Элевон - Elevon

Элевоны на задней кромке крыла используются для управления по тангажу и крену. Вверху: на F-102A Delta Dagger 1953 года, раннее использование. Внизу: на F-117A Nighthawk 1981 года выпуска.

Элевоны или тайлероны - это поверхности управления самолетом, которые сочетают в себе функции руля высоты (используется для управления тангажем ) и элерона (используется для управления креном), отсюда и название. Они часто используются на бесхвостых самолетах, таких как летающие крылья . Элевон, который не является частью основного крыла, а вместо этого представляет собой отдельную поверхность хвостового оперения, является стабилизатором (но стабилизаторы также используются только для управления по тангажу, без функции крена, как на самолетах серии Piper Cherokee).

Элевоны устанавливаются с каждой стороны самолета на задней кромке крыла. При движении в одном и том же направлении (вверх или вниз) к планеру будет приложена сила тангажа (нос вверх или нос вниз). При дифференциальном перемещении (один вверх, другой вниз) они вызывают приложение силы качения. Эти силы могут быть приложены одновременно путем соответствующего позиционирования элевонов, например, элевоны одного крыла полностью опущены, а элевоны другого крыла - частично опущены.

Самолет с элевонами управляется так, как если бы пилот все еще имел в своем распоряжении отдельные поверхности элеронов и руля высоты, управляемые штангой или ручкой. Входы двух элементов управления смешиваются механически или электронно, чтобы обеспечить соответствующее положение для каждого элевона.

Приложения

Оперативный самолет

Avro Vulcan XH558 взлетает на авиасалоне в Фарнборо в 2008 году

Одним из первых оперативных самолетов , чтобы использовать элевоны был Avro Vulcan , стратегический бомбардировщик , эксплуатируемый Royal Air Force «s V-силой . Первоначальный производственный вариант Vulcan, обозначенный как B.1 , не имел никаких элевонов; вместо этого он использовал расположение четырех внутренних рулей высоты и четырех внешних элеронов вдоль треугольного крыла для управления полетом. Vulcan получил элевоны на своем значительно переработанном втором варианте, B.2 ' ; все рули высоты и элероны были удалены в пользу восьми элевонов. При полете на малых скоростях элевоны работали в тесном взаимодействии с шестью трехпозиционными воздушными тормозами с электрическим приводом .

Еще одним ранним самолетом, использующим элевоны, был Convair F-102 Delta Dagger , перехватчик, эксплуатируемый ВВС США . Через несколько лет после появления F-102 компания Convair построила B-58 Hustler , ранний сверхзвуковой бомбардировщик, который также был оснащен элевонами.

Первый полет Concorde 001 в 1969 году

Возможно, самым культовым самолетом, оснащенным элевонами, был Aérospatiale / BAC Concorde , британо-французский сверхзвуковой пассажирский авиалайнер . В дополнение к требованию сохранять точное управление направлением полета при полете на сверхзвуковых скоростях, конструкторы также столкнулись с необходимостью надлежащего устранения значительных сил, которые прикладывались к самолету во время кренов и поворотов, что приводило к скручиванию и деформациям конструкции самолета. Решение, примененное для обеих этих проблем, заключалось в управлении элевонами; в частности, при изменении скорости самолета активное соотношение между внутренним и внешним элевонами было значительно отрегулировано. Только самые внутренние элевоны, которые прикреплены к самой жесткой части крыльев, будут активны, пока «Конкорд» летает на высоких скоростях.

Space Shuttle Orbiter был убран с элевонов, хотя они будут функционировать только во время полета в атмосфере, которые могут быть обнаружены во время контролируемого спуска спины транспортного средства на Землю. Всего к задним краям его треугольного крыла было прикреплено четыре элевона . Во время полета за пределами атмосферы управление ориентацией шаттла вместо этого обеспечивалось системой управления реакцией (RCS), которая состояла из 44 компактных жидкостных ракетных двигателей, управляемых через сложную систему дистанционного управления полетом .

Northrop Grumman B-2 Spirit , большое летающее крыло управляется ВВС США в качестве стратегического стелса бомбардировщика , также используются элевоны в системе управления. Компания Northrop решила управлять самолетом с помощью комбинации раздельных тормозов- рулей и дифференциальной тяги после оценки различных средств управления по курсу с минимальным нарушением радиолокационного профиля самолета. По задней кромке крыла расположены четыре пары рулей; в то время как большинство поверхностей используется на протяжении всего диапазона полета самолета, внутренние элевоны обычно применяются только при полете на малых скоростях, например, при заходе на посадку. Чтобы избежать потенциального контактного повреждения во время взлета и обеспечить наклон носом вниз, все элевоны остаются опущенными во время взлета до тех пор, пока не будет достигнута достаточно высокая воздушная скорость. Летные поверхности В-2, автоматически регулируется и переставлять без пилотного ввода , чтобы сделать эти изменения , которые командуют комплекс квадруплексной компьютерного управления самолетом летать по проводам системы управления полетом , с тем чтобы противодействовать внутреннюю нестабильность летающей конфигурации крыла .

Исследовательские программы

X-53 Active Aeroelastic Wing в полете

Существует несколько технологических исследований и разработок, направленных на интеграцию функций систем управления полетом самолета, таких как элероны, рули высоты, элевоны и закрылки, в крылья для выполнения аэродинамических целей с преимуществами меньшего количества: массы, стоимости, сопротивления, инерции (для более быстрого и сильного отклик управления), сложность (механически проще, меньше движущихся частей или поверхностей, меньше обслуживания) и поперечное сечение радара для скрытности . Однако главный недостаток состоит в том, что, когда элевоны движутся вверх синхронно для увеличения тангажа самолета, создавая дополнительную подъемную силу, они уменьшают развал или кривизну крыла вниз. Изгиб желателен при создании большой подъемной силы, поэтому элевоны снижают максимальную подъемную силу и эффективность крыла. Они могут быть использованы во многих беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и истребителях шестого поколения . Два многообещающих подхода - это гибкие крылья и флюидика.

В гибких крыльях большая часть или вся поверхность крыла может изменять форму в полете, отклоняя воздушный поток. X-53 Активный Аэроупругое Wing является НАСА усилия. Adaptive Compliant Wing является военным и коммерческим усилием.

В гидросистеме силы в транспортных средствах возникают через управление циркуляцией, в котором более крупные более сложные механические части заменяются более простыми жидкостными системами меньшего размера (щели, которые испускают потоки воздуха), где большие силы в жидкостях отклоняются меньшими струями или потоками жидкости с перерывами, чтобы изменить направление транспортных средств. При таком использовании Fluidics обещает меньшую массу, затраты (до 50% меньше), очень низкие инерцию и время отклика, а также простоту.

Смотрите также

Рекомендации

Цитаты

Библиография

  • Чудоба, Бернд (2001), Стабильность и управление традиционными и нетрадиционными конфигурациями самолетов: общий подход , Стаутон, Висконсин: Книги по запросу, ISBN 978-3-83112-982-9
  • Оуэн, Кеннет (2001). Конкорд: История сверхзвукового пионера . Лондон: Музей науки. ISBN 978-1-900747-42-4.
  • Мойр, Ян; Сибридж, Аллан Г. (2008), Авиационные системы: интеграция механических, электрических и авионических подсистем , Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-4700-5996-8
  • Sweetman, Билл. «Внутри бомбардировщика-невидимки». Zenith Imprint, 1999. ISBN  1610606892 .
  • Руководство для экипажа Vulcan B.Mk.2 (AP101B-1902-15). Лондон: Министерство авиации, 1984.