღნიშნეს, რომ "ბიპლანის დესტაბილიზაციის" ფუნქცია არსებობდა Wright Brothers-ის თვითმფრინავში, მაგრამ გამოგონებებში დაპატენტებული იყო არა მხოლოდ ახალი ფუნქცია, არამედ ფუნქციების ახალი ნაკრები. რაიტებს არ გააჩნდათ "ფლაპის" ფუნქცია. გარდა ამისა, თუ ცნობილია ახალი გამოგონების მახასიათებლების ნაკრები, მაშინ ამ გამოგონების აღიარებისთვის, მინიმუმ ერთი ფუნქცია უნდა იქნას გამოყენებული ახალი მიზნებისთვის. რაიტებმა გამოიყენეს ბიპლანი სტრუქტურის წონის შესამცირებლად, ხოლო აღწერილ გამოგონებაში - წარმოებულის შესამცირებლად.

"ამინდის იხვი"

თითქმის ორი ათეული წლის წინ ჩვენ გვახსოვს სტატიის დასაწყისში ნახსენები „ფურის იხვის“ იდეა.

დესტაბილიზატორად ის იყენებს ამინდის ზოლს ჰორიზონტალურ კუდს (FGO), რომელიც შედგება თავად დესტაბილიზატორისგან, რომელიც დაკიდებულია ფიუზელაჟის პერპენდიკულარულ ღერძზე და დაკავშირებულია სერვო საჭის დესტაბილიზატორთან. ჩვეულებრივი დიზაინის ერთგვარი თვითმფრინავი, სადაც თვითმფრინავის ფრთა არის FGO დესტაბილიზატორი, ხოლო თვითმფრინავის სტაბილიზატორი არის FGO სერვო. და ეს თვითმფრინავი არ დაფრინავს, არამედ მოთავსებულია ღერძზე და ის თავად არის ორიენტირებული შემხვედრ ნაკადთან შედარებით. სერვო საჭის შეტევის უარყოფითი კუთხის შეცვლით, ჩვენ ვცვლით დესტაბილიზატორის შეტევის კუთხეს ნაკადთან და, შესაბამისად, FGO-ს ამწევ ძალას მოედანზე კონტროლის დროს.

როდესაც სერვო საჭის პოზიცია უცვლელი რჩება დესტაბილიზატორთან მიმართებაში, FGO არ რეაგირებს ვერტიკალური ქარის აფეთქებებზე, ე.ი. თვითმფრინავის შეტევის კუთხის ცვლილება. ამიტომ მისი წარმოებული არის ნული. ჩვენი წინა დისკუსიებიდან გამომდინარე, ეს იდეალური ვარიანტია.

ა. იურკონენკოს (3) დიზაინის პირველი თვითმფრინავის ტესტირებისას ეფექტური დატვირთული FGO-ით, განხორციელდა ორ ათზე მეტი წარმატებული მიდგომა. ამავე დროს, აღმოაჩინეს თვითმფრინავის არასტაბილურობის აშკარა ნიშნები (4).

"სუპერ გამძლეობა"

პარადოქსულადაც არ უნდა ჩანდეს, რომ „ფურის იხვის“ არასტაბილურობა მისი „სუპერ სტაბილურობის“ შედეგია. კლასიკური კანარდის სტაბილიზაციის მომენტი ფიქსირებული GO-ით წარმოიქმნება ფრთის სტაბილიზაციის მომენტიდან და GO-ის წინააღმდეგობის დესტაბილიზაციის მომენტიდან. ამინდში მოქცეული იხვი FGO არ მონაწილეობს სტაბილიზაციის მომენტის ფორმირებაში და ის იქმნება მხოლოდ ფრთის სტაბილიზაციის მომენტიდან. ამგვარად, „ფურის იხვის“ სტაბილიზაციის მომენტი დაახლოებით ათჯერ აღემატება კლასიკურს. თუ შეტევის კუთხე შემთხვევით იზრდება, თვითმფრინავი, ფრთის გადაჭარბებული სტაბილიზაციის მომენტის გავლენის ქვეშ, არ უბრუნდება წინა რეჟიმს, არამედ „გადააჭარბებს“. „გადასვლის“ შემდეგ თვითმფრინავი იძენს შეტევის შემცირებულ კუთხეს წინა რეჟიმთან შედარებით, ამიტომ წარმოიქმნება სხვა ნიშნის სტაბილიზაციის მომენტი, ასევე გადაჭარბებული და, შესაბამისად, წარმოიქმნება თვითრხევები, რომელთა ჩაქრობა მფრინავი ვერ ახერხებს.

