Содержание

Стабилизатор самолета. Общее устройство и управление самолетом

Что нам известно про стабилизатор самолета? Большинство обывателей просто пожмет плечами. Те, кто в школе любил физику, возможно, смогут сказать пару слов, но, конечно, на этот вопрос, скорее всего, смогут наиболее полно ответить специалисты. Между тем, это очень важная часть, без которой полет фактически невозможен.

Принципиальное устройство самолета

Если попросить нарисовать нескольких взрослых авиалайнер, картинки будут примерно одинаковыми и будут различаться лишь в деталях. Схема самолета, скорее всего, будет выглядеть следующим образом: кабина, крылья, фюзеляж, салон и так называемое хвостовое оперение. Кто-то нарисует иллюминаторы, а кто-то забудет о них, возможно, будут упущены еще какие-нибудь мелочи. Возможно, художники даже не смогут ответить, для чего необходимы те или иные детали, мы просто не задумываемся об этом, хотя видим самолеты довольно часто, как вживую, так и на картинках, в кино и просто по телевизору. И это на самом деле и есть принципиальное устройство самолета - остальное, по сравнению с этим, лишь мелочи. Фюзеляж и крылья служат собственно для подъема авиалайнера в воздух, в кабине производится управление, а в салоне находятся пассажиры или груз. Ну, а как насчет хвостового оперения, для чего же оно нужно? Не для красоты ведь?

Хвостовое оперение

Те, кто водит машину, отлично знают, как поехать в сторону: нужно лишь повернуть руль, вслед за которым будут двигаться и колеса. Но самолет - совсем другое дело, ведь в воздухе нет никаких дорог, и для управления нужны какие-то другие механизмы. Здесь в дело вступает чистая наука: на летящую машину действует большое количество различных сил, и те, что полезны, усиливаются, а остальные минимизируются, в результате чего достигается некий баланс.

Вероятно, почти каждый, кто видел в своей жизни авиалайнер, обращал внимание на сложную конструкцию в его хвостовой части - оперение. Именно эта сравнительно небольшая часть, как это ни странно, управляет всей этой гигантской машиной, заставляя ее не только поворачивать, но и набирать или сбрасывать высоту. Оно состоит из двух частей: вертикальной и горизонтальной, которые, в свою очередь, тоже делятся надвое. Руля тоже два: один служит, чтобы задавать направление движения, а другой - высоту. Кроме того, есть и часть, с помощью которой достигается продольная устойчивость авиалайнера.

Кстати, стабилизатор самолета может располагаться не только в его задней части. Но подробнее об этом чуть позже.

Стабилизатор

Современная схема самолета предусматривает множество деталей, необходимых для поддержания безопасного состояния авиалайнера и его пассажиров на всех этапах полета. И, пожалуй, главной из них является стабилизатор, расположенный в задней части конструкции. Он представляет собой, по сути, всего лишь планку, поэтому удивительно, как такая сравнительно небольшая деталь может вообще каким-либо образом влиять на движение огромного авиалайнера. Но он в самом деле очень важен - когда происходит поломка этой части, полет может закончиться весьма трагично. Например, согласно официальной версии, именно стабилизатор самолета стал причиной недавнего крушения пассажирского "Боинга" в Ростове-на-Дону. По мнению международных экспертов, рассогласованность в действиях пилотов и ошибка одного из них привели в действие одну из частей оперения, переведя стабилизатор в положение, характерное для пике. У экипажа уже просто не получилось ничего предпринять, чтобы не допустить столкновения. К счастью, самолетостроение не стоит на месте, и каждый следующий полет дает все меньше пространства для человеческого фактора.

Функции

Как очевидно из названия, стабилизатор самолета служит для контроля за его движением. Компенсируя и гася некоторые пики и вибрации, он делает полет более плавным и безопасным. Поскольку отклонения бывают как в вертикальной, так и в горизонтальной оси, управление стабилизатором осуществляется также в двух направлениях - поэтому он и состоит из двух частей. Они могут иметь самую разную конструкцию, в зависимости от типа и предназначения воздушного судна, но в любом случае присутствуют на любом современном самолете.

Горизонтальная часть

Она отвечает за балансировку по вертикали, не позволяя машине то и дело "клевать носом", и состоит из двух главных деталей. Первая из них - неподвижная поверхность, которая, собственно, и представляет собой стабилизатор высоты самолета. На шарнире к этой части прикреплена вторая - руль, обеспечивающий управление.

При нормальной аэродинамической схеме горизонтальный стабилизатор располагается в хвосте. Однако встречаются также конструкции, когда он находится перед крылом или их и вовсе два - в передней части и сзади. Встречаются также так называемые схемы "бесхвостка" или "летающее крыло", вообще не имеющие горизонтального оперения.

Вертикальная часть

Эта деталь обеспечивает воздушному судну устойчивость направления в полете, не позволяя ему вилять из стороны в сторону. Это тоже составная конструкция, в которой предусмотрены неподвижный вертикальный стабилизатор самолета, или киль, а также руль направления на шарнире.

Эта часть, как и крыло, в зависимости от назначения и требуемых характеристик, может иметь самую разную форму. Разнообразие достигается также и с помощью различий во взаимном расположении всех поверхностей и добавления дополнительных частей, таких как форкиль или подфюзеляжный гребень.

Форма и подвижность

Пожалуй, самым популярным в гражданской авиации сейчас является Т-образное оперение, при котором горизонтальная часть находится на конце киля. Впрочем, встречаются и некоторые другие.

Некоторое время использовалось V-образное оперение, в котором обе части одновременно выполняли сразу функции как горизонтальной, так и вертикальной части. Сложное управление и относительно небольшая эффективность не позволили этому варианту широко распространиться.

Кроме того, встречается разнесенное вертикальное оперение, при котором его части могут находиться по бокам от фюзеляжа и даже на крыльях.

Что же касается подвижности, обычно стабилизирующие поверхности жестко закреплены относительно корпуса. Тем не менее встречаются варианты, особенно когда дело касается горизонтального оперения.

Если поменять угол относительно продольной оси можно на земле, стабилизатор такого типа называется переставляемым. Если же управление стабилизатором самолета может происходить и в воздухе, он будет подвижным. Это характерно для тяжелых авиалайнеров, нуждающихся в дополнительной балансировке. Наконец, на сверхзвуковых машинах применяется подвижный стабилизатор самолета, выполняющий также роль руля высоты.

fb.ru

2.6 Оперение самолёта

Оперение самолета - стреловидное, свободнонесущее, Т-образное. Вертикальное оперение включает в себя неподвижный киль и руль направ­ления, снабженный триммером и сервокомпенсатором, аэродинамический профиль вертикального оперения, симметричный, с относительной толщиной 11%. Горизонтальное оперение включает в себя цельный, управляемый в полете стабилизатор и две половины руля высоты, снабженные триммера­ми; управление стабилизатором электрогидравлическое, дистанционное.

На киле предусмотрены резервные механические нерегулируемые упоры, ограничивающие перемещение стабилизатора в пределах от +1˚45' до -12˚45'. Аэродинамический профиль горизонтального оперения типа ПАСА-10%. Руль направления и руль высоты имеют аэродинамическую ком­пенсацию и весовую балансировку. В передних кромках киля и стабили­затора расположены каналы воздушно-термической системы противообле­денения. Киль обеспечивает путевую устойчивость самолета, крепится к шпангоутам 66, 71 и 70 фюзеляжа

Рис. 36. Спойлер:

1-интерцептор; 2, 3-вторая и первая секции спойлера; 4, 5, 6-первый, второй и третий узлы подвески второй секции спойлера к крылу; 7-сотовый заполнитель; 8-резиновый профиль; 9-силовая нервюра; 10-сое­динительный болт; 11-кронштейн спойлера; 12-кронштейн крыла.

тремя силовыми узлами по первому, второму и третьему лонжеронам соответственно и бортовыми фрезерован­ными угольниками 12 (рис. 37). Первый и второй узлы (А и Б) креп­ления киля к фюзеляжу однотипны. К корневым участкам первого и вто­рого лонжеронов болтами приклепано по два фасонных фитинга 16 и 21 (по одному слева и справа) и два стыковых угольника 22 и 24. Каждый фитинг лонжерона соединяется с фитингом соответствующего шпангоута фюзеляжа четырьмя18мм болтами на первом узле и16мм болтами - на втором узле. Фитинги третьего узла крепления киля к фюзеляжу на тре­тьем лонжероне выполнены за одно целое с корневыми участками его по­лок и стыкуются каждый с фитингом 13 шпангоута 70 шестью болтами22мм. По всем трем узлам крепления лонжеронов стыковыми угольниками к со­ответствующим шпангоутам фюзеляжа и крепление киля по бортовому уго­льнику к фюзеляжу выполнено болтами, т.е. киль съемный. В верхней части киля крепится управляемый стабилизатор; передняя, корневая, часть киля плавно переходит в обтекатель воздухозаборника среднего двигателя Д-36 и служит капотом вспомогательной силовой установки ТА-6В. В киле размещены: механизм перестановки стабилизатора, меха­низм стопорения рулей высоты и направления, антенны радиооборудова­ния, трубопроводы противообледенительной системы, тяги и качалки управления рулями, а также проложены коммуникации самолетных систем. На законцовке киля установлен проблесковый маяк МСЛ-3. В хвостовой части киля установлены четыре кронштейна узлов крепления руля нап­равления. Киль состоит из каркаса, обшивки, отъемной носовой части и законцовки.

Каркас киля, состоящий из продольного и поперечного наборов, закрыт гладкой дюралюминиевой обшивкой, передняя кромка которой вы­полнена в виде съемного кока. В верхней передней части киля располо­жена законцовка, плавно сопрягающаяся с управляемым стабилизатором.

Продольный набор каркаса состоит из трех лонжеронов, передней и задней стенок, по 19 правых и левых стрингеров. Лонжероны и перед­няя стенка представляет собой клепаные балки, состоящие из поясов таврового сечения и стенок, подкрепленных стойками из уголковых про­филей и имеющих отверстия облегчения.

Поперечный набор киля образован нервюрами с 1 по 22, концевой нервюрой 23 и тринадцатью дополнительными носками, расположенными между стенкой и первым лонжероном. По нервюре 1 киль стыкуется с капотом двигателя ТА-6В вспомогательной силовой установки, нервюры 2-22, расположены перпендикулярно оси третьего лонжерона, кон­цевая нервюра 23 установлена па­раллельно линии полета. Нервюры 1, 3, 5, 9, 12, 13, 17, 22 и 23 си­ловые, остальные нервюры промежуточные. Нервюра 1 представляет собой торцовый носок киля, образованный верхней и нижней стенками, стыко­вым профилей, установленным на стенке по контуру фюзеляжа, и уголко­выми профилями, усиливающими нижнюю часть нервюры. Верхняя стенка снабжена зигами жесткости, имеет окантованное отверстие для прохода выхлопного сопла двигателя TА-6В и является противопожарной перего­родкой отсека ВСУ. В верхней части киля от стрингера 7 до второго лонжерона установлены два фитинга, усиливающих конструкцию в связи с установкой на этом участке кронштейна крепления механизма переста­новки стабилизатора. Фитинги отштампованы из материала АКБ. Хвосто­вые части нервюр 9 и 17 усиленные; каждая часть образована двумя стенками швеллерного сечения, между которыми вклепан кронштейн узла крепления руля направления, а нервюры 12 и 13 удлинены за заднюю стен­ку киля и вместе с набором диафрагм и накладок

Рис. 37. Крепление киля к фюзеляжу:

1-распорный уголковый профиль; 2-первый лонжерон киля; 3-нервюра 1; 4-обшивка киля; 5-нервюра 3; 6-нервюра 4; 7-второй лонже­рон киля; 8-обшивка фюзеляжа; 9-нервюра 5; 10-уголковый профиль; II-третий лонжерон киля;

12-бортовой угольник; 13-фитинг шпангоута 70; 14-шпангоут 70; 15-балка подвески среднего двигателя; 16-фитинг вто­рого лонжерона; 17-шпангоут 71; 18-фитинг шпангоута 71; 19-фитинг первого лонжерона; 20-шпангоут 66; 21-фитинги первого лонжерона; 22-стыковой угольник первого лонжерона; 23-стыковой угольник нервюры 3; 24-стыковой угольник второго лонжерона; 25-стыковой угольник третье­го лонжерона; 26-накладка.

усиливают каркас киля в месте установки кронштейна опорного узла крепления руля направле­ния. На кронштейне, соединяющем хвостовые части нервюр 12 и 13, рас­положены упоры, ограничивающие углы отклонения руля направления. Нервюра 22 располагается между узлом крепления стабилизатора и зад­ней стенкой киля, представляет собой штампованную стенку с двумя приклепанными кронштейнами четвертого узла крепления руля направле­ния. Нервюра 23 является концевой, на ней установлены кронштейны крепления стабилизатора и его нижние упоры. Нервюра швеллерного се­чения отштампована из материала АК6, имеет технологические отверс­тия, на участке первого лонжерона с ней стыкуется штампованный из листового дюраля носок. Обшивка киля состоит из дюралевых листов, которые крепятся к каркасу заклепками и болтами. В обшивке сделаны эксплуатационные люки для подхода к механизму перестановки стабили­затора, агрегатам управления и антеннам радиооборудования, а также предусмотрены съемные панели для подхода к коммуникациям самолетных систем. На правом борту киля в районе выхлопного отверстия ВСУ обшив­ка выполнена из материала Д19АМО с последующей закалкой; на эту об­шивку наклепывается защитный экран из титанового листа OT4-Iтолщи­ной 0,6мм с подслоем стеклоткани. Носовая часть киля сделана съем­ной для подхода к трубопроводам противообледенительной системы, кре­пится к каркасу киля по контуру болтами с самоконтрящимися гайками. Носовая часть образована наружной и внутренней обшивками и каркасом, состоящим из диафрагм и продольного кожуха. В канале, образованном двумя обшивками и кожухом, закреплен трубопровод противообледенитель­ной системы. Горячий воздух, поступающий в носовую часть киля, рас­пределяется через поперечные прямоугольные каналы, образованные на­ружной обшивкой и приклепанной к ней внутренней гофрированной обшив­кой.

Законцовка киля состоит из набора диафрагм и стрингеров, к ко­торым приклепана обшивка, на поверхности обшивки справа и слева на силовой диафрагме установлены стальные накладки для упорных роликов стабилизатора и верхние упоры, ограничивающие отклонение стабилиза­тора при отсоединенном управлении.

Руль направления крепится к килю на четырех уз­лах, расположенных по осям нервюр 9, 13, 17 и 22 киля и обеспечивает путевую управляемость самолета. Первый, третий и четвертый узлы кре­пления однотипные. Каждый узел состоит из кронштейна руля и двух кронштейнов киля, соединенных серьгой. Кронштейны руля двухушковые, крепятся к лонжерону болтами и самоконтрящимися гайками. Ответные кронштейны киля крепятся к соответствующим нервюрам и задней стенке киля болтами; для соединения с серьгой снабжены шарнирными подшипни­ками. В отверстия серег со стороны соединения с кронштейнами руля запрессована подшипники. Второй узел крепления является опорным, во­спринимает осевые и радиальные нагрузки, состоит из двух торцовых кронштейнов руля и кронштейна киля, соединенные серьгой. Торцовые кронштейны прикреплены болтами и заклепками к лонжерону и балке руля, расположенной между нервюрами 11 и 17. Ответный кронштейн на киле прикреплен болтами и заклепками к удлиненным хвостовым частям нервюр 12 и 13. Все кронштейны и серьги узлов отштампованы из сплава АК6. Руль направления имеет однолонжеронную схему, состоит из каркаса, обшивки, триммера и сервокомпенсатора. Кроме лонжерона в каркас вхо­дит продольная балка между нервюрами 11 и 17, хвостовая балка, 35 нервюр, каркасы нижнего и верхнего хвостовых отсеков.

Лонжерон представляет собой клепаную балку с поясами из прессованных уголко­вых профилей. Стенка лонжерона имеет отверстия облегчения и подкреп­лена стойками из прессованных уголковых профилей. На лонжероне уста­новлены кронштейны узлов крепления руля к килю и кронштейны крепления элементов управления рулем, сервокомпенсатором и триммером.

Обшивка руля направления состоит из лобовой, носовой и средней частей. Носовая обшивка состоит из правых и левых листов дюраля тол­щиной 1,0мм. Вдоль носовой кромки руля на участках между вырезами под узлы крепления установлены балансиры. Балансирами являются лобо­вые обшивки из стали ЗОХГСА-Л2, к которым с внутренней стороны кре­пятся болтами дополнительные стальные грузы. Средняя обшивка между лонжероном и хвостовым профилем образована правым и левым листами дюраля толщиной 0,8мм. На обшивке в районе нервюр 22 и 24 по правому борту и в районе нервюр 15 и 17 по левому борту установлены обтека­тели, закрывающие тяги управления триммером и сервокомпенсатором.

