Repülésvezérlő felületek - Flight control surfaces
Repülőgép repülés vezérlő felületek vannak aerodinamikai eszközök lehetővé teszik a pilóta a beállítását és ellenőrzését a repülőgép repülési hozzáállás .
A repülésirányító felületek hatékony készletének kidolgozása kritikus előrelépést jelentett a repülőgépek fejlesztése terén. A rögzített szárnyú repülőgép- tervezés korai erőfeszítései elegendő emelést eredményeztek ahhoz, hogy a repülőgépet le lehessen szállítani a földről, de ha a magasba került, a repülőgép irányíthatatlannak bizonyult, gyakran katasztrofális eredménnyel. A hatékony repülésirányítás kifejlesztése lehetővé tette a stabil repülést.
Ez a cikk ismerteti a rögzített szárnyú , hagyományos kialakítású repülőgépeken használt vezérlőfelületeket . Más rögzített szárnyú repülőgép-konfigurációk eltérő vezérlőfelületeket használhatnak, de az alapelvek továbbra is megmaradnak. A rotációs szárnyú repülőgépek ( helikopter vagy autogyro ) kezelőszervei (bot és kormány ) ugyanazokat a mozgásokat hajtják végre a három forgástengely körül , de a forgó repülésvezérlőket ( fő rotorlemez és farok rotor tárcsa) teljesen más módon manipulálják .
A repülésvezérlő felületeket repülőgép repülésirányító rendszerek működtetik .
Fejlődés
A Wright testvéreknek az első gyakorlati kontrollfelületek kifejlesztését köszönhetjük. A repüléssel kapcsolatos szabadalmuk fő része. A modern vezérlőfelületektől eltérően szárnyvetemedést alkalmaztak . A kísérlet, hogy megkerüljék a Wright szabadalom , Glenn Curtiss készült csuklós vezérlő felületek, az azonos típusú koncepció első szabadalmaztatott mintegy négy évtizeddel korábban az Egyesült Királyságban . A csuklós vezérlőfelületek előnye, hogy nem okoznak olyan feszültségeket, amelyek a szárnyak vetemedésének problémáját jelentik, és amelyeket könnyebb beépíteni a szerkezetekbe.
Mozgástengelyek
A repülőgép szabadon forgatható három egymásra merőleges és a súlypontjában (CG) metsző tengely körül . A helyzet és irány irányításához a pilótának képesnek kell lennie arra, hogy szabályozza a forgást mindegyik körül.
Keresztirányú tengely
A keresztirányú tengely , más néven oldalirányú tengely , egy repülőgépen halad át a szárnycsúcstól a szárnycsúcsig. Az ezen tengely körüli elfordulást hangmagasságnak nevezzük . A pálya megváltoztatja a repülőgép orra által mutatott függőleges irányt. A felvonók a hangmagasság elsődleges vezérlő felületei.
Hosszanti tengely
A hossztengely orrától a farkáig halad át a repülőgépen. A tengely körüli elfordulást gördülésnek nevezzük . A tengely körüli szögeltolódást banknak nevezzük. A pilóta megváltoztatja az oldalszöget az egyik szárny emelésének növelésével, a másik szárnyának csökkentésével. Ez a differenciálemelés a hossztengely körüli forgást okoz. A csűrők jelentik a bank elsődleges ellenőrzését. A kormánynak másodlagos hatása van a partra is.
Függőleges tengely
A függőleges tengely felülről lefelé halad át egy repülőgépen. A tengely körüli elfordulást ferde iránynak nevezzük . Yaw megváltoztatja a repülőgép orra mutatott irányát, balra vagy jobbra. Az ásítás elsődleges irányítása a kormányon keresztül történik. A csűrők másodlagos hatást gyakorolnak az ásításra is.
Fontos megjegyezni, hogy ezek a tengelyek a repülőgéppel együtt mozognak, és a repülőgép mozgásakor a földhöz képest változnak. Például egy olyan repülőgép esetében, amelynek bal szárnya egyenesen lefelé mutat, a "függőleges" tengelye párhuzamos a talajjal, míg a "keresztirányú" tengelye merőleges a talajra.
Fő vezérlőfelületek
A rögzített szárnyú repülőgép fő vezérlő felületei csuklón vagy vágányon vannak a repülőgép vázához rögzítve, így mozoghatnak, és így elhajthatják a rajtuk áthaladó légáramot. A légáram ezen átirányítása kiegyensúlyozatlan erőt generál a síknak a kapcsolódó tengely körüli forgatásához.
Csűrők
.png)
A csűrőket az egyes szárnyak hátsó szélére szerelik a szárnyhegyek közelében, és ellentétes irányban mozognak. Amikor a pilóta balra mozgatja a botot , vagy az óramutató járásával ellentétes irányba forgatja a kereket, a bal csűrő felfelé, a jobb csűrő pedig le. A megemelt csűrő csökkenti az emelését ezen a szárnyon, a süllyesztett pedig növeli az emelést, így a bot balra mozgatása a bal szárny leesését és a jobb szárny emelkedését eredményezi. Ennek következtében a repülőgép balra gurul és balra fordulni kezd. A bot központosítása a csűrőket semleges helyzetbe állítja, megtartva a dőlésszöget . A repülőgép addig fordul, amíg az ellentétes csűrőmozgás a partszöget nullára vissza nem adja, hogy egyenesen repüljön.
Lift
A lift a vízszintes stabilizátor mozgatható része, amely a vízszintes farok rögzített részének hátuljához van csuklva. A felvonók együtt mozognak felfelé és lefelé. Amikor a pilóta visszahúzza a botot, a felvonók felmennek. A botot előre tolva a liftek lemennek. A megemelt liftek lenyomják a farkát, és az orr felnyílik. Ezáltal a szárnyak magasabb támadási szögben repülnek , ami több emelést és nagyobb húzást generál . A bot középre állításával a liftek semleges helyzetbe kerülnek, és leállítják a hangmagasság változását. Egyes repülőgépek, például az MD-80 , a lift felületén lévő szervo füllel aerodinamikusan mozgatják a fő felületet a helyükre. A vezérlő fül haladási iránya tehát a fő vezérlő felülettel ellentétes irányú lesz. Éppen ezért egy MD-80 farok úgy néz ki, mintha „osztott” liftrendszerrel rendelkezne.
A hordágyas elrendezésben a felvonók az elősík hátuljához vannak csuklva, és ellentétes irányban mozognak, például amikor a pilóta visszahúzza a botot, a liftek lefelé mennek, hogy növeljék az elülső emelést és felemeljék az orrát.
Oldalkormány
A kormányt tipikusan a függőleges stabilizátor hátsó peremére szerelik , amely az empennage része . Amikor a pilóta lenyomja a bal pedált, a kormány elhajlik balra. A jobb oldali pedál nyomásával a kormány jobbra hajlik. A kormány jobbra terelésével a farok balra tolódik, és az orr jobbra ásít. A kormánypedálok középre állításával a kormány semleges helyzetbe áll és megáll az ásítás.
A kontrollok másodlagos hatásai
Csűrők
A csűrők elsősorban a tekercset irányítják. Amikor az emelés megnövekszik, az indukált ellenállás is növekszik. Amikor a botot balra mozgatják, hogy a repülőgép balra gördüljön, a jobb csűrő leereszkedik, ami növeli a jobb szárny emelését, és ezért növeli a jobb szárny indukált ellenállását. A csűrők használata kedvezőtlen ásítást okoz , vagyis a repülőgép orra a csűrő alkalmazásával ellentétes irányban ásít. Amikor a botot balra mozgatja a szárnyak kihúzása érdekében, a hátrányos ásítás a repülőgép orrát jobbra mozgatja . A hátrányos ásítás kifejezettebb a hosszú szárnyú könnyű repülőgépeknél, például a vitorlázórepülőknél. A pilóta ellensúlyozza a kormányt. A differenciál csűrők olyan csűrők, amelyeket úgy rögzítettek, hogy a leereszkedő csűrők kevesebbet hajlanak, mint a felfelé haladóak, csökkentve a hátrányos ásítást.
Oldalkormány
A kormány alapvető vezérlőfelület, amelyet tipikusan pedálok vezérelnek, nem pedig a botnál. Ez az elsődleges eszköz az ásítás irányításához - a repülőgép forgása a függőleges tengelye körül. A kormányt arra is fel lehet hívni, hogy ellensúlyozza a gördülést vezérlő felületek által előidézett káros irányt.
Ha a kormányt folyamatosan alkalmazzák vízszintes repülés közben, a repülőgép kezdetben az alkalmazott kormány irányába ásít - ez a kormány elsődleges hatása. Néhány másodperc múlva a repülőgép hajlamos leszakadni az ásítás irányába. Ez eredetileg az ásítás irányával ellentétes szárny megnövekedett sebességéből és a másik szárny csökkent sebességéből adódik. A gyorsabb szárny több emelést generál, és így emelkedik, míg a másik szárny hajlamos lemenni, mert kevesebb emelést generál. A kormány folytonos alkalmazása fenntartja a gördülési hajlamot, mert a légárammal szöget bezáró repülőgép az első szárny felé csúszik. Ha a jobb oldali kormányt egy kétágú repülőgépen alkalmazzák, a bal oldali szárny megnövekszik a támadási szögben, a jobb oldali szárny pedig csökken a támadási szögben, ami jobbra fordulást eredményez. Az anhedralis repülőgép ellentétes hatást mutat. A kormány ezen hatását általában a repülőgép-modellekben alkalmazzák, ahol ha a szárny kialakításában elegendő két- vagy sokszög van, akkor az elsődleges gördülés-vezérlés, például a csűrők, teljesen elhagyható.
A repülőgép forgatása
A hajó forgatásával ellentétben a repülőgép irányának megváltoztatását általában a csűrőkkel kell végrehajtani, nem pedig a kormányon. A kormány elfordítja (ásítja) a repülőgépet, de csekély hatással van a menetirányára. Repülőgépeknél az irányváltozást a szárnyakra ható felvonó vízszintes eleme okozza. A pilóta a szárnyakra merőleges emelőerőt a tervezett kanyar irányába billenti úgy, hogy a repülőgépet befordítja a kanyarba. Ahogy a dőlésszög növekszik, az emelőerő két részre osztható: az egyik függőlegesen, a másik pedig vízszintesen.
Ha a teljes emelést állandó értéken tartjuk, akkor az emelés függőleges összetevője csökken. Mivel a repülőgép súlya változatlan, ez a repülőgép ereszkedését eredményezné, ha nem ellenzik. A repülés szintjének megtartásához megnövelt pozitív (fel) lift szükséges a támadási szög növeléséhez, növelni kell a teljes keltett emelést, és az emelés függőleges alkatrészét meg kell egyezni a repülőgép súlyával. Ez nem folytatható a végtelenségig. A repülés szintjének fenntartásához szükséges teljes terhelési tényező közvetlenül kapcsolódik a lejtés szögéhez . Ez azt jelenti, hogy egy adott légsebességnél a repülés csak bizonyos parti szögig tartható fenn. Ezen a dőlésszögön túl a repülőgép gyorsabb leállást szenved, ha a pilóta megpróbál elegendő emelést generálni a repülés fenntartásához.
Alternatív fő vezérlőfelületek
Egyes repülőgép-konfigurációk nem szabványos elsődleges kezelőszervekkel rendelkeznek. Például a stabilizátorok hátsó részén lévő liftek helyett a teljes farok síkja megváltozhat . Egyes repülőgépek farka V alakú , és a hátul lévő mozgó részek egyesítik a lift és a kormány funkcióit. A Delta szárnyas repülőgépek a szárny hátsó részén lehetnek " magasságok ", amelyek egyesítik a liftek és a csűrők funkcióit.
Másodlagos vezérlőfelületek
Spoilerek
Alacsony ellenállású repülőgépeken, például vitorlázó repülőgépeken , spoilereket használnak a szárny fölötti légáramlás megzavarására és az emelés jelentős csökkentésére. Ez lehetővé teszi, hogy egy vitorlázó pilóta elveszítse a magasságot anélkül, hogy túlzott sebességet nyerne. A spoilereket néha "emelődömpereknek" nevezik. Az aszimmetrikusan használható spoilereket spoilernek nevezik, és befolyásolhatják a repülőgép gördülését.
Flapok
A szárnyak az egyes szárnyak belső oldalán (a szárny gyökerei közelében) vannak a hátsó élen. Lefelé terelik a szárny tényleges görbületének növelését. A csappantyúk megemelik a repülőgép maximális emelési együtthatóját , és ezért csökkentik annak leállási sebességét. Kis sebességű, nagy támadási szögben használják őket, beleértve a felszállást és a leszállást a leszálláshoz. Egyes repülőgépek " flaperonokkal " vannak felszerelve , amelyeket gyakrabban "fedélzeti csűrőknek" neveznek. Ezek az eszközök elsősorban csűrőként működnek, de egyes repülőgépeknél a fülek felhelyezésekor "leragadnak", így fedélként és tekercsvezérlésű fedélzeti csűrőként is működnek.
Lécek
A lécek , más néven vezető élek , a szárny elülső részének meghosszabbításai az emelés növelése érdekében, és célja, hogy csökkentse az elakadási sebességet a szárny fölötti légáramlás megváltoztatásával. A lécek lehetnek rögzítettek vagy visszahúzhatóak - a rögzített lécek (pl. Mint a Fieseler Fi 156 Storch esetében ) kiváló lassú és STOL képességeket nyújtanak , de veszélyeztetik a nagyobb sebességet. A visszahúzható lécek, amint a legtöbb utasszállító repülőgépen láthatók, csökkentett leállási sebességet biztosítanak a felszálláshoz és leszálláshoz, de a hajózáshoz visszahúzódnak.
Légfékek
Légfékeket használnak az ellenállás növelésére. A spoilerek légfékként működhetnek, de nem tiszta légfékek, mivel emelődömperként vagy egyes esetekben gördülést vezérlő felületekként is működnek. A légfékek általában olyan felületek, amelyek a törzstől kifelé (a legtöbb esetben szimmetrikusan az ellentétes oldalakon) a légáramba térnek az alakvonzás növelése érdekében. Mivel a legtöbb esetben a repülőgép másutt találhatók, nem befolyásolják közvetlenül a szárny által keltett emelést. Céljuk a repülőgép lelassítása. Különösen akkor hasznosak, ha nagy leszállási sebességre van szükség. Gyakran fordulnak elő nagyteljesítményű katonai repülőgépeken, valamint polgári repülőgépeken, különösen azokon, amelyek nem rendelkeznek tolatóerővel.
Ellenőrizze a vágási felületeket
A vágásvezérlés lehetővé teszi, hogy a pilóta egyensúlyba hozza a szárnyak és a kezelőfelületek által okozott emelést és ellenállást a terhelés és a sebesség sebességének széles tartományában. Ez csökkenti a kívánt repülési attitűd beállításához vagy fenntartásához szükséges erőfeszítéseket .
Lift burkolata
A felvonó kárpitja kiegyensúlyozza azt az irányítóerőt, amely szükséges a farkon a megfelelő aerodinamikai erő fenntartásához a repülőgép kiegyensúlyozásához. Bizonyos repülési gyakorlatok végrehajtása során sok vágásra lehet szükség a kívánt támadási szög fenntartásához. Ez főként a lassú repülésre vonatkozik , ahol orr-felfelé irányuló hozzáállás szükséges, ami viszont sok trimmelést igényel, aminek következtében a hátsó sík erős nyomóerőt fejt ki. A felvonó felszereltsége korrelál a farok feletti légáramlás sebességével, ezért a repülőgép sebességének megváltoztatásához újra kell vágni. A repülőgépek fontos tervezési paramétere a repülőgép stabilitása, ha sík repüléshez szükséges. Az olyan zavarok, mint a széllökések vagy a turbulencia, rövid időn belül csillapodnak, és a repülőgép visszatér a repüléssel csökkentett sebességű szintjére.
Vágás farok sík
A nagyon könnyű repülőgépek kivételével a felvonók díszfülei nem képesek biztosítani a kívánt erőt és mozgástartományt. A megfelelő vágási erő biztosítása érdekében a teljes vízszintes faroksík állítható magasságú. Ez lehetővé teszi a pilóta számára, hogy pontosan a megfelelő mennyiségű pozitív vagy negatív emelést válassza ki a farok síkjából, miközben csökkenti a liftek ellenállását.
Vezérlő kürt
A vezérlő kürt a vezérlő felület egy része, amely az elfordulási pont elé nyúlik ki. Erőt generál, amely hajlamos növelni a felület elhajlását, ezáltal csökkentve a pilóta által tapasztalt ellenőrzési nyomást. Ellenőrző szarvak is tartalmazhat ellensúly , amely segít kiegyenlíteni a kontroll és megakadályozzák, hogy csapkodott a légáram. Néhány kivitel különálló, csapkodást gátló súlyokkal rendelkezik.
(A rádióval vezérelt repülőgépeknél a "vezérlő kürt" kifejezésnek más jelentése van.)
Tavaszi kárpit
A legegyszerűbb elrendezés, vágás történik mechanikus rugó (vagy bungee ), amely hozzáteszi, megfelelő erővel, hogy fokozza a pilóta vezérlő bemenet. A rugót általában egy liftdarabhoz kapcsolják, hogy a pilóta beállítsa az alkalmazott rugóerőt.
Kormány és csűrő burkolat
A legtöbb rögzített szárnyú repülőgépen van egy vágásvezérlő felület a liften , de a nagyobb repülőgépeknél a kormány vezérlése is szabályozható, egy másik pedig a csűrőkhöz. A kormánydarabnak ellensúlyoznia kell a motorok bármilyen aszimmetrikus nyomását. A csűrőburkolat a légi jármű középvonalától elmozduló súlypont hatásainak ellensúlyozására szolgál . Ennek oka lehet az, hogy üzemanyag vagy egy hasznos teher a légi jármű egyik oldalán többet tölt be a másikhoz képest, például amikor az egyik üzemanyagtartályban több üzemanyag van, mint a másikban.
Lásd még
- Repülőgép-motor vezérlése
- Repülőgép repülésirányító rendszerek
- Repülőgép repülési mechanika
- Repülés letiltott vezérléssel
- Hajómozgások
- A szabadság hat foka
- V-farok
- Szárny-vetemedés
Megjegyzések
Hivatkozások
- Magánpilóta kézikönyv ; Jeppesen Sanderson; ISBN 0-88487-238-6 (keménytáblás, 1999)
- Repülőgép repülési kézikönyve ; Egyesült Államok Közlekedési Minisztériuma, Szövetségi Repülési Igazgatóság, FAA-8083-3A. (2004)
- Clancy, LJ (1975) Aerodynamics Pitman Publishing Limited, London ISBN 0-273-01120-0
Külső linkek
- A BMFA egyértelmű magyarázatot ad a repülőgép-repülési modellekről
- Lásd: Hogyan repül John S. Denker. Új lendület a repülés észlelésén, eljárásain és elvein.