Plumage ( opeření letadla , střely ) - soubor aerodynamických ploch , které zajišťují stabilitu, ovladatelnost a rovnováhu letadla za letu . Skládá se z horizontálního a vertikálního opeření. Protože všechny tyto prvky jsou umístěny v ocasní části, jsou také známé jako ocas .
Základní požadavky na peří:
Poskytuje podélnou stabilitu, kontrolu a rovnováhu. Vodorovná ocasní plocha se skládá z pevné plochy - stabilizátoru a na ní zavěšené výškovky. U letadel namontovaných na ocasní ploše je horizontální ocasní plocha instalována v ocasní části letadla - na trupu nebo na horní části kýlu (schéma ve tvaru T).
V " kachním " schématu je opeření umístěno v přídi letadla před křídlem. Kombinované schéma je možné, když je na letadlo s ocasní jednotkou instalována přídavná přední ocasní jednotka - schéma s PGO ( přední horizontální ocasní jednotka ), což umožňuje využít výhody obou těchto schémat. Schémata „ bezocasá “, „ létající křídlo “ nemají vodorovnou ocasní plochu.
Pevný stabilizátor má obvykle pevný montážní úhel vzhledem k podélné ose letadla. Někdy se tento úhel nastavuje na zemi. Takový stabilizátor se nazývá permutabilní.
U těžkých letadel lze pro zvýšení účinnosti podélného řízení měnit úhel stabilizátoru za letu pomocí přídavného pohonu, obvykle při startu a přistání, a také pro vyvážení letadla v daném letovém režimu. Takový stabilizátor se nazývá mobilní.
Při nadzvukových rychlostech letu účinnost výškovky prudce klesá. U nadzvukových letadel se proto místo klasického schématu GO s výškovkou používá řízený stabilizátor ( TSPGO ), jehož úhel zástavby řídí pilot pomocí povelové podélné ovládací páky nebo palubního počítače letadla. . V tomto případě není výtah.
Poskytuje letadlu směrovou stabilitu, ovladatelnost a rovnováhu vzhledem k vertikální ose. Skládá se z pevné plochy - kýlu a k němu zavěšeného kormidla .
Všepohyblivý VO se používá velmi zřídka (například na Tu-160 ). Účinnost VO lze zvýšit instalací vidlice - přední náběh v kořeni kýlu , nebo přídavný ventrální hřeben . Dalším způsobem je použití několika (obvykle ne více než dvou stejných) kýlů. Neúměrně velký kýl nebo dva kýly jsou často znakem nadzvukového letadla, aby byla zajištěna směrová stabilita při vysokých rychlostech.
Tvary povrchů peří jsou určeny stejnými parametry jako tvar křídla: prodloužení, zúžení, úhel sklonu, profil křídla a jeho relativní tloušťka. Stejně jako v případě křídla jsou opeření lichoběžníkové, oválné, zametané a trojúhelníkové.
Schéma opeření je určeno počtem jeho povrchů a jejich vzájemnou polohou. Nejběžnější schémata jsou:
Mají úplnou analogii s křídlem , a to jak skladbou a provedením hlavních prvků - nosníky , podélné stěny, podélníky , žebra , tak i typem silových obvodů. U stabilizátorů se docela úspěšně používají schémata nosníku, kesonu a monobloku a pro kýly se toto druhé schéma používá méně často kvůli určitým konstrukčním obtížím při přenosu ohybového momentu z kýlu na trup. Obrysový spoj výkonových panelů kýlu s trupem v tomto případě vyžaduje instalaci velkého počtu výkonových rámů nebo instalaci na trup v rovině výkonových panelů kýlu výkonných vertikálních nosníků založených na menším počet výkonových rámů trupu.
U stabilizátorů je možné se vyhnout přenosu ohybových momentů na trup, pokud jsou nosníky nebo silové panely jeho levé a pravé plochy vzájemně spojeny nejkratší cestou v jeho střední části. U rozmítaného stabilizátoru to vyžaduje lom osy podélných prvků podél boku trupu a instalaci dvou zesílených bočních žeber. Pokud podélné prvky takového stabilizátoru bez porušení os dosáhnou roviny symetrie letadla, pak bude kromě palubních výkonových žeber, které přenášejí krouticí moment , zapotřebí ještě jedno výkonové žebro v rovině symetrie letadla.
Konstrukce řízeného stabilizátoru má své vlastní charakteristiky - viz TsPGO
S ohledem na úplnou identitu konstrukce a výkonové práce kormidel a křidélek se v budoucnu pro stručnost budeme bavit pouze o směrovkách, i když vše řečené bude plně aplikovatelné i na křidélka. Hlavním silovým prvkem směrového kormidla (a samozřejmě křidélka), který pracuje v ohybu a vnímá téměř veškerou řeznou sílu, je nosník, který je podepřen sklopnými podpěrami závěsných jednotek.
Hlavní zatížení kormidel je vzduchové aerodynamické, ke kterému dochází při vyvažování, manévrování letadla nebo při letu v turbulentním vzduchu. Při vnímání tohoto zatížení funguje kulatina kormidla jako spojitý vícenosný nosník. Zvláštností jeho práce je, že podpěry kormidel jsou upevněny na pružných konstrukcích, jejichž deformace při zatížení výrazně ovlivňují výkonovou práci nosníku kormidla.
Vnímání krouticího momentu kormidla je zajištěno uzavřeným obrysem pláště, který je uzavřen stěnou podélníku v místech výřezu pro montážní držáky. Maximální krouticí moment působí v úseku regulační houkačky, na kterou dosedá regulační tyč. Umístění houkačky (ovládací tyče) podél rozpětí volantu může výrazně ovlivnit deformaci volantu při torzi.
Za letu při vychýlení řídicích ploch vznikají kloubové momenty, které jsou vyváženy úsilím pilota na ovládacích pákách. Tyto síly jsou závislé na rozměrech a úhlu vychýlení kormidla a také na rychlostním tlaku. Na moderních letadlech jsou ovládací síly příliš velké, takže je nutné zajistit speciální prostředky v konstrukci kormidel pro snížení závěsných momentů a vyvážení jejich ovládacích sil. K tomuto účelu slouží aerodynamická kompenzace kormidel, jejíž podstatou je, že část aerodynamických sil kormidla vytváří moment vzhledem k ose otáčení, opačný k hlavnímu kloubovému momentu.
Nejčastěji se používají následující typy aerodynamické kompenzace:
Úhly vychýlení a účinnost takového kompenzátoru jsou úměrné úhlům vychýlení kormidla, což není vždy oprávněné, protože úsilí při řízení závisí nejen na úhlech vychýlení kormidla, ale také na rychlostním tlaku. Dokonalejší je pružinový servokompenzátor, u kterého jsou díky zahrnutí pružin s předpětím do kinematiky řízení úhly vychýlení úměrné námaze řízení, což nejlépe vyhovuje účelu servokompenzátoru - snížit tyto námahy.
Jakýkoli ustálený režim letu letadla se zpravidla provádí s vychýlenými kormidly, což zajišťuje vyvážení - vyvážení - letadla vzhledem k jeho těžišti. Síly, které v tomto případě vznikají na ovládacích prvcích v kokpitu, se běžně nazývají vyvažování. Aby se pilot zbytečně neunavoval a ušetřil ho od těchto zbytečných úsilí, je na každé ovládací ploše instalován trimr , který vám umožní zcela odstranit vyvažovací úsilí.
Trimr je konstrukčně zcela shodný se servokompenzátorem a je rovněž kloubově zavěšen v ocasní části volantu, ale na rozdíl od servokompenzátoru má přídavné ruční nebo elektromechanické ovládání. Pilot vychýlením trimru ve směru opačném k výchylce kormidla dosáhne vyvážení kormidla při daném úhlu vychýlení s nulovým úsilím na povelovou páku. V některých případech se používá kombinovaná plocha trimr-servokompenzátor, která po zapnutí pohonu funguje jako trimr a ve vypnutém stavu plní funkce servokompenzátoru.
Nutno dodat, že trimr lze použít pouze v takových řídicích systémech, ve kterých jsou síly na povelových pákách přímo úměrné kloubovému momentu volantu – mechanické ovládací systémy bez posilovače nebo systémy s reverzibilními posilovači. V systémech s nevratnými posilovači - hydraulickými posilovači - jsou přirozené síly na řídicích plochách velmi malé a aby bylo možné simulovat "mechanické řízení" pro pilota, jsou navíc vytvářeny pružinovými mechanismy a nezávisí na momentu závěsu řídicí jednotky. volant. V tomto případě nejsou na kormidlech instalovány trimry a vyvažovací síly jsou odstraněny speciálními zařízeními - mechanismy trimovacího efektu instalovanými v řídicím zapojení.
Nastavitelný stabilizátor může sloužit jako další prostředek pro vyvážení letadla v režimu ustáleného letu. Typicky je takový stabilizátor otočně namontován na zadních pevných bodech a přední uzly jsou připojeny k pohonu, který pohybem nosu stabilizátoru nahoru nebo dolů mění úhel jeho instalace za letu. Výběrem požadovaného úhlu instalace může pilot vyvážit letadlo s nulovým závěsným momentem na výškovce. Stejný stabilizátor zajišťuje i požadovanou účinnost podélného řízení letadla při startu a přistání.
Příčinou kmitání ohybových křidélek a ohybových kormidel je jejich nevyváženost hmoty vzhledem k ose závěsu . Těžiště řídicích ploch se obvykle nachází za osou otáčení. Výsledkem je, že při ohybových vibracích nosných ploch setrvačné síly působící v těžišti kormidel v důsledku deformací a vůlí v řídicím vedení vychylují kormidla pod určitým úhlem, což vede ke vzniku dalších aerodynamické síly, které zvyšují ohybové deformace nosných ploch. Se vzrůstající rychlostí se zvětšují kyvné síly a při rychlosti zvané kritická flutterová rychlost je struktura zničena.
Radikálním prostředkem k odstranění tohoto typu kmitání je instalace vyvažovacích závaží do přídě kormidel a křidélek , aby se jejich těžiště posunulo dopředu.
100% vyvážení hmotnosti kormidel, při kterém je těžiště umístěno na ose otáčení kormidla, zajišťuje úplné odstranění příčiny vzniku a rozvoje flutteru.
Orgány opeření za letu jsou ovlivňovány rozloženými aerodynamickými silami , jejichž velikost a zákon rozložení jsou dány pevnostními normami nebo jsou určeny odfuky . Hmotnostní setrvačné síly opeření jsou vzhledem k jejich malé velikosti obvykle zanedbávány. S ohledem na práci prvků ocasních ploch při vnímání vnějších zatížení, analogicky s křídlem, je třeba rozlišovat mezi obecnou výkonovou prací jednotek ocasních ploch jako nosníků, v jejichž úsecích jsou smykové síly, ohybové a krouticí momenty, a místní práce ze zatížení vzduchem, které lze přičíst každé části kůže s jejími zpevňujícími prvky.
Různé jednotky peří se od sebe liší účelem a způsoby upevnění, což zavádí své vlastní charakteristiky do silové práce a ovlivňuje výběr jejich strukturálních schémat napájení. Požadovaná účinnost ohrádky je zajištěna správnou volbou tvaru a umístění jejích ploch, jakož i číselných hodnot parametrů těchto ploch. Aby nedocházelo k zastínění, neměly by prvky peří padat do brázdy křídla, gondol a dalších součástí letadla. Neméně vliv na účinnost opeření má použití počítačových letových systémů. Například před příchodem dostatečně vyspělých palubních počítačů letadel se V-ocas kvůli složitosti ovládání téměř nikdy nepoužíval.
Pozdějšího nástupu vlnové krize na opeření je dosaženo zvýšenými úhly zametání ve srovnání s křídlem a menšími relativními tloušťkami. Třepotání a třepání lze předejít známými opatřeními k odstranění těchto aeroelastických jevů.