3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что за двигатель в хвосте самолета

Что за двигатель в хвосте самолета

Краткое техническое описание самолета У-2 (По-2)

Самолет У-2 представлял собой одностоечный биплан. Конструкция планера, в основном, деревянная, из сосны и фанеры, с полотняной обшивкой. Узлы — из нелегированной стали. Стойки коробки крыльев первоначально были дюралевыми каплевидного сечения. Затем их изготавливали из стальных труб круглого сечения с примотанными к ним лентой на клее деревянными обтекателями. Ленты расчалок — стальные профилированные.

Фюзеляж состоял из двух частей — задней и передней, соединенных между собой при помощи двух верхних и двух нижних узлов разъема по лонжеронам фюзеляжа. Передняя часть фюзеляжа частично расчалена в верхней горизонтальной плоскости и полностью — в нижней. Задняя часть фюзеляжа полностью расчалена и обтянута полотном. Расчалки — 3-мм проволока. В передней части устанавливалось 6 рам (шпангоутов), Обшивка (кроме вырезов под кабины) — из 2-мм фанеры. Большая часть верха задней части фюзеляжа закрывалась легкосъемным гаргротом на стяжных замках, что давало возможность производить осмотр ее внутреннего объема. Кабины летчика-инструктора и ученика — открытые, с ветровыми козырьками из плексигласа. Сиденья изготавливались из гнутых стальных труб, сваренных между собой. Для регулировки сидений по высоте имелся подъемный рычаг и амортизатор из шнуровой резины толщиной 10 мм. Сиденье второй кабины -откидное, что облегчало работу в ней, особенно при аэрофотосъемке. Фотоаппарат АФА 1-Б, применявшийся на военных вариантах У-2, крепился на нижних лонжеронах фюзеляжа, для него в полу второй кабины было сделано окно.

Крылья — двухлонжеронные, профиль — ЦАГИ-541 с относительной толщиной 8,1% и прямой нижней поверхностью. Верхнее и нижнее крыло стыковались между собой системой стоек и расчалок. Верхние и нижние полукрылья самолета имели одинаковый размах и площадь. Однако размахи верхнего и нижнего крыла различались, поскольку нижние полукрылья стыковались с фюзеляжем (его ширина 754 мм), а верхние -с центропланом (размах 1500 мм). Силовой набор крыльев и центроплана состоял из коробчатых лонжеронов и нервюр с фанерными стенками и рейками-полками, прикрепленными к стенкам на гвоздях и казеиновом клее. Для улучшения обзора вверх центроплан имел вырез по задней кромке. При установке дополнительного топливного бака вырез отсутствовал, а сам центроплан имел более выпуклый профиль.

Оперение. Киль неподвижно укреплялся на хвостовой части фюзеляжа и состоял из заднего бруса (лонжерона), продольного стрингера, концевой дужки, узлов крепления и обшивки. На машинах с увеличенными габаритами фюзеляжа (лимузинах и т.п.), а также поплавковых, киль часто имел увеличенную площадь. Руль направления шарнирно крепился к килю, в верхней части имел аэродинамическую компенсацию. Конструктивно руль направления состоял из лонжерона, шести нервюр и обода (дужки). Обшивка — перкалевая. На лонжероне устанавливались малый и большой рычаг управления. Стабилизатор крепился к фюзеляжу с помощью узлов и подкосов. Угол его установки мог меняться на земле перестановкой заднего вильчатого болта на гребенке лонжерона киля. Конструкция стабилизатора — двухлонжеронная, с семью нервюрами, концевой дужкой и расчалками из проволоки. Рули высоты шарнирно крепились к стабилизатору на трех опорах, состояли из лонжерона, шести нормальных и двух косых нервюр, обшивались перкалью. Рули высоты сверху и снизу имели кабанчики тяг управления.

Шасси — трехопорное, с двумя основными колесами и костылем в хвосте самолета. Основные опоры имели передние и задние подкосы, ось и ленточные расчалки. Задние подкосы -с амортизацией. Состояли из телескопических труб с траверсами, на которые наматывался 13-мм резиновый шнур (по 16 м на каждый подкос). Колеса вначале были спицевые размером 700×100(700×120) мм. Позднее устанавливались дисковые колеса размером 700×150 мм. Костыль — ясеневый, с металлической пятой, управляемый совместно с рулем направления. На У-2ШС устанавливались тормозные колеса и резиновый ролик на костыле. Зимой на самолете устанавливалось лыжное шасси. Главные лыжи деревянной конструкции, с бортовой окантовкой из листового дюраля. Кабан лыжи — сварной из стальных труб. Размеры основных лыж — 2200x334x264 мм, хвостовой — 500×204 мм.

Силовая установка. На самолеты У-2 (По-2) устанавливался звездообразный двигатель воздушного охлаждения М-11(М-11ДиМ-11К на более поздних модификациях) и деревянный воздушный аинт диаметром 2400 мм с шагом 1524 мм. Бензобак (емкость 126 л) размещался перед кабиной летчика, маслобак (емкость 11 л) — за первой рамой фюзеляжа, непосредственно за двигателем. На модификациях самолета, на которых кабина летчика сдвигалась вперед на 750 мм, емкость фюзеляжного бензобака уменьшалась, при этом устанавливался дополнительный бензобак в центроплане. Моторама двигателя вначале выполнялась в виде кольца из стального листа толщиной 4 мм и стержней из стальных труб с вильчатыми наконечниками. С 1931 г. моторама полностью изготовлялась сварной из стальных труб. Моторама закрывалась капотом, который состоял из четырех отдельных стенок, закреп-

ленных на петлях по задним кромкам, и стяжным тросом с пружиной и замком вокруг кольца. Верхняя крышка капота имела вырез для заливной горловины маслобака. На первых машинах весь картер двигателя также закрывался капотом, в поток выступали только головки цилиндров. Однако на серийных экземплярах весь двигатель оставался открытым. Иногда, чаще всего зимой, его картер закрывался небольшим передним упрощенным капотом.

Управление — тросовое, на прямых участках проволочное. На санитарных машинах, лимузинах и некоторых других управление было одинарным (только из передней кабины), при этом большая часть проводки управления находилась а фюзеляже. На модификациях У-2ШС и У-2М в системе управления использовались ролики с шарикоподшипниками.

Оборудование. Самолет У-2 имел простейшее пилотаж -но-навигационное оборудование. На некоторых модификациях — У-2ВС, У-2НАК, У-2ГМ, У-2ШС, У-2М и др. — оно было несколько расширенного состава в зависимости от назначения самолета. Электрооборудование также было выполнено в минимально необходимой комплектации и состояло из: аккумулятора, реостатов, распределительной коробки, щитка управления, подогрева трубки Пито, ламп подсвета приборов и аэронавигационных огней. Все электрооборудование имело рабочее напряжение 12 В.

Окраска. Крылья, фюзеляж и оперение самолета покрывались эмалитом и окрашивались. Окраска самолетов была самой разнообразной. Наиболее распространенной следует считать защитную, обычную для советских ВВС: зеленую сверху и бледно-голубую снизу. В военный период на самолеты часто наносили камуфляжную окраску.

Летно-технические характеристики У-2 (эталон 1936 г.)

Размах крыла 11,4 м

Длина самолета 8,17 м

Площадь верхнего крыла с элеронами 17,7 м2

Площадь нижнего крыла с элеронами 15,45 мг

Площадь элеронов (суммарная) 4,3 мг

Площадь центроплана 2,25 мг

Площадь горизонтального оперения с РВ 5,05 мг

Площадь РВ (суммарная) 2,15 мг

Площадь вертикального оперения 1,67 м*

Площадь РН 1,33 мг

Установочный угол стабилизатора +3*25′ — -2*10′

Углы отклонения РВ 28′ вверх, 13я вниз

Углы отклонения РН 20* (влево-вправо)

Углы отклонения элеронов 23° вверх, 22° вниз

Взлетная масса 912 кг Масса пустого с несъемным оборудованием 655 кг

Масса полезной нагрузки 257 кг

Масса экипажа с парашютами 176 кг

Масса бензина +масла 171 + 10 кг

Фюзеляж с килем и моторамой 82,1 кг

Ручное управление 4,68 кг

Ножное управление 6,042 кг

Нижнее крыло с элеронами 90,6 кг

Верхнее крыло с элеронами 89,0 кг

Центроплан 13,65 кг

Элероны (4 шт.) 12,8 кг

Стабилизатор 12,8кг Руль высоты 8,1 кг

Руль направления 5,3 кг

Шасси с костылем 43,0 кг

Мотор М-11 165 кг

Капот двигателя 4,4 кг Центровка:

— пустого 28,3% САХ

— при макс. взл. массе 30,2% САХ

— мощность номинальная (1600 об/мин) 100 л.с.

— мощность максимальная (1700 об/мин) 110 л.с.

— степень сжатия 5

— расход топлива 0,25 кг/л.с. ч

— часовой расход топлива* 20 кг (23 кг зимой)

— часовой расход масла* 2 кг

Макс, скорость у земли (п= 1600 об/мин) 152,5 км/ч

Макс, скорость h=3000 м (п=1670 об/мин) 138,5 км/ч

Эксплуатационная скорость п=1000 м (п=1400 об/мин) 152,5 км/ч

Посадочная скорость 65-70 км/ч

Практический потолок 4350 м

* При работе двигателя на режиме полной мощности

Как самолет поворачивает и тормозит в воздухе и при чем здесь крыло?

После того, как самолет отрывается от земли, он теряет все привычные нашему взгляду точки опоры и ему приходится полагаться только на свою скорость, за счет которой давление воздуха под крылом удается поддерживать выше, чем над крылом. В таких условиях все привычные способы маневрирования оказываются бесполезными, да и степеней свободы у самолета гораздо больше, нежели прямо, влево, вправо и назад. Как ему удается осуществлять маневрирование в воздухе, при чем с высокой точностью, ну и самое интересное: как можно разогнаться в воздухе довольно ясно, для этого есть несколько реактивных или винтовых двигателей, а как затормозить, особенно если самолет идет на снижение и при чем здесь крыло? На самом деле это не такая простая задача, учитывая что во время снижения самолета его скорость постоянно возрастет за счет действия ускорения свободного падения. Об этом поговорим в данном материале, доступно и просто. Приятного чтения!

Подъемная сила

На самом деле всем известно, что самолет удерживается в воздухе благодаря крыльям. За счет специального профиля и большой площади крыла, при увеличении скорости самолета поток воздуха «изгибается», встречая сопротивление наклоненного крыла, и давление воздуха под крылом значительно возрастает, а над крылом остается прежним, за счет чего самолет взмывает ввысь, курсируя по воздуху словно над водной гладью. Эта разница давлений и называется подъемной силой, которая зависит от угла атаки крыла (непосредственный угол наклона плоскости крыла навстречу воздушному потоку) и скорости потока воздуха (или крыла относительно воздушных масс — всякое движение относительно, мы это помним).

Подытожим: подъемной силой можно манипулировать изменяя два параметра: скорость и угол атаки. Подъемная сила названа таковой потому, что она направлена вверх от земли в небо, но на самом деле отклоняя любую плоскость в воздушном потоке можно создать разницу давлений между сторонами этой плоскости, соответственно будет возникать некая сила, направленная от стороны с большим давлением в сторону меньшего, причем плоскость может располагаться в любом положении, главное чтобы она находилась в набегающим воздушном потоке.

Читать еще:  Чем промыть систему отопления двигателя

Плоскости крыла

Самолет имеет много степеней свободы, и за самые важные отвечает крыло: набор высоты и снижение, повороты, торможение, повышение подъемной силы при снижении скорости перед посадкой. Ну с высотой все понятно — в зависимости от угла атаки (который регулирует «хвостовое оперение» — руль высоты, наклоняя самолет либо носом вверх, либо вниз) подъемная сила либо возрастает, либо наоборот падает, а если она принимает отрицательные значения, то есть давление над крылом становится выше чем под крылом, самолет снижается. А как быть с поворотами и торможением?

Для этих целей служат другие управляющие плоскости, которые носят названия: элероны, спойлеры, интерцепторы, закрылки и предкрылки. Для того, чтобы самолет осуществил поворот в какую-либо сторону пилот отклоняет штурвал словно руль автомобиля, и на крыльях в соответствующие стороны отклоняются элероны.

Элероны: повороты вправо-влево

Элероны на каждом крыле работают одновременно в противоположных направлениях: если на правом крыле элерон отклоняется вверх, то на левом крыле элерон отклоняется вниз, на одинаковое количество градусов. В этом случае на правом крыле элерон станет «препятствием» воздушному потоку над крылом, точнее над самым краем крыла, значит давление над элероном будет возрастать и появится сила, толкающая край крыла вниз. Поскольку на противоположном крыле в данный момент будет происходить тот же процесс только в обратном направлении, получится вращающий момент: законцовка одного крыла движется вниз, а другого крыла вверх, и самолет наклоняется. Из-за профиля крыла в момент возникновения крена самолет начинает поворачивать в сторону крыла, направленного вниз к земле.

Интерцепторы и спойлеры: торможение самолета

Довольно часто пилотам приходится выдерживать жесткий скоростной режим, например во время кружения в зоне посадки крупных аэропортов, когда авиадиспетчер директивно каждому воздушному судну в зоне его ответственности выдает указания: на какой высоте лететь и с какой скоростью.

Если во время горизонтального полета выдерживать скорость не сложно так как она напрямую зависит от заданной мощности силовых установок, то во время снижения скорость как правило возрастает, а если снизиться нужно быстро (такое бывает в зажатых зонах посадки крупных аэропортов) то вертикальная скорость так или иначе перейдет в горизонтальную, и возникает потребность в воздушном тормозе.

Роль воздушного тормоза в небе на крупных воздушных судах играют интерцепторы — отклоняемые только вверх плоскости, расположенные на верхней стороне крыла. Открываясь на заданный угол интерцепторы создают сопротивление воздушному потоку, и, как мы уже знаем, возникает зона повышения давления воздуха и вместе с ней сила, направленная вниз и в противоположном направлении. Поскольку площадь крыла намного больше площади интерцепторов вектор силы, направленный вниз, на высокой скорости не играет особой роли, зато тормозящий эффект проявляется неплохо.

Сразу после посадки как правило открываются на максимальный угол все панели интерцепторов и дополнительные панели, которые называют спойлерами. Знакомое жителям интернета название — спойлер, в авиации так и обозначает — воздушный тормоз. Его действие во время посадки самолета на взлетную полосу, когда скорость самолета небольшая, связано как раз с прижимной силой — крыло прижимается к земле препятствуя эффекту подскока (на профессиональном языке есть термин — «козление»).

Закрылки: значительное повышение несущей способности крыла

Взлетная скорость крупного гражданского самолета составляет более 225 км/ч, но стоит учитывать, что угол атаки на взлете высок и двигатели работают в самом мощном взлетном режиме, придавая воздушному судну постоянное ускорение. Стабильный полет выполняется на скоростях, близких к 300 — 350 км/ч. Посадка на такой высокой скорости является очень рискованной, так что авиаконструкторам пришлось идти на всякие хитрости.

Полностью выпущенные закрылки

Одной из хитростей стало изобретение закрылков — это самые масштабные плоскости, которые продолжают крыло под значительным углом, и сильно увеличивающие площадь крыла, а значит и подъемную силу. Поскольку закрылки продолжают крыло под значительным углом, они создают большое сопротивление воздушному потоку, так что двигателям приходится работать на более мощных режимах при активации закрылков. Та сила, которая возникает от сопротивления воздушному потоку, направлена вверх, а значит увеличенная тяга двигателей приводит не к разгону самолета, а к увеличению подъемной силы.

Закрылки позволяют самолету уверенно держаться «на крыле» на меньших скоростях, но с увеличенной тягой двигателей. Таким образом, с полностью выпущенными закрылками, современный гражданский самолет может уменьшить скорость посадки с 300 до 180 км/ч.