სტაბილურობის ერთ-ერთი პირობაა თვითმფრინავის უნარი გაანეიტრალოს ატმოსფერული დარღვევების შედეგები. ამიტომ, დარღვევების არარსებობის შემთხვევაში, შესაძლებელია არასტაბილური თვითმფრინავის დამაკმაყოფილებელი ფრენა. ეს ხსნის YuAN-1 თვითმფრინავის წარმატებულ მიდგომებს. ჩემს შორეულ ახალგაზრდობაში ავტორს ჰქონდა შემთხვევა, როდესაც ახალი პლანერის მოდელი იფრინავდა საღამოობით მშვიდ პირობებში სულ მცირე 45 წუთის განმავლობაში, აჩვენა საკმაოდ დამაკმაყოფილებელი ფრენები და აჩვენა მნიშვნელოვანი არასტაბილურობა - დაშვება მონაცვლეობით ჩაყვინთვის პირველ ფრენაზე ქარიან. ამინდი. სანამ ამინდი მშვიდი იყო და არანაირი დარღვევა არ ყოფილა, პლანერმა დამაკმაყოფილებელი ფრენა აჩვენა, მაგრამ მისი რეგულირება არასტაბილური იყო. უბრალოდ არ არსებობდა მიზეზი ამ არასტაბილურობის გამოვლენისთვის.

აღწერილი CSF, პრინციპში, შეიძლება გამოყენებულ იქნას "ფსევდო-იხვი". ასეთი თვითმფრინავი არსებითად არის "უკუდის" დიზაინი და აქვს შესაბამისი განლაგება. და მისი FGO გამოიყენება მხოლოდ ფრთის დამატებითი მყვინთავის მომენტის კომპენსაციისთვის, რომელიც ხდება მექანიზაციის გათავისუფლების დროს. საკრუიზო კონფიგურაციაში FGO-ზე დატვირთვა არ არის. ამრიგად, FGO რეალურად არ მუშაობს ფრენის მთავარ ოპერაციულ რეჟიმში და, შესაბამისად, მისი გამოყენება ამ განსახიერებაში არაპროდუქტიულია.

"კრასნოვი-იხვი"

„ზედმეტად სტაბილურობა“ შეიძლება აღმოიფხვრას CSF-ის წარმოებულის ნულიდან მისაღებ დონემდე გაზრდით. ეს მიზანი მიღწეულია იმის გამო, რომ FGO-ს ბრუნვის კუთხე მნიშვნელოვნად ნაკლებია სერვო საჭის ბრუნვის კუთხეზე, რომელიც გამოწვეულია თვითმფრინავის შეტევის კუთხის ცვლილებით (5). ამ მიზნით გამოიყენება ძალიან მარტივი მექანიზმი, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 2. FGO 1 და სერვო საჭე 3 დაკიდებულია ღერძზე OO1. 4 და 6 ღეროები, 5,7, 9,10 ანჯისების მეშვეობით, აკავშირებს FGO 1-ს და სერვო საჭეს 3 როკერ 8-თან. Clutch 12 ემსახურება პილოტის მიერ 6-ის ღეროს სიგრძის შეცვლას მოედანზე კონტროლის მიზნით. FGO 1-ის როტაცია ხორციელდება არა სერვო საჭის 3 გადახრის მთელი კუთხით თვითმფრინავთან შედარებით, როდესაც იცვლება შემომავალი ნაკადის მიმართულება, არამედ მხოლოდ მისი პროპორციული ნაწილის მეშვეობით. თუ პროპორცია უდრის ნახევარს, მაშინ აღმავალი ნაკადის მოქმედებით, რაც იწვევს თვითმფრინავის შეტევის კუთხის 2 გრადუსით ზრდას, FGO-ს შეტევის ფაქტობრივი კუთხე გაიზრდება მხოლოდ 1 გრადუსით. შესაბამისად, FGO-ს წარმოებული ორჯერ ნაკლები იქნება ფიქსირებულ GO-სთან შედარებით. წყვეტილი ხაზები მიუთითებს FGO 1-ის და სერვო საჭის 3-ის პოზიციაზე თვითმფრინავის შეტევის კუთხის შეცვლის შემდეგ. პროპორციის შეცვლა და, შესაბამისად, წარმოებულის მნიშვნელობის განსაზღვრა მარტივად შეიძლება განხორციელდეს 5 და 7 ანჯისების შესაბამისი მანძილების არჩევით OO1 ღერძამდე.