Хвостовые отсеки руля направления расположены в нижней части руля между нервюрами 1 и 10 и в верхней части - между нервюрами 28 и 35. В промежутке между этими отсеками к рулю подвешены сервоком­пенсатор и триммер. Каждый хвостовой отсек состоит из продольной сте­нки, поперечных диафрагм, вкладыша в заднюю кромку и обшивки.

СервокомпенсаторРН однолонжеронной схемы пред­назначен для уменьшения шарнирного момента при управлении самолетом и крепится к рулю на трех узлах. Первый узел расположен по нервюре 10, второй узел - по нервюре 16 и третий - по нервюре 20 руля направле­ния. Каждый узел состоит из фитинга (кронштейна) сервокомпенсатора и фитинга (кронштейна) руля, соединенных между собой серьгой. Кронштей­ны и серьги узлов отштампованы из сплавов АК6 иAK4-1. Сервокомпен­сатор имеет аэродинамическую компенсацию и весовую балансировку. Каркас сервокомпенсатора состоит из лонжерона таврового сечения, 10 диафрагм. 5 носков, подкрепляющих вырезы под кронштейны узлов под­вески, вкладыша в заднюю кромку и фитинга, усиливающего лонжерон в месте крепления рычага управления. Каркас сервокомпенсатора обшит листовым дюралюминием толщиной 0,6 мм.

ТриммерРН предназначен для путевой балансировки само­лета и крепится к рулю на трех узлах. Первый узел расположен по нер­вюре 20 руля направления, второй узел - по нервюре 24 и третий узел - по нервюре 28. Узлы крепления триммера по конструкции подобны узлам сервокомпенсатора. На правом борту триммера снаружи, совместно с кро­нштейном второго узла установлены два рычага. Один рычаг с впрессо­ванным шарикоподшипником выполнен из титанового сплава ВТ22, к этому рычагу подсоединяется тяга от электромеханизма управления триммером. Другой рычаг с впрессованным шарнирным подшипником отштампован из сплава АК6. К этому рычагу подсоединяется тяга от датчика ДС-10 сис­темы сигнализации положения триммера.

Рис.38. Схема оперения

Стабилизатор обеспечивает продольную устойчивость самолета, уравновешивая момент, возникающий вследствие несовпадения точки приложения аэродинамической силы, действующей на крыло, с центром тяжести самолета. Аэродинамическая сила крыла созда­ет обычно момент на пикирование, для уравновешивания которого гори­зонтальное оперение должно создавать подъемную силу, направленную вниз. С этой целью стабилизатор самолета выполнен управляемым в полете. Углы установки стабилизатора от +1˚до -12˚. На стоянке угол установки +1° для того, чтобы от ветра и струй газового потока маневрирующих самолетов не происходило опрокидывания на хвост. Стабилизатор крепит­ся к килю с помощью переднего и заднего узлов.

Передний узел состоит из двух аналогичных по конструкции кронш­тейнов, отштампованных из сплава АК6. Кронштейны болтами и заклепками закреплены к переднему лонжерону и соединяются стыковыми болтами с гайкой механизма перестановки через промежуточные кронштейны.

Задний узел крепления состоит из двух проушин балки, соеди­няющей правую и левую половину второго лонжерона стабилизатора, крон­штейна, закрепленного болтами и заклепками к третьему лонжерону и концевой нервюре киля, двух переходников. С помощью переходников про­ушины балки стабилизатора соединяются с кронштейном киля стыковыми болтами, которые одновременно являются осью поворота горизонтального оперения. Балка стабилизатора, переходники и кронштейн киля отштампо­ваны из титанового сплава ВТ-22.

Стабилизатор неразъемный, двухлонжеронной схемы, состоит из кар­каса, обшивки, двух носовых частей, двух законцовок, хвостового обте­кателя и боковых зализов. Ось симметрии стабилизатора в плане совпа­дает с продольной осью самолета. В продольный набор каркаса входят: первый лонжерон, второй лонжерон с балкой, задняя стенка и стрингеры. Левая и правая половины первого лонжерона стыкуются между собой по оси симметрии стабилизатора, обе половины второго лонжерона стыкуются с балкой. Всего каждая половина стабилизатора имеет 16 нервюр, из них 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 15 и 16 силовые. Нервюра 1 проходит по оси симметрии и является общей для двух половин стабилизатора, по ней стыкуются об­шивки и стрингеры. В хвостовые части нервюр 6, 9, 12 и 15 вмонтированы кронштейны узлов навески руля высоты. Нервюра 16 одновременно являет­ся продольной диафрагмой каркаса законцовки стабилизатора. К ней кре­пятся торцовый узел навески руля высоты, стрингеры, обшивка стабили­затора, диафрагмы и обшивка законцовки.

Обшивка каждой половины стабилизатора от первого лонжерона до задней стенки делится на верхнюю и нижнюю. Обшивки стыкуются по оси симметрии стабилизатора. Верхняя обшивка выполнена из листового дю­раля толщиной 1,2 мм, нижняя - из листового дюраля толщиной 1,5 мм. Между нервюрами 9 и 16 обшивка имеет окна химического фрезерования до толщины 0,8 мм. Нижняя обшивка состоит из двух листов с продольным стыком по стрингеру 3. Обшивка крепится к каркасу заклепками и бол­тами. В обшивке сделаны окна и эксплуатационные люки для подхода к качалкам управления рулем высоты и к агрегатам ПОС. Вырезы под люки в обшивке усилены окантовками. Крышки большинства люков в закрытом положении удерживаются болтами с анкерными гайками. Конец тяги упра­вления, идущей к рычагу каждой половины руля высоты, закрыт обтека­телем, который прикреплен к нижней обшивке в районе нервюр 8 и 9.

Носовая часть стабилизатора несъемная, состоит из правой и ле­вой половины. Каждая половина носовой части крепится к полкам перво­го лонжерона к концевым нервюрам 16. Каждая носовая часть образована наружной и внутренней обшивками и каркасом, состоящим из носков, ди­афрагм, кожуха и вверху разрезных стрингеров. В канале, образованном двумя обшивками и кожухом, закреплен трубопровод противообледените­льной системы. Горячий воздух, поступающий из трубопровода противо­обледенительной системы в носовую часть стабилизатора, распределяется через поперечные прямоугольные каналы, образованные наружной и при­клепанной к ней внутренней обшивками. В корневой части каждого нос­ка установлен кронштейн с упорный роликом. Ролики при перестановках стабилизатора, опираясь, катятся по направляющим пластинам законцов­ки киля и исключают поперечные перемещения стабилизатора. Кронштейны крепления роликов отлиты из материала AЛ-19. Для подхода к кронштей­нам с роликами в корневой части каждого носка сделан люк.

Законцовки стабилизатора несъемные, состоят из торцовых нервюр, набора диафрагм и обшивки. Торцевая нервюра 16 швеллерного сечения неразъемная, гнутая из листового дюраля толщиной 1,0 мм, имеет отвер­стия облегчения. В хвостовую кромку законцовки вклепан сухарь из сте­клотекстолита КАСТ-В и кронштейн для разрядника статического элект­ричества. Законцовка соединяется с носовой частью стабилизатора бол­тами и анкерными гайками, а с остальной частью - заклепками.

Хвостовой обтекатель стабилизатора является продолжением сред­ней части его и состоит из продольных стрингеров, поперечных диаф­рагм, обшивки и съемного хвостового кока. Обшивка выполнена из лис­тового дюраля толщиной 0,6мм и 1,0мм, приклепана к стрингерам и диа­фрагмам. Хвостовой кок состоит из трех диафрагм и радиопрозрачной обшивки из стеклоткани, подсоединяется к обтекателю на болтах.

Боковые зализы вместе со средней частью стабилизатора закрывают выступающие за пределы киля задние узлы крепления стабилизатора. Зализы съемные, расположены на участке между законцовкой киля и хвостовым обтекателей стабилизатора. Каждый зализ состоит из обшивки

и каркаса.

Руль высоты однолонжеронной схемы снабжен аэродинамической компенсацией и весовой балансировкой, состоит из двух половин. Каж­дая половина руля имеет триммер и подвешена к стабилизатору на шести узлах. Балансировка руля высоты выполнена в виде лобовой обшивки из листовой стали 30ХГСА-Л2, к которой с внутренней стороны болтами и заклепками закреплен дополнительный стальной груз. Около четвертого и пятого узлов подвески в носовой части руля установлены выносные балансировочные свинцовые грузы, помещенные в дюралевых кронштейнах. Каждая половина руля высоты состоит из каркаса, обшивки и триммера. Каркас половины руля состоит из лонжерона, носовых диафрагм, 35 нер­вюр хвостовой части руля и профилей, окантовывающих вырез под трим­мер. Лонжерон представляет собой балку швеллерного сечения, гнутую из листового дюраля, подкрепленную стойками и имеющую подштамповки стенки в местах установки кронштейнов узлов крепления руля. Носовые диафрагмы отштампованы из листового дюраля. На первой торцевой диаф­рагме расположены упоры, ограничивающие углы отклонения руля. Носо­вая обшивка состоит из верхних и нижних листов дюраля толщиной 1,5 мм. Хвостовая обшивка состоит также из верхних и нижних листов дюраля толщиной 0,6 мм. Между обшивками по хвостовой кромке вклеен сухарь из стеклотекстолита КАСТ-В. Обшивка к каркасу руля крепится заклеп­ками. На нижней обшивке каждой половины руля смонтировано по два об­текателя, закрывающих выходящие наружу части тяг управления рулем к триммером.

Триммер руля высоты однолонжеронной схемы, имеет аэродинамичес­кую компенсацию и полную весовую балансировку, расположен в корневой части каждой половины руля высоты и подвешен к ней на трех узлах. Каждый узел подвески состоит из кронштейна триммера и кронштейна ру­ля, соединенные между собой серьгой. Носовая часть триммера состоит из набора штампованных диафрагм и обшивки, а хвостовая часть - из торцовых и промежуточных нервюр, хвостового вкладыша и обшивки. Верхняя и нижняя хвостовая обшивка выполнена из одного листа дюраля толщиной 0,6 мм, согнутого вдоль хвостовой кромки. Носовая обшивка также выполнена из верхнего и нижнего листов дюраля толщиной 0,6 мм.

studfiles.net

Стабилизатор самолета. фото. хвост — О самолётах и авиастроении

Стабилизатор самолета выступает в качестве несущей хвостовой поверхности и несёт ответственность за продольную устойчивость воздушного судна.

В отличие от крыльев он имеет симметрично выпуклый профиль по двум поверхностям. Так имеется возможность руководить рулями высоты в различных условиях их положения. При несимметричного профиля обтекание стабилизатора не будет однообразным, а за ним и рули высоты при опускании либо поднятии будут обтекаться неодинаково.

Необходимо подчеркнуть, что устройство стабилизатора фактически ничем не отличается от устройства крыла. Он складывается из двух лонжеронов (заднего и переднего), раскосов, нервюр, передней кромки, расчалок, мелких деталей и обода. Его конструктивная изюминка содержится в том, что задний лонжерон выступает в качестве подробности, формирующей заднюю кромку.

Рули высоты подвешены к заднему лонжерону.

Лонжероны стабилизатора имеют коробчатую форму. Причем на некоторых конструкциях У-2 лонжероны делаются цельными: задний – однотаврового сечения, передний – двутаврового.

Коробчатые лонжероны более легкие, но создавать их сложнее. По направлению к консолям сечение лонжеронов значительно уменьшается. В соответствии с профилем стабилизатора задний лонжерон имеет мало громадную высоту.

Через задний лонжерон проходит 7 вильчатых болтов, предназначенных для подвески и установки стабилизатора рулевой высоты. Передний лонжерон имеет 2 болта, каковые крепят на фюзеляже стабилизатора.

Нервюры устроены совершенно верно таким же образом, как и нервюры крыла: главные нервюры коробчатого типа, простые облегчены (они имеют одну стенку с облегчающими прорезями). Полки нервюр стабилизатора в отличие от нервюр крыла состоят не из сосны, а из липы. Второе их отличие пребывает в том, что у них нет хвостовой части.

Что касается раскосов стабилизатора самолета, то они являются те же коробчатые нервюры, но поставленные под наклоном. Они сходятся посредине заднего лонжерона в неспециализированный узел.

Для жесткости стабилизатор самолета расчален четырехмиллиметровой проволокой.

Обход стабилизатора, как и обход крыльев, складывается из кольчугалюминиевых швеллерных полос, имеющих толщину в 0,8 мм. Обход – это продолжение передней кромки стабилизатора самолета и образовывает с ним единое целое.

Стабилизатор устанавливается в щели между фюзеляжем и нижней частью киля. В центре его переднего лонжерона для крепления стабилизатора установлены 2 вертикальных вильчатых болта, каковые соединяются на верхних лонжеронах фюзеляжа ушковыми болтами. Задний лонжерон крепится 1 горизонтальным вильчатым болтом, что прикрепляется на отверстии железной гребенки, установленной на лонжероне киля.

В местах соединения раскосов с лонжеронами помещены все 3 вильчатых болта.

Снизу стабилизатор поддерживается посредством четырех подкосов (по 2 с каждой стороны). Они сделаны из металлической трубы и имеют эллипсовидное сечение. Подкосы крепятся на стабилизаторе под главными нервюрами, где на всех сторонах стабилизатора сформировались два пролета, а к нижнему лонжерону на узлах последнего полета.

У самолетов 1936 года выпуска усиленные ушки подкосов.

На финише подкосов находится вильчатый болт, благодаря которому регулируется их протяженность на протяжении установки на фюзеляж стабилизатора.

Передние подкосы меньше задних, что соответствует сужению хвостовой части, и имеют на обоих финишах регулировочные болты, тогда как на переднем подкосе имеется лишь 1 регулировочный болт, пребывающий на верхнем финише.

Стабилизатор неуправляемый в полете, но на земле его возможно отрегулировать и установить под определенным установочным углом. В лонжероне киля для установки стабилизатора имеется гребенка с отверстиями.

Установка стабилизатора на конкретный угол в лонжероне киля осуществляется через гребенку с отверстиями. То либо иное отверстие для установки выбирается с учетом нагрузки самолета, тем самым создавая нужные для равновесия самолета условия.

Киль – орган путевой устойчивости, что разрешает воздушному судну самостоятельно сохранять заданное ему направление полета. В том случае, если самолет на протяжении полета отклонится в какую-то сторону (к примеру, из-за сильного порыва ветра), то киль, восприняв давление воздуха боковыми стенками, будет стремиться вернуть лайнер к прямолинейному полету. Хвост противодействует рвению самолета сбиваться с курса и «рыскать» в стороны.

Киль поставлен без движений и находится в плоскости продольной симметрии воздушного судна. Один его лонжерон поставлен вертикально, второй – под наклоном. Кроме этого он состоит их трех нервюр, раскосов, стрингеров и фанеры (и обшивки материи).

Изменять положение киля ни на земле перед полетом, ни в полете запрещено, потому, что лонжерон киля выступает замыкающей стойкой фюзеляжа.

Наклонно поставленным лонжероном образована передняя часть киля. На нижнем финише лонжерона надета обжимка из стали, выступающая в роли переднего узла крепления.

Вертикальный лонжерон представлен в виде целого бруска. Верхняя его часть крепит подробности киля, а нижняя связывает фермы задней части фюзеляжа.

Вертикальный и наклонный лонжероны соединены тремя горизонтальными нервюрами, каковые образуют форму профиля киля. Основание киля образовывает нижняя нервюра, по данной причине она более широкая. Срезанную форму имеет киль в верхней части, что сделано для прохода компенсатора руля направления.

Внизу вертикального лонжерона для присоединения к фюзеляжу надеты две обоймы, выступающие узлами крепления.

К вертикальному лонжерону подвешен руль направления при помощи 4 шарниров совершенно верно для того чтобы же устройства, какое имеют рули высоты. 

Ту-154 . Работа механизации (закрылки) и стабилизатора

Увлекательные записи:
Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны:

stroimsamolet.ru

Привод перекладки стабилизатора Boeing-737: engineering_ru — LiveJournal

Как ни крути, а стабилизатор самолёту нужен.
Для некоторых любителей авиации дальнейшее будет откровением, но я всё же скажу.


Так вот - Стабилизатор дует вниз!

Итак.
Как ни странно, но подъёмная сила стабилизатора направлена вниз.
Крыла - вверх, а стабилизатора - вниз.
Это сделано для балансировки самолёта.
Потому что подъёмная сила (ПС) крыла приложена сзади центра масс. И она направлена вверх, а потому создаёт пикирующий момент.

Поэтому стабилизатор - как маленькое перевёрнутое крыло - имея более выгнутую поверхность снизу, создаёт силу, направленную вниз, и в полёте компенсирует пикирующий момент от крыла своим кабрирующим моментом.
Именно поэтому на больших самолётах размещают в стабилизаторе дополнительный топливный бак и создают этой массой силу, частично разгружающую стабилизатор и бесплатно помогающую балансировать самолёт в продольном направлении (на небольших самолётах вроде Boeing-737 и Airbus-320 таких баков обычно нет).
Также для разгрузки стабилизатора могут служить и двигатели, расположенные в хвостовой части.
Но тут есть одна опасность. Так как масса этих двигателей не зависит от аэродинамики, а значит, и скорости полёта, то при уменьшении скорости они будут тянуть хвост вниз, но крыло тянуть вверх не будет. А это чревато превышением безопасного угла атаки, невозможностью разгона самолёта и критической потерей скорости со сваливанием в плоский штопор. Что и произошло на Ту-154 в 2006 году под Донецком. Поэтому иметь стабилизирующее воздействие от аэродинамических сил полезнее: при его потере у самолёта с самым распространённым расположением двигателей - на пилонах спереди крыла - сама собой возникает сила, опускающая нос и разгоняющая скорость.

Однако мы отвлеклись.
У нас имеется стабилизированный самолёт, да?
Почему бы так и не летать с жёстко закреплённым стабилизатором, изредка толкая штурвал или немножко подтягивая на посадке?
Потому что есть ещё несколько причин.
Так как всем нам хочется летать быстро, то для этого нужно тонкое (сверху вниз) и узкое (спереди назад) крыло.
Но нам также хочется приземляться не на сверхсветовой скорости, а медленно и вальяжно. А для этого нужно толстое, широкое и кривое крыло.
Поэтому придумали закрылки - это часть крыла, выдвигающаяся назад и вниз, увеличивая площадь крыла и его кривизну спереди назад. Они позволяют увеличить подъёмную силу на малых скоростях полёта.

Всем хороши закрылки. Захотел - вывалил. Захотел - убрал.
Но.
При выпуске закрылков центр давления крыла смещается заметно назад. И неподвижный стабилизатор не может уже сбалансировать самолёт.
Поэтому пришлось делать стабилизатор поворотным.

По рисунку - стабилизатор крепится шарнирно в двух задних точках к фюзеляжу.
А передняя точка крепления может перемещаться вверх и вниз.

Перемещается стабилизатор обычно винтовым подъёмником.

Установлен он в негерметичной части фюзеляжа, сзади гермошпангоута, которым заканчивается салон.
Приводится на 737 он тросовой проводкой, тянущейся через весь аэроплан к кабине пилотов.

Пилоты управляют стабилизатором, нажимая клавиши на рогах штурвала.
Также стабилизатор приводится в действие автоматически при сильном отклонении штурвала на пикирование или кабрирование. Когда система понимает, что запаса управления рулём высоты не хватает для выполнения нужного манёвра.

Схемка привода стабилизатора.

В приводе есть электромагнитные муфты, фиксирующие последнее положение привода, и расцепляющиеся для его вращения при подаче питания. Они, и система управления вообще, питаются постоянным 28 В. Моторы - от переменки.

Индикация положения стабилизатора для пилотов есть на стойке управления - это шкалы по бокам, где зелёным обозначена зона взлётного диапазона положений.

Справа внизу фотки видны два тумблера.
Они нормально замкнуты во включенном положении и предохранены от размыкания упорами.
Эти тумблеры позволяют отключить управление стабилизатором в нештатной ситуации. Левый - от пилотов, правый - от автопилота. Например, если залипнет тумблер на рогах пилота, и стабилизатор будет перемещаться в одну сторону безостановочно.

Для резервного управления стабилизатором по бокам стойки управления есть два барабана - возле колена КВС и 2П.
На барабанах есть откидывающаяся ручка,

за которую можно вручную вращать барабан .
Далее вниз от барабанов проходит цепь, и дальше оно переходит в тросы, идущие назад.
Всё это хозяйство жёстко связано, так что при любом вращении винта привода движение передаётся на барабаны, и в кабине срузу видно перемещение стабилизатора.

Как уже сказано, пилоты перемещают стабилизатор с рогов штурвалов.
На внешнем роге (том, что ближе к борту) есть два тумблера.

Одновременное их нажатие приводит к срабатыванию электродвигателя на приводе стабилизатора, двигатель вращает винт, а уж по нему через шариковый подшипник ездит стабилизатор, изменяя угол установки.
Для предохранения система не будет перемещать стабилизатор, если штурвал упёрт в одну сторону, а тумблеры замкнуты на перемещение стабилизатора в другую. Забывание этого нюанса пилотами в стрессовой ситуации, кажется, способствовало развитию опасных положений в нескольких катастрофах.

На шпангоуте фюзеляжа, к которому закреплён привод, также прикреплены концевики разных систем, которым важны дискретные сигналы о положении стабилизатора.

Доступ в отсек стабилизатора есть через лючок в задней нижней части фюзеляжа, перед отсеком ВСУ.

Залезнув, обнаруживаем полусферический задний гермошпангоут, а также кучу лишних тросов и трубок.

Сзади отсека, вплотную к отсеку ВСУ, находится предмет нашего сегодняшнего вожделения.

Как видно, привод стабилизатора имеет снизу барабан с тросами. Но него наматываются и сматываются тросы при вращении.
Слева по фоткам есть электромотор привода пилотами. Он трёхфазно-переменен и имеет две скорости вращения - при выпущенных закрылках скорость большая, при убранных - маленькая. Считается, что закрылки выпускаются в близости земли, когда скорость самолёта меньше, и для перебалансировки его нужно быстрое перемещение стабилизатора на бОльшие углы.

Справа по фотке на приводе есть электромотор автопилота.
Когда автопилот включен, то система стремится уменьшить использование руля высоты (РВ) для управления тангажом, и после его отклонения автопилотом она через некоторое время перемещает стабилизатор целиком, компенсируя отклонение РВ. Некоторые считают, что это снижает сопротивление самолёта, так как для такого же изменения пикирующего момента не нужно вытарчивать рули высоты в поток, а достаточно немножко повернуть весь стабилизатор.

Концевики на железном Боинге выполнены так же кондово.

Они находятся на двух планках, и приводятся через елозящую по ним раму с плоскостями разных уровней.

Ролики у них выточены из цельного куска текстолита.

На поверхностях художественно наляпана консистентная смазка, которой щедро смазывается винт и которая не менее щедро изо всяких мест потом вылазит.

Вот, собственно, и всё.

... а чего я вообще туда полез?
А это нам просто выдали работу по проверке состояния некоторых разъёмов на самолёте.

Разъёмы оказались в порядке.

Как-то так, да.

А, ещё видео.

Как-то медленно он тут едет.

Фотографии в альбоме «737 Stab trim actuator», автор Lx-photos на Яндекс.Фотках

engineering-ru.livejournal.com

Стабилизатор самолета. Общее устройство и управление самолетом

Что нам известно про стабилизатор самолета? Большинство обывателей просто пожмет плечами. Те, кто в школе любил физику, возможно, смогут сказать пару слов, но, конечно, на этот вопрос, скорее всего, смогут наиболее полно ответить специалисты. Между тем, это очень важная часть, без которой полет фактически невозможен.

Принципиальное устройство самолета

Если попросить нарисовать нескольких взрослых авиалайнер, картинки будут примерно одинаковыми и будут различаться лишь в деталях. Схема самолета, скорее всего, будет выглядеть следующим образом: кабина, крылья, фюзеляж, салон и так называемое хвостовое оперение. Кто-то нарисует иллюминаторы, а кто-то забудет о них, возможно, будут упущены еще какие-нибудь мелочи. Возможно, художники даже не смогут ответить, для чего необходимы те или иные детали, мы просто не задумываемся об этом, хотя видим самолеты довольно часто, как вживую, так и на картинках, в кино и просто по телевизору. И это на самом деле и есть принципиальное устройство самолета - остальное, по сравнению с этим, лишь мелочи. Фюзеляж и крылья служат собственно для подъема авиалайнера в воздух, в кабине производится управление, а в салоне находятся пассажиры или груз. Ну, а как насчет хвостового оперения, для чего же оно нужно? Не для красоты ведь?

Хвостовое оперение

Те, кто водит машину, отлично знают, как поехать в сторону: нужно лишь повернуть руль, вслед за которым будут двигаться и колеса. Но самолет - совсем другое дело, ведь в воздухе нет никаких дорог, и для управления нужны какие-то другие механизмы. Здесь в дело вступает чистая наука: на летящую машину действует большое количество различных сил, и те, что полезны, усиливаются, а остальные минимизируются, в результате чего достигается некий баланс.

Вероятно, почти каждый, кто видел в своей жизни авиалайнер, обращал внимание на сложную конструкцию в его хвостовой части - оперение. Именно эта сравнительно небольшая часть, как это ни странно, управляет всей этой гигантской машиной, заставляя ее не только поворачивать, но и набирать или сбрасывать высоту. Оно состоит из двух частей: вертикальной и горизонтальной, которые, в свою очередь, тоже делятся надвое. Руля тоже два: один служит, чтобы задавать направление движения, а другой - высоту. Кроме того, есть и часть, с помощью которой достигается продольная устойчивость авиалайнера.

Кстати, стабилизатор самолета может располагаться не только в его задней части. Но подробнее об этом чуть позже.

Стабилизатор

Современная схема самолета предусматривает множество деталей, необходимых для поддержания безопасного состояния авиалайнера и его пассажиров на всех этапах полета. И, пожалуй, главной из них является стабилизатор, расположенный в задней части конструкции. Он представляет собой, по сути, всего лишь планку, поэтому удивительно, как такая сравнительно небольшая деталь может вообще каким-либо образом влиять на движение огромного авиалайнера. Но он в самом деле очень важен - когда происходит поломка этой части, полет может закончиться весьма трагично. Например, согласно официальной версии, именно стабилизатор самолета стал причиной недавнего крушения пассажирского "Боинга" в Ростове-на-Дону. По мнению международных экспертов, рассогласованность в действиях пилотов и ошибка одного из них привели в действие одну из частей оперения, переведя стабилизатор в положение, характерное для пике. У экипажа уже просто не получилось ничего предпринять, чтобы не допустить столкновения. К счастью, самолетостроение не стоит на месте, и каждый следующий полет дает все меньше пространства для человеческого фактора.

Функции

Как очевидно из названия, стабилизатор самолета служит для контроля за его движением. Компенсируя и гася некоторые пики и вибрации, он делает полет более плавным и безопасным. Поскольку отклонения бывают как в вертикальной, так и в горизонтальной оси, управление стабилизатором осуществляется также в двух направлениях - поэтому он и состоит из двух частей. Они могут иметь самую разную конструкцию, в зависимости от типа и предназначения воздушного судна, но в любом случае присутствуют на любом современном самолете.

Горизонтальная часть

Она отвечает за балансировку по вертикали, не позволяя машине то и дело "клевать носом", и состоит из двух главных деталей. Первая из них - неподвижная поверхность, которая, собственно, и представляет собой стабилизатор высоты самолета. На шарнире к этой части прикреплена вторая - руль, обеспечивающий управление.

При нормальной аэродинамической схеме горизонтальный стабилизатор располагается в хвосте. Однако встречаются также конструкции, когда он находится перед крылом или их и вовсе два - в передней части и сзади. Встречаются также так называемые схемы "бесхвостка" или "летающее крыло", вообще не имеющие горизонтального оперения.

Вертикальная часть

Эта деталь обеспечивает воздушному судну устойчивость направления в полете, не позволяя ему вилять из стороны в сторону. Это тоже составная конструкция, в которой предусмотрены неподвижный вертикальный стабилизатор самолета, или киль, а также руль направления на шарнире.

Эта часть, как и крыло, в зависимости от назначения и требуемых характеристик, может иметь самую разную форму. Разнообразие достигается также и с помощью различий во взаимном расположении всех поверхностей и добавления дополнительных частей, таких как форкиль или подфюзеляжный гребень.

Форма и подвижность

Пожалуй, самым популярным в гражданской авиации сейчас является Т-образное оперение, при котором горизонтальная часть находится на конце киля. Впрочем, встречаются и некоторые другие.

Некоторое время использовалось V-образное оперение, в котором обе части одновременно выполняли сразу функции как горизонтальной, так и вертикальной части. Сложное управление и относительно небольшая эффективность не позволили этому варианту широко распространиться.

Кроме того, встречается разнесенное вертикальное оперение, при котором его части могут находиться по бокам от фюзеляжа и даже на крыльях.

Что же касается подвижности, обычно стабилизирующие поверхности жестко закреплены относительно корпуса. Тем не менее встречаются варианты, особенно когда дело касается горизонтального оперения.

Если поменять угол относительно продольной оси можно на земле, стабилизатор такого типа называется переставляемым. Если же управление стабилизатором самолета может происходить и в воздухе, он будет подвижным. Это характерно для тяжелых авиалайнеров, нуждающихся в дополнительной балансировке. Наконец, на сверхзвуковых машинах применяется подвижный стабилизатор самолета, выполняющий также роль руля высоты.

autogear.ru

Оперение (авиация) - это... Что такое Оперение (авиация)?

Оперение самолёта

Опере́ние (оперение летательного аппарата, стрелы, ракеты) — аэродинамические поверхности, обеспечивающие устойчивость, управляемость и балансировку самолёта в полёте. Оно состоит из горизонтального и вертикального оперения. К оперению обычно относят и элероны — органы поперечной управляемости и балансировки.

Общие сведения

Основные требования к оперению:

Горизонтальное оперение (ГО)

Обеспечивает продольную устойчивость, управляемость и балансировку. Горизонтальное оперение состоит из неподвижной поверхности — стабилизатора и шарнирно подвешенного к нему руля высоты. У самолетов с хвостовым расположением горизонтальное оперение устанавливается в хвостовой части самолета — на фюзеляже или на верху киля (T-образноя схема).

В схеме «утка» оперение располагается в носовой части самолета перед крылом. Возможна комбинированная схема, когда у самолета с ховстовым оперением ставится дополнительное переднее оперение — схема с ПГО (переднее горизонтальное оперение), позволяющая использовать преимущества обеих указанных схем. Схемы «бесхвостка», «летающее крыло» горизонтального оперения не имеют.

Неподвижный стабилизатор обычно имеет фиксированный угол установки относительно продольной оси самолета. Иногда предусматривается регулировка этого угла на земле. Такой стабилизатор называется переставным.

На тяжёлых самолетах для повышения эффективности продольного управления угол установки стабилизатора с помощью дополнительного привода может изменяться в полете, обычно на взлете и посадке, а также для балансировки самолета на заданном режиме полета. Такой стабилизатор называется подвижным.

На сверхзвуковых скоростях полета эффективность руля высоты резко падает. Поэтому у сверхзвуковых самолетов вместо классической схемы ГО с рулем высоты применяется управляемый стабилизатор (ЦПГО), угол установки которого регулируется летчиком с помощью командного рычага продольного управления или бортовым компьютером самолета. Руль высоты в этом случае отсутствует.

Вертикальное оперение (ВО)

Обеспечивает самолету путевую устойчивость, управляемость и балансировку относительно вертикальной оси. Оно состоит из неподвижной поверхности — киля и шарнирно подвешенного к нему руля направления.

Цельноповоротное ВО применяется весьма редко. Эффективность ВО можно повысить путем установки форкиля — передний наплыв в корневой части киля и дополнительным подфюзеляжным гребнем. Другой способ — применение нескольких (обычно не более двух одинаковых) килей.

Формы оперения

Т-образное хвостовое оперение самолёта (Ту-154)

Формы поверхностей оперения определяются теми же параметрами, что и формы крыла: удлинением, сужением, углом стреловидности, аэродинамическим профилем и его относительной толщиной. Как и в случае с крылом различают трапецевидное, овальное, стреловидное и треугольное оперение.

Схема оперения определяется числом его поверхностей и их взаимным расположением. Наиболее распространены следующие схемы:

  • Схема с центральным расположением вертикального оперения в плоскости симметрии самолета — горизонтальное оперение в этом случае может располагаться как на фюзеляже, так и на киле на любом удалении от оси самолета (схему с расположением ГО на конце киля принято называть Т-образным оперением).
    Пример: Ту-154
  • Схема с разнесенным вертикальным оперением — две его поверхности могут крепиться по бокам фюзеляжа или на концах ГО. В двухбалочной схеме фюзеляжа поверхности ВО устанавливаются на концах фюзеляжных балок. На самолетах типа «утка», «бесхвостка», «летающее крыло» разнесенное ВО устанавливается на концах крыла или в средней его части.
    Пример: Пе-2, Lockheed P-38 Lightning
  • V-образное оперение, состоящее из двух наклонных поверхностей, выполняющих функции и горизонтального и вертикального оперения. Из-за сложности управления и, как следствие, малой эффективности такое оперение широкого применения не получило. (Правда применение компьютерных пилотажных систем изменило ситуацию в лучшую сторону. Текущее управление V-образным оперением в оснащенных им новейших самолетах берет на себя бортовой компьютер, — пилоту лишь достаточно задать стандартной ручкой управления направление полета (влево-вправо, вверх-вниз), и компьютер сделает все, что для этого нужно).
    Пример: F-117
  • Скошенное оперение (типа «бабочка», или оперение Рудлицкого)
    Пример: Me.262 HG III

Требуемая эффективность оперения обеспечивается правильным выбором форм и расположения его поверхностей, а также численных значений параметров этих поверхностей. Чтобы избежать затенения органы оперения не должны попадать в спутную струю крыла, гондол и других агрегатов самолета. Не меньшее влияние на эффективность оперения оказывает и применение компьютерных пилотажных систем. Например до появления достаточно совершенных самолетных бортовых компьютеров V-образное оперение почти не применялось, из-за его сложности в управлении.

Более позднее наступление волнового кризиса на оперении достигается увеличенными по сравнению с крылом углами стреловидности и меньшими относительными толщинами. Избежать флаттера и бафтинга можно известными мерами устранения этих явлений аэроупругости.

Нагрузки оперения

Глубокое сваливание у самолётов с Т-образным оперением.

На органы оперения в полете действуют распределенные аэродинамические силы, величина и закон распределения которых задаются нормами прочности или определяются продувками. Массовыми инерционными силами оперения ввиду их малости обычно пренебрегают. Рассматривая работу элементов оперения при восприятии внешних нагрузок, по аналогии с крылом следует различать общую силовую работу агрегатов оперения как балок, в сечениях которых действуют перерезывающие силы, изгибающие и крутящие моменты, и работу местную от воздушной нагрузки, приходящейся на каждый участок обшивки с подкрепляющими ее элементами.

Конструктивно-силовые схемы оперения

Различные агрегаты оперения отличаются друг от друга назначением и способами закрепления, что вносит свои особенности в силовую работу и влияет на выбор их конструктивно-силовых схем.

Рассмотрим отдельно особенности устройства и силовой работы основных агрегатов оперения (стабилизатора, киля, управляемого стабилизатора, руля и элерона).

Стабилизаторы и кили

Имеют полную аналогию с крылом, как по составу и конструкции основных элементов — лонжеронов, продольных стенок, стрингеров, нервюр, так и по типу силовых схем. Для стабилизаторов вполне успешно используются лонжеронная, кессонная и моноблочная схемы, а для килей последняя схема применяется реже, из-за определенных конструктивных трудностей при передаче изгибающего момента с киля на фюзеляж. Контурный стык силовых панелей киля с фюзеляжем в этом случае требует установки большого числа силовых шпангоутов или установки на фюзеляже в плоскости силовых панелей киля мощных вертикальных балок, опирающихся на меньшее число силовых шпангоутов фюзеляжа.

У стабилизаторов можно избежать передачи изгибающих моментов на фюзеляж, если лонжероны или силовые панели левой и правой его поверхностей связать между собой по кратчайшему пути в центральной его части. Для стреловидного стабилизатора это требует перелома оси продольных элементов по борту фюзеляжа и установки двух усиленных бортовых нервюр. Если продольные элементы такого стабилизатора без перелома осей доходят до плоскости симметрии самолета, то кроме бортовых силовых нервюр, передающих крутящий момент, потребуется ещё одна силовая нервюра в плоскости симметрии самолета.

Свои особенности имеет конструкция управляемого стабилизатора - см. ЦПГО

Рули и элероны

Основные статьи: Воздушный руль, Элерон

Ввиду полной идентичности конструкции и силовой работы рулей и элеронов в дальнейшем для краткости речь будет идти только о рулях, хотя все сказанное будет полностью применимо и к элеронам. Основным силовым элементом руля (и элерона, естественно), работающим на изгиб и воспринимающим практически всю перерезывающую силу, является лонжерон, который опирается на шарнирные опоры узлов подвески.

Основная нагрузка рулей — воздушная аэродинамическая, возникающая при балансировке, маневрировании самолета или при полете в неспокойном воздухе. Воспринимая эту нагрузку, лонжерон руля работает как неразрезная многоопорная балка. Особенность его работы заключается в том, что опоры руля закреплены на упругих конструкциях, деформации которых под нагрузкой существенно влияют на силовую работу лонжерона руля.

Восприятие крутящего момента руля обеспечивается замкнутым контуром обшивки, который в местах выреза под кронштейны крепления замыкается стенкой лонжерона. Максимальный крутящий момент действует в сечении кабанчика управления, к которому подходит тяга управления. Местом расположения кабанчика (тяги управления) по размаху руля можно существенно влиять на деформации руля при кручении.

Аэродинамическая компенсация рулей

В полете при отклонении рулевых поверхностей возникают шарнирные моменты, которые уравновешиваются усилиями летчика на командных рычагах управления. Эти усилия зависят от размеров и угла отклонения руля, а также от скоростного напора. На современных самолетах усилия управления получаются слишком большими, поэтому приходится в конструкции рулей предусматривать специальные средства для уменьшения шарнирных моментов и уравновешивающих их усилий управления. С этой целью используется аэродинамическая компенсация рулей, суть которой заключается в том, что часть аэродинамических сил руля создают момент относительно оси вращения, противоположный основному шарнирному моменту.

Наибольшее распространение получили следующие виды аэродинамической компенсации:

  • роговая — на конце руля часть его площади в виде «рога» располагается спереди от оси шарниров, что обеспечивает создание момента обратного знака по отношению к основному шарнирному;
  • осевая — часть площади руля по всему размаху располагается спереди от оси шарниров (ось шарниров смещается назад), что уменьшает шарнирный момент;
  • внутренняя — обычно используется на элеронах и представляет собой пластины, прикрепленные к носку элерона спереди, которые связаны гибкой перегородкой со стенками камеры внутри крыла. При отклонении элерона в камере создается разница давлений над и под пластинами, которая уменьшает шарнирный момент.
  • сервокомпенсация — в хвостовой части руля шарнирно подвешивается небольшая поверхность, которая тягой связывается с неподвижной точкой на крыле или оперении. Эта тяга обеспечивает автоматическое отклонение сервокомпенсатора в сторону, противоположную отклонению руля. Аэродинамические силы на сервокомпенсаторе уменьшают шарнирный момент руля.

Углы отклонения и эффективность работы такого компенсатора пропорциональны углам отклонения руля, что не всегда оправдывает себя, т.к. усилия управления зависят не только от углов отклонения руля, но и от скоростного напора. Более совершенным является пружинный сервокомпенсатор, у которого за счет включения в кинематику управления пружины с предварительной затяжкой углы отклонения пропорциональны усилиям управления руля, что наилучшим образом отвечает назначению сервокомпенсатора — уменьшать эти усилия.

Средства аэродинамической балансировки самолета

Любой установившийся режим полета самолета, как правило, выполняется с отклоненными рулями, что обеспечивает уравновешивание — балансировку — самолета относительно его центра масс. Возникающие при этом усилия на органах управления в кабине принято называть балансировочными. Чтобы зря не утомлять летчика и избавить его от этих ненужных усилий на каждой рулевой поверхности устанавливается триммер, позволяющий полностью снимать балансировочные усилия.

Триммер конструктивно полностью идентичен сервокомпенсатору и также шарнирно подвешивается в хвостовой части руля, но, в отличие от сервокомпенсатора, имеет дополнительное ручное или электромеханическое управление. Летчик, отклоняя триммер в сторону противоположную отклонению руля, добивается уравновешивания руля на заданном угле отклонения при нулевых усилиях на командном рычаге. В некоторых случаях используется комбинированная поверхность триммер-сервокомпенсатор, который при включении привода работает в качестве триммера, а при отключенном - выполняет функции сервокомпенсатора.

Следует добавить, что триммер может использоваться лишь в таких системах управления, в которых усилия на командных рычагах напрямую связаны с шарнирным моментом руля — системы механического безбустерного управления или системы с обратимыми бустерами. В системах с необратимыми бустерами — гидроусилителями — естественные усилия на огранах управления очень малы, и для имитации лётчику «механического управления» дополнительно создаются пружинными загрузочными механизмами и от шарнирного момента руля не зависят. В таком случае триммеры на рулях не ставятся, а балансировочные усилия снимаются специальными устройствами — механизмами эффекта триммирования, установленными в проводке управления.

Другим средством балансировки самолета в установившемся режиме полета может служить переставной стабилизатор. Обычно такой стабилизатор крепится шарнирно на задних узлах подвески, а передние узлы соединяются с силовым приводом, который, перемещая носовую часть стабилизатора вверх или вниз, изменяет углы его установки в полете. Подбирая нужный угол установки, летчик может уравновесить самолет при нулевом шарнирном моменте на руле высоты. Этот же стабилизатор обеспечивает и требуемую эффективность продольного управления самолета на взлете и посадке.

Средства устранения флаттера рулей и элеронов

Причиной возникновения изгибно-элеронного и изгибно-рулевого флаттера является их массовая несбалансированность относительно оси шарниров. Обычно центр масс рулевых поверхностей расположен позади оси вращения. В результате при изгибных колебаниях несущих поверхностей силы инерции, приложенные в центре масс рулей, за счет деформаций и люфтов в проводке управления отклоняют рули на некоторый угол, что приводит к появлению дополнительных аэродинамических сил, увеличивающих изгибные деформации несущих поверхностей. С ростом скорости раскачивающие силы растут и при скорости, называемой критической скоростью флаттера, происходит разрушение конструкции.

Радикальным средством устранения данного вида флаттера является установка в носовой части рулей и элеронов балансировочных грузов с целью перемещения их центра масс вперед.

100-процентная весовая балансировка рулей, при которой центр масс располагается на оси вращения руля, обеспечивает полное устранение причины возникновения и развития флаттера.

См. также

Ссылки

dic.academic.ru

Продольное управление ЛА. Стабилизатор и руль высоты


⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

На современном ЛА в канале продольного управления используются переставной стабилизатор и руль высоты (РВ).

Переставной стабилизатор является составной частью горизонтального оперения самолёта. Он состоит из правой и левой секций, соединенных между собой. Управление стабилизатором обеспечивает балансировку самолёта в полёте по продольному каналу путем перестановки стабилизатора на заданные балансировочные углы. При этом руль высоты удерживается в положении близком к нейтральному. Стабилизатор (совместно с рулём высоты) предназначен для обеспечения продольной устойчивости и управляемости самолёта.

Управление переставным стабилизатором осуществляется на этапах взлёта, крейсерского полёта и посадки. Перестановка стабилизатора может осуществляться автоматически или вручную. В зависимости от режима полёта и положения устройств механизации крыла скорость перестановки стабилизатора различная. При выпущенных устройствах механизации крыла обычно скорость перестановки стабилизатора – максимальная.

Управление переставным стабилизатором

На современных ЛА в качестве исполнительного механизма управления переставным стабилизатором обычно используется винтовой механизм, приводимый в движение либо от электрической системы ЛА, либо от гидравлической. Так как в настоящем курсе мы рассматриваем гидромеханические системы, то в дальнейшем будем рассматривать лишь те конструкции, в которых источником энергии является ГС ЛА.

В качестве примера рассмотрим систему управления переставным стабилизатором самолета Ил-86.

Винтовой механизм (см.Рис.1.30) предназначен для отклонения стабилизатора и фиксации его в заданном положении. Механизм изменяет угол установки стабилизатора, поднимая или опуская узел, закрепленный на его переднем лонжероне, и тем самым отклоняя стабилизатор относительно оси вращения, расположенной в районе заднего лонжерона. Винтовой механизм состоит их ходового винта, верхнего и нижнего приводов (блоков гидромоторов с тормозом, редуктора и блока концевых выключателей), верхнего и нижнего карданных подвесов.

 

Рис.1.30

 

Ходовой винт представляет собой полый стержень с наружной трапецеидальной резьбой. Для увеличения надежности внутрь винта установлен стяжной стержень (дублер). При разрушении одного стержня второй полностью несет всю нагрузку. На обоих концах винта установлены механические упоры. На нижней части винта закреплены два двуплечих рычага с роликами на концах, которые при движении винта вверх-вниз перемещаются по двум неподвижным направляющим и не позволяют винту вращаться.

Управление рулем высоты

Управление самолетом в продольной плоскости, помимо управляемого (переставного) стабилизатора, осуществляется рулем высоты, расположенным на задней кромке стабилизатора. РВ, например, у самолета Ил-76 отклоняется вверх на 21° и вниз на 15°. Проводка управления РВ жесткая, выполнена двумя ветвями, разнесенными по бортам. Управление РВ осуществляется с помощью двух штурвальных колонок на местах летчиков, а также с помощью двух рулевых машин (РМ) автопилота, подключенных к ветвям проводки управления РВ. Ветвь проводки от левой штурвальной колонки проложена по левому борту и присоединена к левой секции РВ, а от правой штурвальной колонки - по правому борту и присоединена к правой секции РВ. В отсеке между шпангоутами 76-78 расположены три автономные рулевые машины (АРМ), из них две АРМ установлены в левой ветви проводки, а одна АРМ - в правой. В связи с тем, что бустеры АРМ работают по необратимой схеме, имеются левое и правое загрузочные устройства (ЗУ), расположенные под полом кабины летчиков, причем каждое ЗУ создает половину требуемой загрузки штурвальных колонок. В обычных условиях работают все три АРМ. Обе ветви проводки управления РВ соединены между собой элементами жесткой связи в районе установки штурвалов, а также в районе установки АРМ (за АРМ и до АРМ). В аварийной обстановке ветви проводок управления РВ могут быть рассоединены с помощью пиромеханизмов. Положение РВ определяется по индикатору, расположенному на приборной доске левого летчика. Таким образом, принципиальная особенность самолета Ил-76 заключается в том, что система управления не является функциональной подсистемой ГС, а источником энергии является автономный гидравлический привод в виде АРМ. Рассмотрим его конструкцию подробнее.

Автономная рулевая машина (APМ) является следящим гидроприводом с индивидуальным источником питания автономного типа. Рассмотрим конструкцию и работу АРМ на примере АРМ-62 самолета Ил-76. Гидропривод входит в систему управления самолетом и предназначен для перемещения основных поверхностей управления.

АРМ (см.Рис.1.31) конструктивно представляет собой единый агрегат, смонтированный из блоков:

-блок бака;

-рулевой механизм;

-насосная станция;

-система рычагов и качалок и др.

Распределитель с плоским поворотным золотником 9, силовой гидроцилиндр 10 и входной рычаг 1, который связан с золотником посредством тяг и качалок 2,4,6 и с исполнительным штоком посредством тяги 3 и двух качалок образуют бустер.

Электромеханический преобразователь (поляризованное реле) 22, золотник демпфера 27, дроссели 25, сопла 23, редукционный клапан 26, цилиндр демпфера 28 и датчик обратной связи 24 образуют рулевую машину демпфера.

Бустер и рулевая машина демпфера подсоединены к источнику гидропитания (насосной станции 19) параллельно и вместе с ним составляют гидропривод с замкнутой и закрытой циркуляцией гидрожидкости и дроссельным регулированием.

В блок бака входят бак 12, гидрокомпенсатор 15, зарядный клапан 14, клапан стравливания 13, предохранительный клапан слива 18, приемники электротермометров сопротивления 17 и узел реле давления 20.

Бак 12 является резервуаром гидросистемы АРМ. Гидрокомпенсатор 15, помещенный внутри бака, поддерживает начальное давление на входе в насосную станцию, компенсирует температурные изменения объема жидкости и сглаживает колебания давления в гидросистеме АРМ. Он представляет собой оболочку из эластичной маслостойкой резины, в которой находится сжатый азот. Предохранительный клапан слива 18 ограничивает максимальное давление жидкости в баке.

Для распределения рабочей жидкости в полости гидроцилиндра служит распределитель, в состав которого входит плоский поворотный золотник 9. Золотник поворачивается в полости, образованной распределительной втулкой, опорным кольцом и опорной пятой, с помощью центральной оси. Золотник посредством центральной оси, качалки, тяги и дифференциальной качалки шарнирно соединен с входным рычагом 1, перемещения которого преобразуются в угловые повороты золотника.

Основными элементами узла поляризованного реле 22 являются кронштейн, реле, рычаг, контактная колодка и вилка ШР. Рычаг служит заслонкой гидроусилителя типа сопло-заслонка и крепится на оси реле. Электромагнитное поляризованное реле преобразует ток управления в пропорциональные ему отклонения заслонки гидроусилителя демпфера.

Насосная станция состоит из аксиально-плунжерного насоса переменной производительности и приводного электродвигателя переменного тока. Насос переменной производительности выполняет также функцию регулирующего элемента системы и создает такую мощность, которая требуется для преодоления шарнирного момента. Насосная станция крепится к стенке бака резьбовыми шпильками. Входной канал насоса соединяется с внутренним каналом в корпусе бака.

 

 

 


Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *