एरोडायनॅमिकली विस्थापित मध्यभागी असलेले विमान

गेल्या शतकाच्या तीसच्या दशकाच्या उत्तरार्धात, स्लॅटचा शोधकर्ता, गुस्ताव लॅचमन यांनी, शेपटीविरहित पंखांना पंखासमोर ठेवलेल्या फ्री-फ्लोटिंग विंगसह सुसज्ज करण्याचा प्रस्ताव दिला. ही विंग सर्वो-रुडरने सुसज्ज होती, ज्याच्या मदतीने त्याची उचलण्याची शक्ती नियंत्रित केली गेली. जेव्हा फ्लॅप सोडला जातो तेव्हा अतिरिक्त विंग डायव्हिंग क्षणाची भरपाई केली जाते. Lachmann हँडली-पेज कंपनीचे कर्मचारी असल्याने, ते या तांत्रिक सोल्यूशनच्या पेटंटचे मालक होते आणि या ब्रँड अंतर्गत कल्पना तांत्रिक साहित्यात नमूद केली आहे. पण अजूनही या कल्पनेची व्यावहारिक अंमलबजावणी झालेली नाही! कारण काय आहे?

तोटा संतुलित करणे

विमानाच्या पंखाला, जे लिफ्ट तयार करते, त्यात एक सोबत असते, कोणी म्हणू शकेल, डायविंग क्षणाच्या रूपात नकारात्मक उप-उत्पादन जे विमानाला गोत्यात टाकण्यास प्रवृत्त करते. विमानाला डायव्हिंग करण्यापासून रोखण्यासाठी, त्याच्या शेपटीवर एक लहान पंख आहे - एक स्टॅबिलायझर, जो या डाईव्हला प्रतिबंधित करतो, खाली दिशेने, म्हणजे, नकारात्मक, उचलण्याची शक्ती तयार करतो. विमानाच्या या एरोडायनॅमिक कॉन्फिगरेशनला "सामान्य" म्हणतात. स्टॅबिलायझरची लिफ्ट नकारात्मक असल्यामुळे ते विमानाच्या गुरुत्वाकर्षणात भर घालते आणि विंगमध्ये गुरुत्वाकर्षणापेक्षा जास्त लिफ्ट असणे आवश्यक आहे.

या शक्तींमधील फरकाला बॅलेंसिंग लॉस म्हणतात, जे 20% पर्यंत पोहोचू शकते.
परंतु राइट ब्रदर्सच्या पहिल्या उडत्या विमानाचे असे नुकसान झाले नाही, कारण लहान विंग - एक अस्थिरता जो डुबकीला प्रतिबंधित करतो - विंगच्या मागे नव्हे तर त्याच्या समोर ठेवलेला होता. विमानाच्या या वायुगतिकीय रचनेला “कॅनर्ड” म्हणतात. आणि विमानाला डायव्हिंग करण्यापासून रोखण्यासाठी, अस्थिरतेने वरच्या दिशेने, म्हणजेच सकारात्मक, उचलण्याची शक्ती तयार केली पाहिजे. हे विंगच्या लिफ्टमध्ये जोडले जाते आणि ही बेरीज विमानाच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या बरोबरीची असते. परिणामी, विंगने गुरुत्वाकर्षण शक्तीपेक्षा कमी लिफ्ट फोर्स तयार करणे आवश्यक आहे. आणि समतोल साधण्यासाठी कोणतेही नुकसान नाही!

स्टॅबिलायझर आणि डिस्टेबिलायझर एका टर्ममध्ये एकत्र केले जातात - क्षैतिज शेपटी किंवा जीओ.
तथापि, गेल्या शतकाच्या सुरुवातीच्या तीसच्या दशकात टेकऑफ आणि लँडिंग विंगच्या यांत्रिकीकरणाच्या मोठ्या विकासासह, "बदक" ने हा फायदा गमावला. यांत्रिकीकरणाचा मुख्य घटक म्हणजे फडफड - विंगचा मागील भाग जो खालच्या दिशेने वळवला जातो. हे विंगची उचलण्याची शक्ती अंदाजे दुप्पट करते, ज्यामुळे लँडिंग आणि टेकऑफ दरम्यान वेग कमी करणे शक्य होते, ज्यामुळे चेसिसच्या वजनात बचत होते. परंतु जेव्हा फ्लॅप सोडला जातो तेव्हा डायव्ह मोमेंटच्या स्वरूपात उप-उत्पादन इतके वाढते की अस्थिरता त्याच्याशी सामना करू शकत नाही, परंतु स्टॅबिलायझर सामना करू शकत नाही. ब्रेकिंग इमारत नाही, या प्रकरणात एक सकारात्मक शक्ती.

विंग लिफ्ट तयार करण्यासाठी, ते येणाऱ्या हवेच्या प्रवाहाच्या दिशेने कोनात असले पाहिजे. या कोनाला आक्रमणाचा कोन म्हणतात आणि जसजसा तो वाढत जातो, तसतसे लिफ्ट फोर्स देखील वाढते, परंतु अनिश्चित काळासाठी नाही, परंतु गंभीर कोनापर्यंत, जे 15 ते 25 अंशांपर्यंत असते. म्हणून, एकूण वायुगतिकीय शक्ती कठोरपणे वरच्या दिशेने निर्देशित केली जात नाही, परंतु विमानाच्या शेपटीच्या दिशेने झुकलेली असते. आणि ते काटेकोरपणे वरच्या दिशेने निर्देशित केलेल्या घटकामध्ये विघटित केले जाऊ शकते - लिफ्ट फोर्स आणि मागे निर्देशित केले जाते - एरोडायनामिक ड्रॅग फोर्स. लिफ्ट ते ड्रॅग फोर्सचे गुणोत्तर विमानाच्या वायुगतिकीय गुणवत्तेचे परीक्षण करण्यासाठी वापरले जाते, जे 7 ते 25 पर्यंत असू शकते.

सामान्य योजनेच्या बाजूने काम करणारी घटना म्हणजे विंगच्या मागे असलेल्या हवेच्या प्रवाहाचा बेवेल, ज्यामध्ये प्रवाहाच्या दिशेच्या खालच्या दिशेने विक्षेपण असते, विंगची लिफ्ट जितकी जास्त असते. म्हणून, जेव्हा फ्लॅप विचलित केला जातो, तेव्हा वायुगतिकीमुळे, स्टॅबिलायझरच्या हल्ल्याचा वास्तविक नकारात्मक कोन आपोआप वाढतो आणि परिणामी, त्याचे नकारात्मक लिफ्ट फोर्स.

याव्यतिरिक्त, विमानाच्या उड्डाणाची अनुदैर्ध्य स्थिरता सुनिश्चित करण्यासारखी परिस्थिती देखील "कॅनर्ड" च्या तुलनेत "सामान्य" योजनेच्या बाजूने कार्य करते. हवेच्या वस्तुमानाच्या उभ्या हालचालींमुळे विमानाच्या हल्ल्याचा कोन बदलू शकतो. ही घटना लक्षात घेऊन विमानांची रचना केली जाते आणि ते त्रास सहन करण्याचा प्रयत्न करतात. विमानाच्या प्रत्येक पृष्ठभागावर एरोडायनामिक फोकस असतो - जेव्हा आक्रमणाचा कोन बदलतो तेव्हा लिफ्टमधील वाढीचा बिंदू. जर आपण विंग आणि जीओ वाढीचा परिणाम विचारात घेतला तर विमानावर देखील लक्ष केंद्रित आहे. जर विमानाचा फोकस वस्तुमानाच्या केंद्राच्या मागे असेल, तर आक्रमणाच्या कोनात यादृच्छिक वाढीसह, लिफ्टमधील वाढ विमानाला झुकवते जेणेकरून हल्ल्याचा कोन कमी होतो. आणि विमान त्याच्या मागील फ्लाइट मोडवर परत येते. या प्रकरणात, "सामान्य" कॉन्फिगरेशनमध्ये, विंग एक अस्थिर क्षण तयार करते (हल्ल्याचा कोन वाढवण्यासाठी), आणि स्टॅबिलायझर एक स्थिर क्षण तयार करतो (हल्ल्याचा कोन कमी करण्यासाठी), आणि नंतरचे सुमारे 10% ने प्रबल होते. . कॅनार्डमध्ये, अस्थिर करणारा क्षण अस्थिरतेद्वारे तयार केला जातो आणि स्थिर क्षण, जो सुमारे 10% मोठा असतो, विंगद्वारे तयार केला जातो. म्हणून, क्षैतिज शेपटीच्या क्षेत्रामध्ये आणि खांद्यामध्ये वाढ झाल्यामुळे सामान्य डिझाइनमध्ये स्थिरता वाढते आणि "कॅनर्ड" मध्ये घट होते. सर्व क्षण कार्य करतात आणि विमानाच्या वस्तुमानाच्या केंद्राशी संबंधित मोजले जातात (चित्र 1 पहा).

![प्रतिमा]()

जर विमानाचे फोकस वस्तुमानाच्या केंद्राच्या पुढे असेल, तर आक्रमणाच्या कोनात यादृच्छिक लहान वाढीसह ते आणखी वाढते आणि विमान स्थिरपणे अस्थिर होईल. फोकस आणि सेंटर ऑफ मासची ही सापेक्ष स्थिती आधुनिक लढाऊ विमानांमध्ये स्टॅबिलायझर लोड करण्यासाठी वापरली जाते आणि त्यावर नकारात्मक नाही, परंतु सकारात्मक लिफ्ट प्राप्त करते. आणि विमानाचे उड्डाण एरोडायनॅमिक्सद्वारे नाही, तर चार वेळा डुप्लिकेट केलेल्या स्वयंचलित कृत्रिम स्थिरता प्रणालीद्वारे सुनिश्चित केले जाते, जे जेव्हा विमान आक्रमणाच्या आवश्यक कोनातून दूर जाते तेव्हा "स्टीयर" करते. ऑटोमेशन बंद केल्यावर, विमान प्रथम शेपूट वळवण्यास सुरवात करते, "पुगाचेव्हचा कोब्रा" आकृती यावर आधारित आहे, ज्यामध्ये वैमानिक मुद्दाम ऑटोमेशन बंद करतो आणि जेव्हा आवश्यक शेपटी फिरवण्याचा कोन गाठला जातो तेव्हा गोळीबार करतो. मागील गोलार्ध मध्ये रॉकेट, आणि नंतर ऑटोमेशन पुन्हा चालू.
पुढील गोष्टींमध्ये, आम्ही केवळ स्थिरदृष्ट्या स्थिर विमानांचा विचार करतो, कारण केवळ अशा विमानांचा नागरी विमानचालनात वापर केला जाऊ शकतो.

विमानाच्या फोकसची सापेक्ष स्थिती आणि वस्तुमानाचे केंद्र "केंद्रीकरण" या संकल्पनेचे वैशिष्ट्य आहे.
फोकस वस्तुमानाच्या केंद्राच्या मागे असल्यामुळे, पॅटर्नकडे दुर्लक्ष करून, त्यांच्यामधील अंतर, ज्याला स्थिरता मार्जिन म्हणतात, सामान्य पॅटर्नमध्ये GO आर्म वाढवते आणि "कॅनर्ड" मध्ये कमी करते.

विंग आर्म्सचे कॅनर्डचे गुणोत्तर असे आहे की जेव्हा विमानाला आक्रमणाच्या उच्च कोनांवर आणले जाते तेव्हा लिफ्टच्या जास्तीत जास्त विक्षेपणावर अस्थिरतेची उचलण्याची शक्ती पूर्णपणे वापरली जाते. आणि जेव्हा फ्लॅप्स सोडले जातात तेव्हा ते चुकते. म्हणून, प्रसिद्ध अमेरिकन डिझायनर रुतनच्या सर्व "बदक" मध्ये कोणतेही यांत्रिकीकरण नाही. 1986 मध्ये लँडिंग आणि इंधन भरल्याशिवाय जगभरात उडणारे त्यांचे व्हॉयेजर विमान हे जगातील पहिले विमान होते.

अपवाद म्हणजे बीचक्राफ्ट स्टारशिप, परंतु तेथे, फ्लॅप्स वापरण्याच्या उद्देशाने, व्हेरिएबल डिस्टेबिलायझर भूमितीसह एक अतिशय जटिल रचना वापरली गेली, जी अनुक्रमे पुनरुत्पादित स्थितीत आणली जाऊ शकली नाही, म्हणूनच प्रकल्प बंद झाला.
विंग आर्म मुख्यत्वे अस्थिरतेच्या आक्रमणाचा कोन एक अंशाने वाढल्यावर त्याचे लिफ्ट फोर्स किती वाढते यावर अवलंबून असते; या पॅरामीटरला लिफ्ट गुणांकाच्या आक्रमणाच्या कोनाच्या संदर्भात डेरिव्हेटिव्ह म्हणतात किंवा फक्त अस्थिरतेचे व्युत्पन्न म्हणतात. आणि, हे व्युत्पन्न जितके लहान असेल तितके विमानाच्या वस्तुमानाचे केंद्र विंगच्या जवळ ठेवता येईल, म्हणून, पंखांचा हात जितका लहान असेल. हे व्युत्पन्न कमी करण्यासाठी, लेखकाने 1992 मध्ये बायप्लेन योजनेनुसार अस्थिरता लागू करण्याचा प्रस्ताव दिला (2). यामुळे विंग शोल्डर इतके कमी करणे शक्य होते की त्यावर फ्लॅप वापरण्यात येणारा अडथळा दूर होतो. तथापि, बायप्लेनमुळे जीओच्या प्रतिकारशक्तीत वाढ होण्याच्या स्वरूपात एक दुष्परिणाम होतो. याव्यतिरिक्त, विमानाच्या डिझाइनमध्ये एक गुंतागुंत आहे, कारण प्रत्यक्षात एक नव्हे तर दोन जीओ तयार करणे आवश्यक आहे.

सहकाऱ्यांनी निदर्शनास आणून दिले की "बायप्लेन डिस्टेबिलायझर" वैशिष्ट्य राइट ब्रदर्सच्या विमानात उपस्थित होते, परंतु शोधांमध्ये केवळ एक नवीन वैशिष्ट्य पेटंट केले गेले नाही तर वैशिष्ट्यांचा एक नवीन संच देखील आहे. राइट्सकडे "फ्लॅप" वैशिष्ट्य नव्हते. याव्यतिरिक्त, जर नवीन शोधाच्या वैशिष्ट्यांचा संच ज्ञात असेल, तर हा शोध ओळखण्यासाठी, नवीन हेतूंसाठी किमान एक वैशिष्ट्य वापरणे आवश्यक आहे. राइट्सने संरचनेचे वजन कमी करण्यासाठी बायप्लेनचा वापर केला, आणि वर्णन केलेल्या आविष्कारात - व्युत्पन्न कमी करण्यासाठी.

"वेदरवेन डक"

जवळजवळ दोन दशकांपूर्वी, आम्हाला लेखाच्या सुरुवातीला नमूद केलेली "वेन डक" ची कल्पना आठवली.

हे अस्थिर यंत्र म्हणून वेदर वेन हॉरिझॉन्टल टेल (FGO) वापरते, ज्यामध्ये अस्थिरता स्वतःच असते, फ्यूजलेजला लंब असलेल्या अक्षावर बिंबवलेले असते आणि सर्वो रडरच्या अस्थिरतेशी जोडलेले असते. सामान्य डिझाईनचे एक प्रकारचे विमान, जेथे विमानाचा पंख FGO डिस्टेबिलायझर असतो आणि विमानाचा स्टॅबिलायझर FGO सर्वो असतो. आणि हे विमान उडत नाही, परंतु अक्षावर ठेवलेले आहे आणि ते स्वतः येणाऱ्या प्रवाहाशी संबंधित आहे. सर्वो स्टीयरिंगच्या आक्रमणाचा नकारात्मक कोन बदलून, आम्ही प्रवाहाच्या सापेक्ष अस्थिरतेच्या हल्ल्याचा कोन बदलतो आणि परिणामी, खेळपट्टी नियंत्रणादरम्यान एफजीओची उचलण्याची शक्ती बदलतो.

जेव्हा सर्वो स्टीयरिंग व्हीलची स्थिती अस्थिरतेच्या सापेक्ष अपरिवर्तित राहते, तेव्हा FGO उभ्या वाऱ्याच्या वाऱ्याला प्रतिसाद देत नाही, म्हणजे. विमानाच्या हल्ल्याच्या कोनात बदल करण्यासाठी. त्यामुळे त्याचे व्युत्पन्न शून्य आहे. आमच्या मागील चर्चांवर आधारित, हा एक आदर्श पर्याय आहे.

ए. युरकोनेन्को (3) यांनी प्रभावीपणे लोड केलेल्या एफजीओसह डिझाइन केलेल्या “वेन कॅनार्ड” डिझाइनच्या पहिल्या विमानाची चाचणी करताना, दोन डझनहून अधिक यशस्वी पध्दती पार पाडल्या गेल्या. त्याच वेळी, विमानाच्या अस्थिरतेची स्पष्ट चिन्हे शोधली गेली (4).

"सुपर लवचिकता"

विरोधाभास वाटेल तसे, “वेन डक” ची अस्थिरता ही त्याच्या “सुपर स्थिरतेचा” परिणाम आहे. स्थिर GO सह क्लासिक कॅनार्डचा स्थिरीकरण क्षण विंगच्या स्थिरीकरणाच्या क्षणापासून आणि GO च्या अस्थिर क्षणापासून तयार होतो. हवामान बदललेल्या बदकामध्ये, एफजीओ स्थिरीकरण क्षणाच्या निर्मितीमध्ये भाग घेत नाही आणि ते केवळ पंखांच्या स्थिरतेच्या क्षणापासून तयार होते. अशाप्रकारे, "वेन डक" चा स्थिर क्षण क्लासिकपेक्षा अंदाजे दहापट जास्त आहे. जर हल्ल्याचा कोन चुकून वाढला तर, विमान, विंगच्या अत्यधिक स्थिरतेच्या क्षणाच्या प्रभावाखाली, त्याच्या मागील मोडवर परत येत नाही, परंतु ते "ओव्हरशूट" करते. "ओव्हरशूट" नंतर, विमानाने मागील मोडच्या तुलनेत हल्ल्याचा कमी कोन प्राप्त केला, म्हणून वेगळ्या चिन्हाचा स्थिर क्षण उद्भवतो, तो देखील जास्त असतो आणि अशा प्रकारे स्वयं-दोलन उद्भवतात, जे पायलट विझवू शकत नाही.

स्थिरतेची एक अट म्हणजे वायुमंडलीय अशांतीमुळे होणारे परिणाम तटस्थ करण्याची विमानाची क्षमता. त्यामुळे, अडथळ्यांच्या अनुपस्थितीत, अस्थिर विमानाचे समाधानकारक उड्डाण शक्य आहे. हे YuAN-1 विमानाच्या यशस्वी दृष्टिकोनाचे स्पष्टीकरण देते. माझ्या दूरच्या तारुण्यात, लेखकाला अशी घटना घडली होती जेव्हा एका नवीन ग्लायडर मॉडेलने संध्याकाळी शांत परिस्थितीत एकूण किमान 45 मिनिटे उड्डाण केले, समाधानकारक उड्डाणे दर्शविली आणि लक्षणीय अस्थिरता दर्शविली - वादळीत पहिल्या फ्लाइटमध्ये डायव्हिंगसह पिचिंग वैकल्पिकरित्या केले. हवामान जोपर्यंत हवामान शांत होते आणि कोणताही त्रास होत नाही तोपर्यंत, ग्लायडरने समाधानकारक उड्डाणाचे प्रदर्शन केले, परंतु त्याचे समायोजन अस्थिर होते. ही अस्थिरता प्रदर्शित करण्याचे कोणतेही कारण नव्हते.

वर्णन केलेले CSF, तत्त्वतः, "स्यूडो-डक" मध्ये वापरले जाऊ शकते. असे विमान मूलत: “टेलेस” डिझाइन असते आणि त्याचे योग्य संरेखन असते. आणि त्याच्या FGO चा वापर केवळ विंगच्या अतिरिक्त डायव्हिंग क्षणाची भरपाई करण्यासाठी केला जातो जो यांत्रिकीकरण सोडला जातो तेव्हा होतो. क्रूझिंग कॉन्फिगरेशनमध्ये FGO वर कोणतेही भार नाही. अशा प्रकारे, FGO प्रत्यक्षात मुख्य ऑपरेशनल फ्लाइट मोडमध्ये कार्य करत नाही, आणि म्हणून या मूर्त स्वरूपात त्याचा वापर अनुत्पादक आहे.

"क्रास्नोव्ह-डक"

CSF चे व्युत्पन्न शून्य वरून स्वीकार्य पातळीवर वाढवून "अति-स्थिरता" दूर केली जाऊ शकते. FGO च्या रोटेशनचा कोन विमानाच्या हल्ल्याच्या कोनात बदल झाल्यामुळे सर्वो रडरच्या रोटेशनच्या कोनापेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी आहे या वस्तुस्थितीमुळे हे लक्ष्य साध्य केले गेले आहे (5). या उद्देशासाठी, अंजीर मध्ये दर्शविलेली एक अतिशय सोपी यंत्रणा वापरली जाते. 2. FGO 1 आणि सर्वो स्टीयरिंग व्हील 3 अक्ष OO1 वर हिंग केलेले आहेत. रॉड 4 आणि 6, बिजागर 5,7, 9,10 द्वारे, FGO 1 आणि सर्वो स्टीयरिंग व्हील 3 ला रॉकर 8 सह कनेक्ट करा. क्लच 12 पिच कंट्रोलच्या उद्देशाने पायलटद्वारे रॉड 6 ची लांबी बदलण्यासाठी कार्य करते. FGO 1 चे रोटेशन जेव्हा येणाऱ्या प्रवाहाची दिशा बदलते तेव्हा विमानाच्या सापेक्ष सर्वो स्टीयरिंग व्हील 3 च्या विक्षेपणाच्या संपूर्ण कोनातून नाही तर केवळ त्याच्या आनुपातिक भागाद्वारे चालते. जर प्रमाण अर्ध्या बरोबर असेल, तर वरच्या प्रवाहाच्या कृती अंतर्गत, विमानाच्या हल्ल्याचा कोन 2 अंशांनी वाढतो, FGO च्या हल्ल्याचा वास्तविक कोन केवळ 1 अंशाने वाढतो. त्यानुसार, FGO चे व्युत्पन्न निश्चित GO च्या तुलनेत दुप्पट लहान असेल. डॅश केलेल्या रेषा विमानाच्या हल्ल्याचा कोन बदलल्यानंतर FGO 1 आणि सर्वो रडर 3 ची स्थिती दर्शवतात. प्रमाण बदलणे आणि त्याद्वारे व्युत्पन्नाचे मूल्य निश्चित करणे हे अक्ष OO5 मधील बिजागर 7 आणि 1 चे योग्य अंतर निवडून सहजपणे पूर्ण केले जाऊ शकते.

![प्रतिमा]()

फेदरिंगमुळे GO चे व्युत्पन्न कमी केल्याने तुम्हाला कोणत्याही मर्यादेत आणि त्यामागे विमानाच्या वस्तुमानाचे केंद्र फोकस ठेवता येते. ही वायुगतिकीय चुकीची संकल्पना आहे. अशा प्रकारे, स्थिर स्थिरता राखताना कॅनर्ड कॉन्फिगरेशनमध्ये आधुनिक विंग यांत्रिकीकरणाच्या वापरावरील सर्व निर्बंध काढून टाकले जातात.

"क्रास्नोव्ह-फ्लुगर"

सर्व काही ठीक आहे! पण एक कमतरता आहे. FGO 1 वर सकारात्मक लिफ्ट फोर्स येण्यासाठी, नकारात्मक लिफ्ट फोर्सने सर्वो स्टीयरिंग व्हील 3 वर कार्य केले पाहिजे. एनालॉगी म्हणजे विमानाचे सामान्य लेआउट. म्हणजेच, संतुलनासाठी तोटे आहेत, या प्रकरणात CSF चे संतुलन. त्यामुळे ही कमतरता दूर करण्याचा मार्ग म्हणजे “डक” योजना. आम्ही FGO च्या समोर सर्वो स्टीयरिंग व्हील ठेवतो, अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. 3.

FGO खालीलप्रमाणे कार्य करते (6). FGO 1 आणि सर्वो स्टीयरिंग व्हील 4 वरील वायुगतिकीय शक्तींच्या क्रियेच्या परिणामी, FGO 1 येणाऱ्या प्रवाहाच्या दिशेने आक्रमणाच्या विशिष्ट कोनात उत्स्फूर्तपणे स्थापित केले जाते. FGO 1 आणि सर्वो रडर 4 च्या आक्रमणाच्या कोनांमध्ये समान चिन्हे आहेत, म्हणून, या पृष्ठभागांच्या उचलण्याची शक्ती समान दिशा असेल. म्हणजेच, सर्वो रडर 4 ची वायुगतिकीय शक्ती कमी होत नाही, परंतु FGO 1 चे लिफ्ट फोर्स वाढते. विमानाच्या हल्ल्याचा कोन वाढवण्यासाठी, पायलट थ्रस्ट 6 पुढे सरकवतो, परिणामी सर्वो बिजागर 4 वर रुडर 5 ​​घड्याळाच्या दिशेने फिरतो आणि सर्वो रडर 4 च्या आक्रमणाचा कोन वाढतो. यामुळे FGO 1 च्या हल्ल्याच्या कोनात वाढ होते, म्हणजेच त्याच्या उचलण्याची शक्ती वाढते.
पिच कंट्रोल व्यतिरिक्त, थ्रस्ट 7 द्वारे केले जाणारे कनेक्शन FGO च्या व्युत्पन्नाच्या आवश्यक मूल्यापर्यंत शून्य ते वाढ सुनिश्चित करते.

चला असे गृहीत धरू की विमानाने एक अपड्राफ्टमध्ये प्रवेश केला आणि त्याच्या हल्ल्याचा कोन वाढला. या प्रकरणात, बीम 2 घड्याळाच्या उलट दिशेने फिरतो आणि 9 आणि 8 बिजागर, कर्षण 7 च्या अनुपस्थितीत, एकमेकांच्या जवळ जावे लागेल. रॉड 7 दृष्टीकोन प्रतिबंधित करते आणि सर्वो स्टीयरिंग व्हील 4 घड्याळाच्या दिशेने वळवते आणि त्यामुळे त्याचा आक्रमणाचा कोन वाढतो.

अशाप्रकारे, जेव्हा येणाऱ्या प्रवाहाची दिशा बदलते, तेव्हा सर्वो स्टीयरिंग व्हील 4 च्या हल्ल्याचा कोन बदलतो आणि FGO 1 उत्स्फूर्तपणे प्रवाहाच्या सापेक्ष वेगळ्या कोनात सेट होतो आणि भिन्न उचल शक्ती तयार करतो. या प्रकरणात, या व्युत्पन्नाचे मूल्य बिजागर 8 आणि 3 मधील अंतरावर तसेच बिजागर 9 आणि 5 मधील अंतरावर अवलंबून असते.

प्रस्तावित FGO ची चाचणी “डक” सर्किटच्या इलेक्ट्रिक कॉर्ड मॉडेलवर करण्यात आली, तर निश्चित GO च्या तुलनेत त्याचे व्युत्पन्न अर्ध्याने कमी करण्यात आले. FGO वरील भार विंगसाठी 68% होता. चाचणीचे उद्दिष्ट समान भार प्राप्त करणे हे नव्हते, परंतु विंगच्या तुलनेत एफजीओचे तंतोतंत कमी भार प्राप्त करणे हे होते, कारण आपण ते प्राप्त केल्यास, समान भार प्राप्त करणे कठीण होणार नाही. निश्चित GO सह "बदक" मध्ये, एम्पेनेजचे लोडिंग विंगच्या लोडिंगपेक्षा 20 - 30% जास्त असते.

"आदर्श विमान"

जर दोन संख्यांची बेरीज स्थिर मूल्य असेल, तर या संख्या समान असल्यास त्यांच्या वर्गांची बेरीज सर्वात लहान असेल. लिफ्टिंग पृष्ठभागाचा प्रेरक ड्रॅग त्याच्या लिफ्ट गुणांकाच्या चौरसाच्या प्रमाणात असल्याने, विमान ड्रॅगची सर्वात कमी मर्यादा जेव्हा क्रूझिंग फ्लाइट दरम्यान दोन्ही लिफ्टिंग पृष्ठभागांचे गुणांक एकमेकांच्या समान असतील तेव्हा असेल. असे विमान "आदर्श" मानले पाहिजे. "क्रास्नोव्ह-डक" आणि "क्रास्नोव्ह-वेदर वेन" या शोधांमुळे स्वयंचलित प्रणालींद्वारे कृत्रिमरित्या स्थिरता राखल्याशिवाय "आदर्श विमान" ची संकल्पना प्रत्यक्षात आणणे शक्य होते.

"आदर्श विमान" ची सामान्य डिझाइनच्या आधुनिक विमानाशी तुलना केल्यास असे दिसून येते की एकाच वेळी इंधनावर 33% बचत करून व्यावसायिक लोडमध्ये 23% नफा मिळवणे शक्य आहे.

एफजीओ आक्रमणाच्या कोनात जास्तीत जास्त लिफ्ट तयार करते, आणि हा मोड फ्लाइटच्या लँडिंग टप्प्यासाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. या प्रकरणात, लोड-बेअरिंग पृष्ठभागाभोवती हवेच्या कणांचा प्रवाह सामान्य आणि स्टॉल दरम्यानच्या सीमेच्या जवळ असतो. GO च्या पृष्ठभागावरून प्रवाहाच्या व्यत्ययासह त्यावरील लिफ्टचे तीव्र नुकसान होते आणि परिणामी, विमानाचे नाक, तथाकथित "पिच" तीव्र कमी होते. "पेक" चे एक सूचक प्रकरण म्हणजे ले बोर्जेट येथे Tu-144 आपत्ती, जेव्हा ती डायव्हिंगनंतर अचूकपणे बाहेर पडताना कोसळली. प्रस्तावित CSF च्या वापरामुळे ही समस्या सहज सोडवणे शक्य होते. हे करण्यासाठी, केवळ FGO च्या सापेक्ष सर्वो स्टीयरिंगच्या रोटेशनचे कोन मर्यादित करणे आवश्यक आहे. या प्रकरणात, FGO च्या हल्ल्याचा वास्तविक कोन मर्यादित असेल आणि तो कधीही गंभीर सारखा होणार नाही.

"वेदरवेन स्टॅबिलायझर"

![प्रतिमा]()

सामान्य योजनेत FGO वापरण्याचा प्रश्न स्वारस्य आहे. आपण कमी करत नसल्यास, परंतु त्याउलट, अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, सर्वो स्टीयरिंग व्हीलच्या तुलनेत FGO च्या रोटेशनचा कोन वाढवा. 4, नंतर FGO चे व्युत्पन्न निश्चित स्टॅबिलायझर (7) च्या तुलनेत खूप जास्त असेल.

हे विमानाचे फोकस आणि वस्तुमानाचे केंद्र लक्षणीयरीत्या मागील बाजूस हलवण्यास अनुमती देते. परिणामी, एफजीओ स्टॅबिलायझरचा क्रूझिंग लोड नकारात्मक होत नाही, परंतु सकारात्मक होतो. याव्यतिरिक्त, जर विमानाच्या वस्तुमानाचे केंद्र फ्लॅप डिफ्लेक्शन कोन (फ्लॅप डिफ्लेक्शनमुळे लिफ्टमध्ये वाढीचा लागू करण्याचा बिंदू) सोबत फोकसच्या पलीकडे हलवले गेले असेल तर, पंख स्टॅबिलायझर लँडिंग कॉन्फिगरेशनमध्ये सकारात्मक लिफ्ट फोर्स तयार करतो. .

परंतु जोपर्यंत आपण समोरच्या बेअरिंग पृष्ठभागापासून मागील बाजूस ब्रेकिंग आणि फ्लो बेव्हलचा प्रभाव विचारात घेत नाही तोपर्यंत हे सर्व खरे असू शकते. हे स्पष्ट आहे की "डक" च्या बाबतीत या प्रभावाची भूमिका खूपच कमी आहे. दुसरीकडे, जर स्टॅबिलायझर लष्करी लढवय्यांवर “वाहून” जात असेल तर ते नागरी विमानांवर “वाहून” का थांबेल?

"क्रास्नोव्ह-प्लॅन" किंवा "स्यूडो-वेन डक"

डिस्टेबिलायझरचे हिंग्ड माउंटिंग, जरी मूलत: नाही, तरीही विमानाच्या डिझाइनमध्ये गुंतागुंत निर्माण करते. हे निष्पन्न झाले की अस्थिरतेचे डेरिव्हेटिव्ह कमी करणे खूप स्वस्त मार्गांनी साध्य केले जाऊ शकते.

![प्रतिमा]()

अंजीर मध्ये. आकृती 4 प्रस्तावित विमानातील अस्थिरता 1 दर्शविते जे फ्यूजलेजशी कठोरपणे जोडलेले आहे (रेखांकनात दाखवलेले नाही). हे स्टीयरिंग व्हील 2 च्या रूपात त्याची उचलण्याची शक्ती बदलण्याच्या साधनासह सुसज्ज आहे, जे, बिजागर 3 वापरून, कंस 4 वर आरोहित आहे, कठोरपणे अस्थिरता 1 शी जोडलेले आहे. त्याच ब्रॅकेट 4 वर, बिजागर वापरून 5, तेथे एक रॉड 6 आहे, ज्याच्या मागील टोकाला सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 कठोरपणे जोडलेले आहे रॉड 6 ला बिजागराच्या सहाय्याने जोडलेले आहे 5. रॉड 8 च्या मागील टोकाला एक बिजागर 9 आहे जो लिफ्ट 10 च्या ट्रिमर 10 च्या लीव्हर 11 ला जोडतो. या प्रकरणात, बिजागर 12 वापरून स्टीयरिंग व्हील 13 च्या मागील भागावर ट्रिमर 2 बसविला जातो. क्लच 13 पिच कंट्रोलसाठी पायलटच्या नियंत्रणाखाली थ्रस्ट 14 ची लांबी बदलते.

सादर केलेले अस्थिरता खालीलप्रमाणे कार्य करते. जर विमानाच्या हल्ल्याचा कोन चुकून वाढला, उदाहरणार्थ, जेव्हा ते अपड्राफ्टमध्ये प्रवेश करते, तेव्हा सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 वरच्या दिशेने वळवले जाते, ज्यामुळे थ्रस्ट 10 डावीकडे शिफ्ट होते, म्हणजे. पुढे आणि ट्रिमर 13 चे विक्षेपण खालच्या दिशेने होते, परिणामी लिफ्ट 2 वरच्या दिशेने विक्षेपित होते. वर्णन केलेल्या परिस्थितीत स्टीयरिंग व्हील 2, सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 आणि ट्रिमर 13 ची स्थिती रेखाचित्रात डॅश केलेल्या रेषांद्वारे दर्शविली जाते.

परिणामी, आक्रमणाच्या कोनात वाढ झाल्यामुळे अस्थिरता 1 च्या लिफ्टिंग फोर्समध्ये होणारी वाढ काही प्रमाणात लिफ्ट 2 च्या वरच्या दिशेने विक्षेपण करून ऑफसेट होईल. या लेव्हलिंगची डिग्री सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 आणि स्टीयरिंग व्हील 2 च्या विक्षेपणाच्या कोनांच्या गुणोत्तरावर अवलंबून असते. आणि हे प्रमाण लीव्हर 8 आणि 12 च्या लांबीने सेट केले जाते. जेव्हा आक्रमणाचा कोन कमी होतो, तेव्हा लिफ्ट 2 खाली विचलित होते आणि अस्थिरता 1 ची उचलण्याची शक्ती वाढते, आक्रमणाच्या कोनातील घट कमी होते.

अशा प्रकारे, शास्त्रीय "डक" च्या तुलनेत अस्थिरतेच्या व्युत्पन्नात घट झाली आहे.

सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 आणि ट्रिमर 13 एकमेकांशी गतिमानपणे जोडलेले असल्यामुळे ते एकमेकांना संतुलित करतात. जर हे संतुलन पुरेसे नसेल, तर डिझाइनमध्ये संतुलित वजन समाविष्ट करणे आवश्यक आहे, जे एकतर सर्वो स्टीयरिंग व्हील 7 च्या आत किंवा बिजागर 6 च्या समोर रॉड 5 च्या विस्तारावर ठेवले पाहिजे. लिफ्ट 2 आवश्यक आहे. तसेच संतुलित रहा.

बेअरिंग पृष्ठभागाच्या आक्रमणाच्या कोनाच्या संदर्भात व्युत्पन्न हा फ्लॅपच्या विक्षेपणाच्या कोनाच्या संदर्भात व्युत्पन्नापेक्षा अंदाजे दुप्पट मोठा असल्याने, जेव्हा रडर 2 च्या विक्षेपणाचा कोन कोनाच्या दुप्पट असतो तेव्हा सर्वो रडर 7 च्या विक्षेपणामुळे, अस्थिरतेच्या व्युत्पन्नाचे मूल्य शून्याच्या जवळ प्राप्त करणे शक्य आहे.

सर्वो रडर 7 हे रुडर 13 उंचीच्या 2 च्या ट्रिमरच्या क्षेत्रफळाच्या समान आहे. म्हणजेच, विमानाच्या डिझाइनमध्ये जोडणे आकाराने खूपच लहान आहे आणि ते नगण्यपणे गुंतागुंतीचे आहे.

अशा प्रकारे, केवळ पारंपारिक विमान उत्पादन तंत्रज्ञानाचा वापर करून "वेन कॅनार्ड" सारखेच परिणाम प्राप्त करणे शक्य आहे. म्हणून, अशा अस्थिरतेसह विमानास "स्यूडो-वेन डक" म्हटले जाऊ शकते. या शोधासाठी "क्रास्नोव्ह-प्लॅन" (8) नावाचे पेटंट प्राप्त झाले.

"अशांततेकडे दुर्लक्ष करणारे विमान"

अशा विमानाची रचना करणे अत्यंत उचित आहे ज्यामध्ये पुढील आणि मागील लिफ्टिंग पृष्ठभाग शून्याच्या बरोबरीने एकूण डेरिव्हेटिव्ह असतील.

असे विमान हवेच्या उभ्या प्रवाहाकडे जवळजवळ पूर्णपणे दुर्लक्ष करेल आणि त्याच्या प्रवाशांना वातावरणातील तीव्र अशांतता असतानाही "बडबड" जाणवणार नाही. आणि, हवेच्या वस्तुमानाच्या उभ्या प्रवाहामुळे विमानाचा ओव्हरलोड होत नसल्यामुळे, ते लक्षणीयरीत्या कमी ऑपरेशनल ओव्हरलोडवर मोजले जाऊ शकते, ज्याचा त्याच्या संरचनेच्या वजनावर सकारात्मक परिणाम होईल. विमानाला उड्डाण दरम्यान ओव्हरलोडचा अनुभव येत नाही या वस्तुस्थितीमुळे, त्याची एअरफ्रेम थकवा पोशाखांच्या अधीन नाही.

अशा विमानाच्या विंगचे व्युत्पन्न कमी करणे "स्यूडो-वेन कॅनार्ड" मधील अस्थिरतेप्रमाणेच साध्य केले जाते. परंतु सर्वो लिफ्टवर कार्य करत नाही, तर विंग फ्लॅपरॉनवर कार्य करते. फ्लॅपरॉन हा पंखाचा एक भाग आहे जो आयलरॉन आणि फ्लॅप सारखा कार्य करतो. या प्रकरणात, विंगच्या हल्ल्याच्या कोनात यादृच्छिक बदलाचा परिणाम म्हणून, आक्रमणाच्या कोनासह फोकसवर त्याचे लिफ्ट फोर्स वाढते. आणि सर्वो रडरद्वारे फ्लॅपेरॉनच्या विक्षेपणाच्या परिणामी विंग लिफ्ट फोर्समध्ये नकारात्मक वाढ फ्लॅपरॉनच्या विक्षेपणाच्या कोनासह फोकसवर होते. आणि या फोकसमधील अंतर पंखांच्या सरासरी एरोडायनामिक जीवाच्या जवळजवळ एक चतुर्थांश आहे. बहुदिशात्मक शक्तींच्या या जोडीच्या कृतीच्या परिणामी, एक अस्थिर क्षण तयार होतो, ज्याची भरपाई अस्थिर करणाऱ्या क्षणाद्वारे केली जाणे आवश्यक आहे. या प्रकरणात, अस्थिरता एक लहान नकारात्मक व्युत्पन्न असणे आवश्यक आहे, आणि विंग डेरिव्हेटिव्हचे मूल्य शून्यापेक्षा किंचित मोठे असावे. अशा विमानासाठी आरएफ पेटंट क्रमांक 2710955 प्राप्त झाले.

सादर केलेल्या आविष्कारांचा संच, कदाचित, सबसोनिक विमानचालनाची आर्थिक कार्यक्षमता एक तृतीयांश किंवा त्याहून अधिक वाढविण्यासाठी शेवटची न वापरलेली माहिती वायुगतिकीय संसाधन दर्शवितो.

युरी क्रॅस्नोव्ह

साहित्य

1. डी. सोबोलेव्ह. "फ्लाइंग विंग", मॉस्को, रुसाव्हिया, 1988, पृ. 100 चा शताब्दी इतिहास.
2. यु. क्रॅस्नोव्ह. आरएफ पेटंट क्रमांक 2000251.
3. ए युरकोनेन्को. पर्यायी "बदक". तंत्रज्ञान - युवा 2009-08. पान 6-11
4. व्ही. लॅपिन. वेदरवेन कधी उडणार? सामान्य विमानचालन. 2011. क्रमांक 8. पान 38-41.
5. यु. क्रॅस्नोव्ह. आरएफ पेटंट क्रमांक 2609644.
6. यु. क्रॅस्नोव्ह. आरएफ पेटंट क्रमांक 2651959.
7. यु. क्रॅस्नोव्ह. आरएफ पेटंट क्रमांक 2609620.
8. यु. क्रॅस्नोव्ह. आरएफ पेटंट क्रमांक 2666094.

स्त्रोत: www.habr.com