![სურათი]()

GO-ს წარმოებულის შემცირება ბუმბულის გამო, საშუალებას გაძლევთ მოათავსოთ ფოკუსი ნებისმიერ საზღვრებში, მის უკან კი თვითმფრინავის მასის ცენტრი. ეს არის აეროდინამიკური არასწორი განლაგების კონცეფცია. ამდენად, ყველა შეზღუდვა თანამედროვე ფრთის მექანიზაციის გამოყენებასთან დაკავშირებით კანარდის კონფიგურაციაში მოხსნილია სტატიკური სტაბილურობის შენარჩუნებით.

"კრასნოვ-ფლუგერი"

Ყველაფერი კარგადაა! მაგრამ არის ნაკლი. იმისათვის, რომ დადებითი ამწე ძალა მოხდეს FGO 1-ზე, უარყოფითი ამწევი ძალა უნდა მოქმედებდეს სერვო საჭეზე 3. ანალოგია არის თვითმფრინავის ნორმალური განლაგება. ანუ არის დანაკარგები დაბალანსებისთვის, ამ შემთხვევაში CSF-ის დაბალანსებისთვის. აქედან გამომდინარე, ამ ნაკლის აღმოფხვრის გზა არის "იხვის" სქემა. ჩვენ ვდებთ სერვო საჭეს FGO-ს წინ, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 3.

FGO მუშაობს შემდეგნაირად (6). FGO 1-ზე და სერვო საჭე 4-ზე აეროდინამიკური ძალების მოქმედების შედეგად, FGO 1 სპონტანურად დამონტაჟებულია შეტევის გარკვეული კუთხით შემომავალი ნაკადის მიმართულებით. FGO 1-ისა და სერვო საჭის 4-ის შეტევის კუთხეებს აქვთ იგივე ნიშანი, შესაბამისად, ამ ზედაპირების ამწევ ძალებს ექნებათ იგივე მიმართულება. ანუ სერვო საჭის 4-ის აეროდინამიკური ძალა არ ამცირებს, არამედ ზრდის FGO 1-ის ამწევ ძალას. თვითმფრინავის შეტევის კუთხის გასაზრდელად პილოტი წევს 6-ს ​​წინ, რის შედეგადაც სერვო საჭე 4 საჭეზე 5 ბრუნავს საათის ისრის მიმართულებით და სერვო საჭის 4-ის შეტევის კუთხე იზრდება. ეს იწვევს FGO 1-ის შეტევის კუთხის ზრდას, ანუ მისი ამწევი ძალის მატებას.
სიმაღლის კონტროლის გარდა, შეერთება, რომელსაც ახორციელებს ბიძგი 7, უზრუნველყოფს ზრდას ნულიდან FGO-ს წარმოებულის საჭირო მნიშვნელობამდე.