Предкрылки: предотвращают «срыв потока»

Посмотрите на схему «оперения» самолета, предкрылки расположены на переднем крае крыльев по всей их длине.

Предкрылки отклоняются чуть вперед и вниз, таким образом изменяя геометрию крыла. Все дело в том, что во время взлета и посадки к крыло находится на больших «углах атаки». Чтобы не произошел срыв потока, когда передний край крыла будет создавать слишком сильное сопротивление воздушному потоку, приводя к падению скорости, а вместе с ней и подъемной силы. Выпущенные предкрылки продлевают крыло и занижают его передний край, а на больших углах атаки предкрылок не будет оказывать сильное сопротивление воздушному потоку, позволяя ему «пробегать» над крылом.

Что за двигатель в хвосте самолета

Продольная устойчивость самолета применительно к авиамоделям

Эта статья содержит в сжатом виде опыт автора по устойчивости и управляемости построенных им реальных самолётов и авиамоделей.

Не всю информацию по устойчивости и управляемости самолётов можно почерпнуть в книгах и учебниках. Почти все описания методов оценки устойчивости быстро уходят в глубины дифференциальных уравнений и становятся непонятны простому читателю. В то же время сущность динамических процессов, проходящих при полёте самолёта, весьма проста. Зная суть, Вы без труда сможете спроектировать свой самолёт без навороченных расчетов и довести его до совершенства лётными испытаниями.

Управляемая модель самолёта, несмотря на внешнее сходство, отличается от настоящего самолёта, что некоторые вещи весьма упрощает, хотя и слегка усложняет другие.
— На настоящем самолёте лётчик имеет полное право бросать штурвал в полёте. При этом аэродинамические рули начинают болтаться вдоль потока, перестают создавать подъёмную силу, и устойчивость самолёта сильно падает. У модели рулевые машинки всегда активны и держат рули, поэтому проблема брошенного штурвала не стоит.
— Настоящие самолёты имеют сравнительно малую тягу двигателя по сравнению с моделью. Далеко не каждый настоящий самолёт имеет максимальную тягу больше половины своего веса, тогда как почти у каждой модели тяга больше веса. Из-за этого влияние работы силовой установки на устойчивость у модели существенно больше.
— Моменты инерции у моделей во много раз меньше. Это ускоряет раскачку самолёта, требуя повышенного внимания, и иногда требует более передней центровки.
— У радиопилота обычно нет аэродинамических приборов, поэтому ему сложнее следить за скоростью.
— Модель предоставляет во много раз больше свободы для эксперимента. Цена недели работы по ремонту, или даже цена всей модели, неизмеримо меньше цены жизни пилота, если конструктор вдруг ошибается с центром тяжести или размером хвоста.

КЛАССИФИКАЦИЯ УСТОЙЧИВОСТИ
Самолёт может быть устойчив или неустойчив в своём продольном движении (вверх-вниз) или в боковом движении (вправо-влево). Эти движения легко отделить друг от друга и рассматривать отдельно. Кроме положения центра тяжести (центровки), на продольную устойчивость самолёта влияет в основном его вид сверху, а на боковую – вид сбоку и поперечное V крыла. Эта статья касается продольной устойчивости и поперечную пока не затрагивает.
В свою очередь продольную устойчивость делят на устойчивость по перегрузке и скорости, об этом смотрите чуть ниже.

УСТОЙЧИВОСТЬ ПО ПЕРЕГРУЗКЕ

См. п.1 на картинке.
Если самолёт устойчив по перегрузке, после ветикального возмущения — порыва ветра или случайного рывка ручки управления — он быстро возвращается к тому же режиму полёта, который был перед порывом. Простейший пример – стрела, пущенная из лука. Благодаря большому хвосту и большой массе в носу она всегда летит по прямой.
Неустойчивый самолёт после случайного возмущения будет и дальше увеличивать это случайное отклонение. Пустите стрелу задом наперёд – и увидите простейший красноречивый пример. Большая поверхность впереди и центр тяжести сзади вызывают неуправляемые вращения. Рулить неустойчивым самолётом трудно, а в тяжёлых случаях невозможно.

При известном положении центра тяжести, чтобы сделать самолёт устойчивым по перегрузке, достаточно сделать ему большое горизонтальное оперение (ГО).
Онако не все это любят, поскольку не всегда есть резон таскать на хвосте бесполезную поверхность. Кроме этого, большой хвост порой выглядит неуклюже и мешает выполнять некоторые фигуры высшего пилотажа.

Расчет для классической схемы (стабилизатор сзади) приблизительно такой:

Если пустить в полёт вперёд одно крыло само по себе, без фюзеляжа, хвоста и всего остального, расположив центр его тяжести где-то на 1/5 хорды от передней кромки, оно полетит вполне устойчиво. Если начать понемногу смещать центр тяжести назад, то устойчивость потеряется где-то при 1/4 от хорды. Эту точку называют фокусом крыла. Теперь, если к крылу добавлять хвост при том же положении центра тяжести, устойчивость будет снова увеличиваться. От этой точки на четверти хорды и начинают считать нижеприведенную формулу

Ago= (Sgo/S kr)*(Lgo/B)=0.1…0.8
Ago – так называемый статический момент горизонтального оперения. Его вывели аэродинамики в попытках обобщить формулу. Из этой формулы немало исключений и особых случаев, но в общем виде пользоваться можно.
Здесь:
— Lgo – плечо горизонтального оперения, от четверти хорды крыла до четверти хорды ГО
— Skr, Sgo – площади крыла и ГО соответственно
— B – хорда крыла.

Размер ГО в основном диктуется разбегом возможных центровок самолёта (расстоянием между предельно передней и предельно задней центровками при различных вариантах загрузки самолёта), а также максимальными возмущениями, которые самолёт может встретить в полёте. Обычно рекомендуются следующие величины Ago.

— 0.1. 0.2 – довольно маленький хвостик, больше пригоден для планеров без закрылков. Если у Вас впереди тянущий винт большой мощности или центр тяжести может ползать вперед-назад (разные аккумуляторы, например), то лучше всё же прибавить площади или длины хвостовой балки.
— 0.2. 0.4 – более-менее приемлемый хвост для большинства моделей.
— 0.4. 0.6 – большой стабилизатор для особых условий: он может пригодиться, если модель сбрасывает в воздухе что-то такое, что сильно смещает её центр тяжести, или если у неё есть мощные закрылки.
— 0.6 и больше – очень большой хвост. Такого размера могут потребоватть, например, самолеты с поплавками.

Читать еще:  Давление наддува турбины дизельного двигателя мерседес

Особые поправки к устойчивости по перегрузке:

1. На эффективность оперения и, следовательно, его размер, влияют некоторые конструктивные факторы всего самолёта:
— прямо за крылом поток воздуха заторможен, это уменьшает силы, действующие на оперение.
— за крылом, а также в некоторой зоне выше и ниже, поток скошен не в пользу оперения, тоже уменьшая его эффективность.
— С точки зрения скоса и торможения самая невыгодная зона для стабилизатора — чуть ниже крыла. Самая выгодная – на киле. Если стабилизатор вынесен вверх на киль (Т-образное оперение), его площадь можно уменьшить на 15-30 процентов, поскольку он находится вне зоны торможения и почти вне зоны скоса потока.

2. У длинохвостых самолетов величину статического момента можно делать поменьше. Они более устойчивы, поскольку торможение потока в районе хвоста за крылом меньше, и скос потока меньше. Кроме этого, при продольных колебаниях хвост сильнее «машет» вверх-вниз, что увеличивает демпфирование, и модель становится более спокойной. Обычно увеличение длины хвоста вдвое позволяет уменьшить площадь хвоста втрое без заметной потери устойчивости.

3. У бесхвостки или летающего крыла хвоста вообще нет. Можно размещать центр тяжести спереди на 20% хорды крыла.

4. У самолёта с широким фюзеляжем лучше размер горизонтального оперения взять с некоторым запасом. Широкий нос дестабилизирует самолёт.

5. Воздушный винт может уменьшить устойчивость по перегрузке. При косой обдувке он создаёт тягу не только вперёд, но и довольно сильно в ту же сторону, куда отклонилась его ось. Если винт стоит в носу, это ухудшает устойчивость на полном газу.

УСТОЙЧИВОСТЬ ПО СКОРОСТИ

См.п.2 на картинке.
Устойчивость по скорости — способность самолета автоматически возвращаться к первоначальной скорости после горизонтальных возмущений (например, порыва ветра навстречу).
Устойчивость по скорости у самолёта без мотора точно такая же, как устойчивость по перегрузке. Планер, устойчивый по перегрузке, будет всегда устойчив и по скорости. Разница начинается, когда на самолёт ставится мотор, и связана она с тем, что тяга мотора с изменением скорости полёта изменяется по совсем иным законам, чем аэродинамические силы на крыле и стабилизаторе.

Неустойчивость по скорости может выражаться в следующем:
— на очень малых скоростях устойчивость по скорости теряется, так как крыло выходит на срывные режимы, и сопротивление самолета при снижении скорости растет быстрее, чем тяга двигателя. Это так называемый 2-й режим, и если пилот зазевается и не прибавит газу или не даст ручку от себя, то получит штопор.
— У высокопланов типа Цессны-172, особенно с поршневым двигателем с винтом фиксированного шага, временное уменьшение скорости вызывает повышение тяги, а поскольку мотор внизу, это вызывает кабрирующий момент, самолет задирает нос и ещё сильнее тормозится.
— если ГО находится в обдувке винтом и за крылом, то похожий эффект есть даже у низкопланов, но по другой цепочке: ниже скорость — больше тяга и скос потока за крылом — сильнее скошенный обдув ГО — кабрирующий момент — ещё большее торможение.

2-й и 3-й случаи можно вылечить отрицательным выкосом мотора. Для этого мотор нужно наклонить на один-два градуса вниз. Самолёт перестанет задирать нос, так как мотор сам собой создаст дополнительную силу вниз, и проблема разрешится.

В некоторых случаях, например, если самолёт-высокоплан выпускает закрылки, которые обдувает винт, двух градусов может не хватить. Тогда поможет дополнительный миксер с газа на руль высоты, если он есть на Вашем передатчике: сделайте так, чтобы при даче газа руль высоты немного опускался, создавал дополнительное пикирование, и самолёт не задирал нос.

Выкос вниз нужен только самолётам с тянущим винтом, расположенным сравнительно низко. Самолёты с толкающим винтом и высокопланы, у которых моторы стоят высоко над крылом, в выкосе обычно не нуждаются.

