Органы продольного управления

В качестве органов продольного управления магистральных самолетов со стреловидными крыльями, имеющими мощную взлетно — посадочную механизацию, может быть использован переставной ста­билизатор с рулем высоты. В ряде случаев на транспортных само­летах используется неподвижный стабилизатор с рулем высоты. Переставной стабилизатор может быть трехпозиционным — взлетное, посадочное, полетное положение, а также многопозиционным. В этом случае балансировка самолета осуществляется переставным стабилизатором, а руль высоты используется для управления. При этом площадь горизонтального оперения может быть уменьшена, меньше могут быть и потери аэродинамического качества на балансировку.

Рис.5.1 Зависимость коэффициента момента тангажа от угла атаки при различных углах отклонения стаби­лизатора и закрылков

Из представленной на рис. 5.1 зависимости Wz=/(a) видно, что отклонение закрылков в посадочное положение приводит к существенному увеличению пикирующего момента, который наиболее оптимальным способом может быть сбалансирован переставным стабилизатором с рулем высоты. Как можно видеть из рис. 5.2, где представлена поляра горизонтального оперения при изменении угла отклонения стабилизатора и неотклоненном руле 0) и при

фиксированном положении стабилизатора и отклонении руля ст=0), поляра при 8 в=0 имеет гораздо более благоприятный характер.

Условия работы горизонтального оперения существенно зависят от режимов полета и положения взлетно-посадочной механизации. На рис. 5.3 в качестве примера представлена зависимость угла скоса в области горизонтального оперения и угла атаки горизонтального оперения от угла атаки крыла при крейсерской, взлетной и посадочной

конфигурации. Видно, что в крейсерской конфигурации углы атаки горизонтального оперения сравнительно невелики и оперение работает в благоприятных условиях. При отклонении механизации крыла во взлетное и посадочное положение углы скоса увеличиваются, что в сочетании с отрицательными углами отклонения стабилизатора для балансировки (в данном примере <р ст=~6,5° Ч — -7°) углы атаки горизонтального оперения при малых углах атаки крыла могут достигать а г. о=="8оЧ—10о. В ряде случаев, для других компоновок, эти углы атаки могут достигать и больших величин. Ниже будут рассмотрены мероприятия, обеспечивающие, где зто нужно, увеличение несущих способностей горизонтального оперения на больших отрицательных углах атаки.

Хг. о—30°при фиксированном удлинении практически не влияет на его несущие свойства и лишь при больших углах стреловидности производная начинает уменьшаться. Увеличение удлинения

весьма существенно влияет на подъемную силу горизонтального оперения. Так, например, увеличение удлинения с А = 2 до А = 4 приводит к увеличению С%™о в 1.4 раза. С увеличением удлинения интенсивность роста Су™ по А уменьшается.

Рис.5.4. Зависимость СЙ:8 в функции А го и х пк

Влияние сжимаемости на эффективность горизонтального оперения существенным образом зависит от его стреловидности. Увеличение числа М сопровождается некоторым ростом производной СЙл, при этом чем меньше угол стреловидности горизонтального оперения, тем раньше по числам М начинается этот рост (рис.5.5). Начиная с числа М, при котором на оперении развивается интенсивный волновой кризис, происходит резкое уменьшение несущих свойств г. о. Чем больше угол стреловидности, тем позднее по числам М происходит это падение СЙ5. Нужно заметить, что в приведенном примере из-за конструктивных соображений при увеличении стреловидности уменьшается удлинение оперения. Аэродинамический фокус горизонтального оперения при критических числах М смещается назад. Чем больше стреловидность, тем позже по числам М происходит смещение фокуса (рис.5.5).

Начало роста лобового сопротивления горизонтального оперения по числам М зависит от относительной толщины профиля и угла стреловидности оперения. На рис.5.6 показано изменение лобового сопротивления горизонтального нестреловидного оперения,

. скомпонованного из симметричных профилей С — 11 с относительной толщиной 9% и 13%, и стреловидного оперения х г.0=35° с относительной толщиной с = 12%. Видно, что если на нестреловидном оперении резкий рост сопротивления при относительной толщине оперения 13% начинается уже с М=0,75, то при толщине 9% этот рост начинается при М = 0,83, а у стреловидного оперения до М= 0,9 “стенки” в росте сопротивления не наблюдается.

Зависимость продольного момента от угла отклонения стаби­лизатора и от угла отклонения руля высоты носит линейный характер в широком диапазоне углов отклонения (рис.5.7).

Для повышения эффективности горизонтального оперения с рулем при отклонении на отрицательные углы могут быть использованы профили с отрицательной кривизной или горизонтальное оперение с отогнутым вверх носиком. Из рис.5.8 видно, что отклонение носика вверх приводит к заметному увеличению эффективности оперения при отрицательных углах атаки горизонтального оперения. Естественно, что при больших положительных а г. о эффективность г. о. уменьшается.

При заметной несимметрии профиля горизонтального оперения необходимо проверить характеристики самолета на крейсерских режимах полета во избежание дополнительного сопротивления от несимметрии профиля г. о.

Характеристики шарнирных моментов рулевых поверхностей будут рассмотрены ниже в разделе органов поперечного управления и являются общими для рулей высоты, направления и элеронов.