დავუშვათ, რომ თვითმფრინავი შევიდა აღმავალ ნაკადში და გაიზარდა მისი შეტევის კუთხე. ამ შემთხვევაში, სხივი 2 ბრუნავს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ და 9 და 8 ანჯამები, წევის 7-ის არარსებობის შემთხვევაში, უნდა მიუახლოვდეს ერთმანეთს. Rod 7 ხელს უშლის მიახლოებას და აბრუნებს სერვო საჭეს 4 საათის ისრის მიმართულებით და ამით ზრდის მის შეტევის კუთხეს.

ამრიგად, როდესაც შემომავალი ნაკადის მიმართულება იცვლება, იცვლება სერვო საჭის 4 შეტევის კუთხე და FGO 1 სპონტანურად დგება სხვა კუთხით ნაკადთან შედარებით და ქმნის განსხვავებულ ამწევ ძალას. ამ შემთხვევაში, ამ წარმოებულის მნიშვნელობა დამოკიდებულია მანძილზე 8 და 3 საკინძებს შორის, ისევე როგორც მანძილზე 9 და 5 ანჯამებს შორის.

შემოთავაზებული FGO ტესტირება მოხდა "იხვის" მიკროსქემის ელექტრული კაბელის მოდელზე, ხოლო მისი წარმოებული ფიქსირებულ GO-სთან შედარებით შემცირდა ნახევარით. FGO-ზე დატვირთვა იყო ფრთის 68%. ტესტის მიზანი იყო არა თანაბარი დატვირთვების მიღება, არამედ FGO-ს ზუსტად უფრო დაბალი დატვირთვის მიღება ფრთასთან შედარებით, რადგან თუ მას მიიღებთ, არ გაგიჭირდებათ თანაბარის მიღება. "იხვებში" ფიქსირებული GO-ით, ემპენაჟის დატვირთვა ჩვეულებრივ 20 - 30% -ით მეტია ფრთის დატვირთვაზე.

"იდეალური თვითმფრინავი"

თუ ორი რიცხვის ჯამი მუდმივი მნიშვნელობაა, მაშინ მათი კვადრატების ჯამი ყველაზე მცირე იქნება, თუ ეს რიცხვები ტოლია. ვინაიდან ამწევი ზედაპირის ინდუქციური წევა პროპორციულია მისი აწევის კოეფიციენტის კვადრატისა, თვითმფრინავის წევის ყველაზე დაბალი ზღვარი იქნება იმ შემთხვევაში, როდესაც საკრუიზო ფრენისას ორივე ამწევი ზედაპირის ეს კოეფიციენტები ერთმანეთის ტოლია. ასეთი თვითმფრინავი უნდა ჩაითვალოს "იდეალურად". გამოგონებები "კრასნოვი-იხვი" და "კრასნოვი-ამინდის საცობი" შესაძლებელს ხდის რეალურად გააცნობიეროს "იდეალური თვითმფრინავის" კონცეფცია ავტომატური სისტემებით სტაბილურობის ხელოვნურად შენარჩუნების გარეშე.

"იდეალური თვითმფრინავის" შედარება ნორმალური დიზაინის თანამედროვე თვითმფრინავთან გვიჩვენებს, რომ შესაძლებელია კომერციული დატვირთვის 33%-იანი მატების მიღება, ხოლო საწვავის 23%-ის დაზოგვა.

FGO ქმნის მაქსიმალურ აწევას შეტევის კუთხით კრიტიკულთან ახლოს და ეს რეჟიმი ტიპიურია ფრენის სადესანტო ფაზისთვის. ამ შემთხვევაში ჰაერის ნაწილაკების ნაკადი მზიდი ზედაპირის ირგვლივ ახლოსაა ნორმალურსა და დგომის საზღვართან. GO-ს ზედაპირიდან ნაკადის დარღვევას თან ახლავს მასზე აწევის მკვეთრი დაკარგვა და, შედეგად, თვითმფრინავის ცხვირის ინტენსიური დაწევა, ე.წ. "პეკის" საჩვენებელი შემთხვევაა ტუ-144 კატასტროფა ლე ბურჟეში, როდესაც ის ჩამოინგრა ჩაყვინთვის გამოსვლისას ზუსტად ჩაყვინთვის შემდეგ. შემოთავაზებული CSF-ის გამოყენება შესაძლებელს ხდის ამ პრობლემის მარტივად გადაჭრას. ამისათვის საჭიროა მხოლოდ სერვო საჭის ბრუნვის კუთხის შეზღუდვა FGO-სთან შედარებით. ამ შემთხვევაში, FGO-ს შეტევის რეალური კუთხე შეზღუდული იქნება და არასოდეს გახდება კრიტიკულის ტოლი.

"ამინდის სტაბილიზატორი"

![სურათი]()

საინტერესოა FGO ნორმალურ სქემაში გამოყენების საკითხი. თუ არ შეამცირებთ, არამედ პირიქით, გაზრდით FGO-ს ბრუნვის კუთხეს სერვო საჭესთან შედარებით, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 4, მაშინ FGO-ს წარმოებული გაცილებით მაღალი იქნება ფიქსირებულ სტაბილიზატორთან შედარებით (7).

ეს საშუალებას აძლევს თვითმფრინავის ფოკუსს და მასის ცენტრს მნიშვნელოვნად გადაინაცვლოს უკან. შედეგად, FGO სტაბილიზატორის საკრუიზო დატვირთვა ხდება არა უარყოფითი, არამედ დადებითი. გარდა ამისა, თუ თვითმფრინავის მასის ცენტრი გადაინაცვლებს ფოკუსის მიღმა ფლაკონის გადახრის კუთხის გასწვრივ (აწევის ნამატის გამოყენების წერტილი ფლაპის გადახრის გამო), მაშინ ბუმბულის სტაბილიზატორი ქმნის დადებით ამწევ ძალას სადესანტო კონფიგურაციაში. .

მაგრამ ეს ყველაფერი შეიძლება იყოს მართალი მანამ, სანამ არ გავითვალისწინებთ დამუხრუჭების ეფექტს და ნაკადის ზემოქმედებას წინა ტარების ზედაპირიდან უკანაკენ. გასაგებია, რომ „იხვის“ შემთხვევაში ამ გავლენის როლი გაცილებით ნაკლებია. მეორეს მხრივ, თუ სტაბილიზატორი „ატარებს“ სამხედრო მებრძოლებს, მაშინ რატომ შეწყვეტს სამოქალაქო თვითმფრინავებზე „ტარებას“?

"კრასნოვის გეგმა" ან "ფსევდო-ცვირის იხვი"

დესტაბილიზატორის ჩამოკიდებული მონტაჟი, თუმცა არა რადიკალურად, მაინც ართულებს თვითმფრინავის დიზაინს. გამოდის, რომ დესტაბილიზატორის წარმოებულის შემცირება ბევრად იაფი საშუალებებით არის შესაძლებელი.

![სურათი]()

ნახ. სურათი 4 გვიჩვენებს შემოთავაზებული თვითმფრინავის დესტაბილიზატორი 1, რომელიც მკაცრად არის დაკავშირებული ფიუზელაჟთან (ნახაზზე არ არის ნაჩვენები). იგი აღჭურვილია ამწევი ძალის შეცვლის საშუალებებით საჭის სახით 2, რომელიც ანჯის 3-ის გამოყენებით დამონტაჟებულია სამაგრ 4-ზე, მტკიცედ დაკავშირებულია დესტაბილიზატორ 1-ზე. იმავე სამაგრ 4-ზე, სამაგრის გამოყენებით. 5, არის ჯოხი 6, რომლის უკანა ბოლოში ხისტია დამაგრებული სერვო საჭე 7 ღეროს წინა ბოლოში 6, საკინძის გვერდით 5, ბერკეტი 8 მკაცრად არის დამაგრებული, რომლის ზედა ბოლო არის დაკავშირებულია ღერო 9-თან 10-ის საშუალებით. ღერო 10-ის უკანა ბოლოში არის საკიდი 11, რომელიც აკავშირებს მას ლიფტის 12-ის საპარსების 13-ის ბერკეტთან 2. ამ შემთხვევაში, ტრიმერი 13 დამონტაჟებულია საჭის 14-ის უკანა ნაწილზე 2-ის გამოყენებით. Clutch 15 ცვლის ბიძგის 10 სიგრძეს პილოტის კონტროლის ქვეშ, მოედანზე კონტროლისთვის.

წარმოდგენილი დესტაბილიზატორი მუშაობს შემდეგნაირად. თუ თვითმფრინავის თავდასხმის კუთხე შემთხვევით იზრდება, მაგალითად, როდესაც ის შედის ამაღლებულ ნაკადში, სერვო საჭე 7 გადახრილია ზემოთ, რაც იწვევს ბიძგის 10 გადაადგილებას მარცხნივ, ე.ი. წინ და მივყავართ ტრიმერის 13 ქვევით გადახრამდე, რის შედეგადაც ლიფტი 2 იხრება ზემოთ. საჭის 2, სერვო საჭის 7 და ტრიმერის 13 პოზიცია აღწერილ სიტუაციაში წარმოდგენილია ნახაზზე წყვეტილი ხაზებით.

შედეგად, დესტაბილიზატორი 1-ის ამწევი ძალის ზრდა შეტევის კუთხის გაზრდის გამო გარკვეულწილად კომპენსირდება ლიფტის 2-ის ზემოთ გადახრით. ამ გასწორების ხარისხი დამოკიდებულია სერვო საჭის 7 და საჭის 2 გადახრის კუთხეების თანაფარდობაზე. და ეს თანაფარდობა დგინდება 8 და 12 ბერკეტების სიგრძით. როდესაც შეტევის კუთხე მცირდება, ლიფტი 2 იხრება ქვემოთ და დესტაბილიზატორი 1 ამწევი ძალა იზრდება, რაც ასწორებს შეტევის კუთხის შემცირებას.

ამ გზით მიიღწევა დესტაბილიზატორის წარმოებულის შემცირება კლასიკურ "იხვთან" შედარებით.

იმის გამო, რომ სერვო საჭე 7 და ტრიმერი 13 ერთმანეთთან კინემატიკურად არის დაკავშირებული, ისინი აბალანსებენ ერთმანეთს. თუ ეს დაბალანსება არ არის საკმარისი, მაშინ საჭიროა დიზაინში ჩართოთ დამაბალანსებელი წონა, რომელიც უნდა განთავსდეს ან სერვო საჭის შიგნით 7 ან ღეროს 6 გაფართოებაზე სამაგრის წინ 5. ლიფტი 2 უნდა იყოს ასევე იყოს დაბალანსებული.

ვინაიდან წარმოებული საყრდენი ზედაპირის შეტევის კუთხით დაახლოებით ორჯერ დიდია, ვიდრე წარმოებული ფლაკონის გადახრის კუთხით, მაშინ როდესაც საჭის 2-ის გადახრის კუთხე ორჯერ მეტია კუთხეზე სერვო საჭის 7-ის გადახრისას შესაძლებელია დესტაბილიზატორის წარმოებულის მნიშვნელობის მიღწევა ნულთან ახლოს.

სერვო საჭე 7 უდრის საჭის მე-13 სიმაღლის 2-ის ფართობის ფართობს. ანუ, თვითმფრინავის დიზაინის დამატებები ძალიან მცირე ზომისაა და უმნიშვნელოდ ართულებს მას.

ამრიგად, სავსებით შესაძლებელია ისეთივე შედეგების მიღება, როგორიც არის „ვანა კანარდი“ მხოლოდ თვითმფრინავების წარმოების ტრადიციული ტექნოლოგიების გამოყენებით. მაშასადამე, ასეთი დესტაბილიზატორის მქონე თვითმფრინავს შეიძლება ეწოდოს "ფსევდო-ცარცის იხვი". ამ გამოგონებაზე მიიღეს პატენტი სახელწოდებით "კრასნოვ-გეგმა" (8).

"თვითმფრინავი, რომელიც უგულებელყოფს ტურბულენტობას"

მიზანშეწონილია ისეთი თვითმფრინავის დაპროექტება, რომელშიც წინა და უკანა ამწევ ზედაპირებს აქვთ ნულის ტოლი მთლიანი წარმოებული.

ასეთი თვითმფრინავი თითქმის მთლიანად უგულებელყოფს ჰაერის მასების ვერტიკალურ ნაკადებს და მისი მგზავრები ატმოსფეროში მძაფრი ტურბულენტობის დროსაც კი ვერ იგრძნობენ „ჭახუჭოს“. და რადგან ჰაერის მასების ვერტიკალური ნაკადები არ იწვევს თვითმფრინავის გადატვირთვას, შეიძლება დაითვალოს მნიშვნელოვნად დაბალი ოპერაციული გადატვირთვა, რაც დადებითად იმოქმედებს მისი სტრუქტურის წონაზე. იმის გამო, რომ თვითმფრინავი არ განიცდის გადატვირთვას ფრენის დროს, მისი თვითმფრინავი არ ექვემდებარება დაღლილობის ცვეთას.

ასეთი თვითმფრინავის ფრთის წარმოებულის შემცირება მიიღწევა ისევე, როგორც დესტაბილიზატორისთვის "ფსევდო-ფართო კანარდი". მაგრამ სერვო არ მოქმედებს ლიფტებზე, არამედ ფრთების ფლაპერონებზე. ფლაპერონი არის ფრთის ნაწილი, რომელიც ფუნქციონირებს აილრონისა და ფლაპის მსგავსად. ამ შემთხვევაში, ფრთის შეტევის კუთხის შემთხვევითი ცვლილების შედეგად, მისი ამწე ძალა იზრდება შეტევის კუთხის გასწვრივ ფოკუსში. და ფრთის ამწევის ძალის უარყოფითი ზრდა სერვო საჭის მიერ ფლაპერონის გადახრის შედეგად ხდება ფოკუსში ფლაპერონის გადახრის კუთხის გასწვრივ. და მანძილი ამ კერებს შორის თითქმის უდრის ფრთის საშუალო აეროდინამიკური აკორდის მეოთხედს. ამ წყვილის მრავალმხრივი ძალების მოქმედების შედეგად წარმოიქმნება დესტაბილიზაციის მომენტი, რომელიც უნდა ანაზღაურდეს დესტაბილიზატორის მომენტით. ამ შემთხვევაში, დესტაბილიზატორს უნდა ჰქონდეს მცირე უარყოფითი წარმოებული, ხოლო ფრთის წარმოებულის მნიშვნელობა უნდა იყოს ნულზე ოდნავ მეტი. ასეთი თვითმფრინავისთვის მიღებული იქნა RF პატენტი No2710955.

წარმოდგენილი გამოგონებების ნაკრები წარმოადგენს, ალბათ, ბოლო გამოუყენებელ საინფორმაციო აეროდინამიკურ რესურსს ქვებგერითი ავიაციის ეკონომიკური ეფექტურობის მესამედით ან მეტით გაზრდისთვის.

იური კრასნოვი

წყაროები

1. დ.სობოლევი. „მფრინავი ფრთის ასწლოვანი ისტორია“, მოსკოვი, რუსავია, 1988, გვ.100.
2. იუ კრასნოვი. RF პატენტი No2000251.
3. ა.იურკონენკო. ალტერნატიული "იხვი". ტექნიკა - ახალგაზრდობა 2009-08 წწ. გვერდი 6-11
4. ვ.ლაპინი. როდის გაფრინდება ამინდის ლიანდაგი? გენერალური ავიაცია. 2011. No8. გვერდი 38-41.
5. იუ კრასნოვი. RF პატენტი No2609644.
6. იუ კრასნოვი. RF პატენტი No2651959.
7. იუ კრასნოვი. RF პატენტი No2609620.
8. იუ კრასნოვი. RF პატენტი No2666094.

წყარო: www.habr.com