Как бы то ни было, изменение скорости — более медленный процесс, чем изменение перегрузки, и самолетами, неустойчивыми по скорости, хотя и неприятно, все же управлять легче, чем неустойчивыми по перегрузке: просто надо не зевать и вовремя поддавать газу или пикировать, чтоб не потерять скорость.

Ещё один способ сделать самолёт устойчивым по скорости – дополнительно загрузить нос. Получив дополнительную устойчивость по перегрузке, самолёт станет устойчивым и по скорости.

СИМПТОМЫ РАЗНОЙ ЦЕНТРОВКИ
1. Передняя центровка: самолёт плохо реагирует на движения ручки вверх-вниз, всё время разгоняется, и его приходится подтягивать ручкой на себя. Оттриммировав самолёт в горизонтальный полёт, Вы видите, что руль высоты сильно отклонен вверх. На малой скорости клюёт носом.
Передняя центровка самолёта обычно не так страшна, как задняя. Но:
— Вам придётся сажать самолёт на большой скорости, так как при малой самолёт будет клевать носом.
— Вы не сможете выполнть резкие фигуры пилотажа.
— Возможно, что мощность мотора потребуется больше, так как летать придётся быстрее.
При облёте новых самолётов лучше начинать с передней центровки и постепенно смещать её назад.
2. Нормальная центровка: самолёт для Вас более-менее комфортен, не требует большого напряжения при управлении и особых хитростей при посадке. Оттриммированный в горизонтальный полёт, при перевернутом слегка опускает нос, требуя небольшого отклонения рулей от себя для поддержания полёта.
3. Нейтральная центровка: если порыв ветра отклоняет самолёт вверх, тот продолжает лететь в отклоненном направлении, и возвращать направление приходится вручную. В перевернутом полёте самолёт летит точно так же, как в прямом, не имея тенденции отклоняться ни вверх ни вниз. Реакция на рули довольно резкая. При даче полного газа на малой скорости (напримр, при взлёте) самолёт может стать неустойчивым. Опытные пилоты вполне справляются с управлением, но новички — далеко не всегда.
4. Лёгкая степень задней центровки: самолёт слишком активно реагирует на движения ручки вверх-вниз, весьма напрягая Вас с управлением. К тому же он всё время опускает хвост и теряет скорость, Вам постоянно приходится поддавать руль высоты на пикирование. Когда Вы всё-таки триммерами смогли более-менее приподнять хвост, руль высоты оказывается заметно опущен вниз. Если загоните оттримированный таким образом самолёт повыше и переведёте в перевёрнутый полёт, нос самолёта начнёт самопроизвольно подниматься. Грузите нос.
5. Тяжёлая степень задней центровки: при взлёте самолёт резко взмывает вверх, Вы пытаетесь его выровнять и даёте вниз, самолёт в ответ резко идёт вниз. Обычно после этого модель втыкается в землю и грузить нос уже поздно. Если Вы оказались в такой ситуации, как можно быстрее постарайтесь сбросить газ и выключить двигатель. Это чуть увеличит устойчивость и уменьшит степень повреждения конструкции при ударе.

ГДЕ РАЗМЕСТИТЬ ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ НА ГОТОВОМ САМОЛЁТЕ

Не всегда есть необходимость и возможность рассчитывать и изменять размер ГО. Например, Вы можете строить модель-копию, у которой размер хвоста уже строго определён. Но и в этом случае Вы сможете добиться приемлемой устойчивости, правильно расположив в самолёте грузы и добившись положения центра тяжести в удачном месте.
Расчет несложен.
Сначала надо вычислить нейтральную точку (ещё её называю фокусом всего самолёта). Если бы центр тяжести оказался в ней, то самолёт будет как раз между устойчивым и нейстойчивым состоянием. После этого отмерить некоторое расстояние вперёд от неё (3-10 процентов хорды крвла) и попасть центром тяжести туда.
Итак:
У чистого крыла нейтральная точка расположена на 25% хорды позади передней кромки.
Если фюзеляж торчит вперёд, он смещает нейтральную точку вперёд на 3% хорды. (Плоский вертикальный фюзеляж не в счёт)
Если есть сильно торчащие вперёд мотогондолы на крыльях, то они сместят нейтральную точку вперёд на 2% каждая.
Каждый тянущий винт впереди крыла на полном газу смещает нейтральную точку ещё вперёд на 2 %
Если винт в носу и внизу, как у Цессны-172, сместите нейтральную точку ещё вперёд на 2%, чтобы улучшить устойчивость по скорости.
Вот и всё, что могло сместить нейтральную точку вперёд. Теперь можно сосчитать, насколько сместит эту точку назад ГО.
Вычислите статический момент Ago (см.выше), померив реальную геометрию самолёта.
Умножьте этот Ago на 0.4, если ГО прямо за крылом, или на 0.5, если ГО вынесено вверх на киле. Это нужно, так как ГО всегда находится в заторможенном и скошенном потоке и не может выполнять свой функции на 100%.
Вот это уменьшенное Ago в виде доли хорды отложите назад от последней полученной нейтральной точки. Например, если вышло 0.35, то отложите назад 35% хорды крыла.
Вы получили нейтральную точку (или фокус) всего самолёта.
Теперь отложите 3-10% хорды вперёд – это будет запас устойчивости.
Там и должен быть центр тяжести.
Если Вы уже опытны в пилотировании и делаете фан или самолёт для экстремального 3D пилотажа, запас устойчивости будет нужен меньше 3%, возможно вообще ноль. Однако из осторожности для первых полётов всё же сместите центр тяжести вперёд.

Самолет едет, двигатели стоят

Самолеты созданы для полета, н и по земле им приходится ездить немало – когда с помощью тягача, а когда и самостоятельно. Обходятся эти поездки недешево, и с этим надо бороться.

[dropcap color=»#555555″]С[/dropcap]амостоятельно самолет движется по земле с помощью маршевых двигателей, работающих на холостом ходу. Однако их тяга даже в таком режиме чрезмерна, и самолет все время стремится набрать скорость больше требуемой для рулежки. Пилотам приходится парировать это тормозами, так что езда отнимает у них немало сил. Даже тяга одного двигателя для самолета великовата, да и использовать двигатели для руления неэкономично.

Читать еще:  Блок двигателя ваз 2103 характеристики

Во-первых, двигатели потребляют драгоценный керосин, причем явно в большем, чем надо для руления, количестве. Расход топлива на руление составляет 2-4% от общего расхода топлива на выполнение полетов, и тем значительнее, чем чаще летает (и рулит) самолет. Проблема особенно значительна для узкофюзеляжных авиалайнеров, летающих на небольшие расстояния. Им приходится большее время перемещаться по земле, особенно если они летают в крупные загруженные аэропорты, где ситуация усугубляется задержками вылета. Если задержки небольшие, выключать на время двигатели, как это практикуют иные авиакомпании в случае значительного простоя, бессмысленно и даже опасно: можно не успеть вписаться в слот.

Во-вторых, потребляя керосин, двигатели работают. Из лишних минут набегают часы, а это больший износ двигателя (особенно в запыленных и «засоленных» местах), больше ТО, больше расходов.

В третьих, двигатели, работая, создают не только тягу, но и эмиссии. Газы – это половина беды, вот звук – это очень серьезно. Кабы самолет ездил, используя только ВСУ, в аэропортах было бы значительно «зеленее».

Ну и практически снимается проблема попадания в двигатели посторонних предметов: раз двигатели не работают, они ничего в себя и не засасывают.

Отчасти проблема решается с помощью тягачей, но их использование не только дорого, но и неудобно, и не везде возможно. Вот если бы тягач находился на самом самолете…!

Таким образом, идея снабдить самолет приводом на колеса является очевидной, очевиден и тип привода – электрический. Но вот дальнейшее далеко не очевидно. Проще всего поставить привод на колеса носовой стойки – там ему не будут мешать тормоза, да и сама конструкция стойки попроще. Это предлагает зарегистрированная на Гибралтаре компания Borealis Exploration, с 2005 года работающая над устройством WheelTug. Устройство состоит из индукционных электромоторов, устанавливаемых в колеса носовой стойки, и весит всего 136 килограмм, включая интерфейс в кабине и контроллеры.

Первые испытания прошли еще в 2005 году на Boeing 767 авиакомпании Air Canada, тогда колеса носовой стойки вращались установленными снаружи их моторами. Самолет вполне успешно рулил, развивая по прямой скорость до 15 км/ч и мог даже двигаться задом наперед.

В 2010 году опытный образец WheelTug был смонтирован на B737 чешской авиакомпании Travel Service и также показал себя хорошо. Именно 737-й является основной целью Borealis Exploration, хотя устройство можно установить буквально на любой самолет. Первой интерес проявила израильская авиакомпания El Al, но стартовым покупателем станет итальянская Alitalia. Первый WheelTug она должна получить для своих А320 в 2013 году. По прикидкам производителя, итальянцы, используя WheelTug, на каждом самолете будут экономить до 500000 долларов в год! Сумма складывается из расценок на пушбэк – от 50 до 150 долларов за раз, экономии керосина – 200-210 литров (150-170 долларов) за раз, и снижение износа двигателей. Другие специалисты называют меньшие суммы экономии – 200000 долларов в год, напоминая вдобавок, что даже те полтораста килограммов, которые весит WheelTug, в полете окажутся лишним грузом и будут способствовать увеличению расхода топлива. Отказаться же совсем от услуг тягачей в аэропортах в любом случае не получится: в случае поломки на самолете ВСУ его придется буксировать на взлет «традиционным способом».

Но в любом случае заказчики на WheelTug есть – в общей сложности итальянская Alitalia, израильские El Al и Israir, индийская Jet Airways и турецкая Onur Air собираются, судя по протоколам о намерениях, закупить 232 системы для своих A320 и В737, причем от итальянцев получен твердый контракт на 100 WheelTug.

Немцы из DLR в июне 2011 года провели эксперименты, снабдив А320 колесами с электроприводом, работающим от батарей. Из положительных находок – тот факт, что применение электрической рулежной системы, питающейся от батарей, на узкофюзеляжных лайнерах в масштабах аэропорта Франкфурта дало бы ежедневную экономию 44 тонн керосина. Однако в чисто техническом плане возникли сложности. Оказалось, что из 73.5 тонн максимального веса самолета на носовую стойку приходится всего 5-7 тонн. Ее колеса при весе самолета в 47 тонн начинают буксовать при приложении к ним усилия в 6000 ньютонов на метр. По сравнению с табличными 3500 ньютонами на метр, требуемыми для того, чтобы сдвинуть с места А320 с отключенным тормозом, это солидно, но ведь этот параметр взят для идеального сцепления колес по ровной и сухой поверхности. Если же колеса носовой стойки попадают в понижение на полосе, это усилие сразу возрастает до 5800 ньютонов на метр, а при обледенении носовые колеса вообще не смогут стронуть самолет с места.

Уж как этот вопрос с «Эрбасом» собираются решать в Borealis Exploration, не ясно, но уже упоминавшиеся испытания WheelTug в 2010 году на Боинге 737 проходили в декабре в Праге, там были и лужи, и снег и даже ледок, и руление осуществлялось нормально.

Но в других краях снег имеется в избытке, и там прорабатывают другие варианты, точнее оснащение электромоторами основных стоек шасси. Тут проблема недостаточного прижима отсутствует – стойки расположены вблизи центра тяжести, – зато есть много других трудностей. Но попытаться все же стоит.

Пытаются американская L-3 communication, Lufthansa и Airbus. В декабре прошлого года они провели испытания предоставленного немецкой авиакомпанией А320, во внешних колесах основных стоек которого были смонтированы обычные электромоторы с планетарной коробкой передач. Правда, для размещения двигателей в колесах пришлось демонтировать тормоза, так что на летные испытания рассчитывать не приходилось – самолет только рулил по земле.

Испытания заняли 14 часов чистого времени, измерения проводились в 40 точках по параметрам усилия для приведения самолета, масса которого изменялась в пределах от 46 до 60 тонн, в движение, разгонным характеристикам, потреблению энергии, выделению тепла, деформации шин при различном давлении в них, и т.д. в различных условиях. Самолет ездил и по сухой, и по влажной полосе, в ветер с порывами до 70 узлов, вверх по 3% уклону и даже задом наперед, причем с работающими на холостом ходу двигателями. Максимальная скорость составила 13.5 узлов.

Пилотам, участвовавшим в испытаниях, система понравилась. Управление самолетом серьезно облегчилось, поскольку приемистость электромотора гораздо больше, чем у турбин, и он быстрее откликается на желания пилота. Турбина сначала «тормозит», медленно набирая обороты, а потом пилоту приходится уже тормозить самому, смиряя чересчур разогнавшийся самолет – с электромотором об этом можно забыть. Были отработаны всевозможные развороты и заходы на парковку, никаких проблем с этим у испытателей не возникло, тем более что двигатели оборудованы системой синхронизации, и при повороте носовой стойки на 75 градусов соответствующий двигатель отключается и самолет разворачивается «на пятке».

По результатам испытаний планируется определить конкретную мощность, которую должны развивать электромоторы, отчего напрямую будет зависеть масса и размеры серийного устройства. На первый раз инженеры перестарались – поставили столь мощные электромоторы, что самолет уверенно двигался даже на одном из них. Мощность надо будет подобрать так, чтобы самолет мог набрать 20 узлов за полторы минуты – таковы требования «Эрбаса».

В июле 2012 года было объявлено, что в состав разработчиков вошла британская Crane Aerospace, которая займется созданием привода на колеса, управления тормозами, трансформаторами и прочей электроникой, управляющей энергоснабжением, а равно и интеграцией всего механизма в самолет. На долю L-3 останется создания моторов и сцепления. Прототип, как ожидается, будет готов к концу 2013 года, а сертификация состоится в 2015-м.

У L-3 сотоварищи уже есть конкуренты – Safran и Honeywell, которые собирали в ноябре 2011 года данные, гоняя по земле обычный А320. Они планируют создать устройство, которое в сборе (мотор, система охлаждения, коробка передач, сцепление, которое отсоединяется для взлета и посадки) будет весить около 100 килограмм, пока решено, что на каждой стойке ведущим будет одно колесо, и их будут приводить в движение по одному мотору (были варианты сделать ведущими все четыре или ставить по два мотора на колесо).
Испытания прототипа планируются на 2013 год, а в серию изделие пойдет где-то в 2016-м.

[dropcap color=»#555555″]К[/dropcap]ак альтернатива самодвижущемуся самолету, предлагается «беспилотный» аэродромный тягач TaxiBot, управляемый из пилотской кабины. Машина разрабатывается совместно Israel Aerospace Industries (IAI), производителем тягачей TLD, Airbus и Lufthansa LEOS, подразделением Lufthansa Technik. В отличие от обычных аэродромных тягачей, используемых только для вывода самолета со стоянки, с использованием TaxiBot самолет будет буксироваться вплоть до стартовой позиции.

Первые испытания прошли еще весной 2011 года, в 2012 году производилась доработка конструкции, в 2013 году начнется сертификация, а в мае того же года должны начаться шестимесячные «строевые» испытания трех опытных машин в аэропорту Франкфурта на рейсовых B737 «Люфтганзы». В ходе их будет отрабатываться применение тягачей, сбор данных, оптимизация процедур и начнется подготовка к серийному выпуску. Что касается заказов, то пока есть только протокол о намерениях от Bankers Capital Transportation Leasing Group, предполагающей купить «значительное количество» TaxiBot на сумму в 97 миллионов долларов. IAI ведет переговоры с американцами об организации у них таких же испытаний, что и во Франкфурте, в конце 2013 года.

Таким образом, конкуренция на рынке «вспомогательных наземных двигателей» ожидается значительная. Но и безо всякой конкуренции задача предстоит нелегкая: обеспечить не только движение самолета по полосе, но и надежность, легкость ТО, экономичность. И возможность установки как на новые, так и на ранее произведенные самолеты.

С такими требованиями не факт, что затея с самодвижущимся без помощи турбин самолетом вообще реализуется. Но игра все же стоит свеч!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector