Оперение (авиация). Расположение оперения на самолёте Как работает v образное оперение самолета

Оперение самолёта У этого термина существуют и другие значения, см. Оперение (значения). Оперение (оперение летательного аппарата … Википедия

ПГО - Переднее горизонтальное оперение Полтавская гравиметрическая обсерватория полярная геофизическая обсерватория Приамурское географическое общество производственное геологическое объединение … Словарь сокращений русского языка

Тип палубный истребитель … Википедия

Марка самолётов, созданных в ОКБ, организованном А. Н. Туполевым, см. Авиационный научно технический комплекс имени А. Н. Туполева. Самолётам, проектировавшимся в 1922 37, присваивалось наименование «АНТ» (Андрей Николаевич Туполев), а с 1942 они … Энциклопедия техники

Су 27 … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. С 37 (значения). Су 47 «Беркут» … Википедия

Су 47 «Беркут» Тип истребитель Разработчик ОКБ Сухого Первый полёт 24 сентября 1997 года Единиц произведено 1 … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Крыло. В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удален … Википедия

МПЛАТРК проекта 093 «Шань» … Википедия

Планер LET L 13 … Википедия

Книги

Российский истребитель "СУ-30 СМ" 1/72 (7314) , . Су-30 СМ - двухместный многоцелевой тяжёлый истребитель, разработанный в ОКБ Сухого. Первый полёт истребитель совершил в 2012 году. Су-30 СМ предназначен как для завоевания господства в…

Оперение самолета. Общие сведения.

Опере́ние (оперение летательного аппарата, ракеты) - совокупность аэродинамических поверхностей, обеспечивающих устойчивость, управляемость и балансировку самолёта в полёте. Состоит из горизонтального и вертикального оперения.

Общие сведения

Основные требования к оперению:

· обеспечение высокой эффективности при минимальном лобовом сопротивлении и наименьшей массе конструкции;

· возможно меньшее затенение оперения другими частями самолёта - крылом, фюзеляжем, гондолами двигателей, а также одной части оперения другой;

· отсутствие вибраций и колебаний типа флаттера и бафтинга;

· более позднее, чем на крыле, развитие волнового кризиса.

Горизонтальное оперение (ГО)

Обеспечивает продольную устойчивость, управляемость и балансировку. Горизонтальное оперение состоит из неподвижной поверхности - стабилизатора и шарнирно подвешенного к нему руля высоты. У самолётов с хвостовым расположением горизонтальное оперение устанавливается в хвостовой части самолёта - на фюзеляже или на верху киля (T-образная схема).

В схеме «утка» оперение располагается в носовой части самолёта перед крылом. Возможна комбинированная схема, когда у самолёта с хвостовым оперением ставится дополнительное переднее оперение - схема с ПГО (переднее горизонтальное оперение), позволяющая использовать преимущества обеих указанных схем. Схемы «бесхвостка», «летающее крыло» горизонтального оперения не имеют.

Неподвижный стабилизатор обычно имеет фиксированный угол установки относительно продольной оси самолёта. Иногда предусматривается регулировка этого угла на земле. Такой стабилизатор называется переставным.

На тяжёлых самолётах для повышения эффективности продольного управления угол установки стабилизатора с помощью дополнительного привода может изменяться в полёте, обычно на взлёте и посадке, а также для балансировки самолёта на заданном режиме полёта. Такой стабилизатор называется подвижным.

На сверхзвуковых скоростях полёта эффективность руля высоты резко падает. Поэтому у сверхзвуковых самолётов вместо классической схемы ГО с рулем высоты применяется управляемый стабилизатор (ЦПГО), угол установки которого регулируется лётчиком с помощью командного рычага продольного управления или бортовым компьютером самолёта. Руль высоты в этом случае отсутствует.

Вертикальное оперение (ВО)

Обеспечивает самолёту путевую устойчивость, управляемость и балансировку относительно вертикальной оси. Оно состоит из неподвижной поверхности - киля и шарнирно подвешенного к нему руля направления.

Цельноповоротное ВО применяется весьма редко (например, на Ту-160). Эффективность ВО можно повысить путём установки форкиля - переднего наплыва в корневой части киля, или дополнительным подфюзеляжным гребнем. Другой способ - применение нескольких (обычно не более двух одинаковых) килей. Непропорционально большой киль, или два киля - часто признак сверхзвукового самолёта, для обеспечения путевой устойчивости на больших скоростях.

Формы опереният

Т-образное хвостовое оперение самолёта (Ту-154)

Формы поверхностей оперения определяются теми же параметрами, что и формы крыла: удлинением, сужением, углом стреловидности, аэродинамическим профилем и его относительной толщиной. Как и в случае с крылом различают трапецевидное, овальное, стреловидное и треугольное оперение.

Схема оперения определяется числом его поверхностей и их взаимным расположением. Наиболее распространены следующие схемы:

· Схема с центральным расположением вертикального оперения в плоскости симметрии самолёта - горизонтальное оперение в этом случае может располагаться как на фюзеляже, так и на киле на любом удалении от оси самолёта (схему с расположением ГО на конце киля принято называть Т-образным оперением ).
Пример: Ту-154

· Схема с разнесенным вертикальным оперением - (часто называют Н-образным ) две его поверхности могут крепиться по бокам фюзеляжа или на концах ГО. В двухбалочной схеме фюзеляжа поверхности ВО устанавливаются на концах фюзеляжных балок. На самолётах типа «утка», «бесхвостка», «летающее крыло» разнесенное ВО устанавливается на концах крыла или в средней его части.
Пример: Пе-2, Lockheed P-38 Lightning

· V-образное оперение, состоящее из двух наклонных поверхностей, выполняющих функции и горизонтального и вертикального оперения. Из-за сложности управления и, как следствие, малой эффективности такое оперение широкого применения не получило. (Правда применение компьютерных пилотажных систем изменило ситуацию в лучшую сторону. Текущее управление V-образным оперением в оснащённых им новейших самолётах берёт на себя бортовой компьютер, - пилоту лишь достаточно задать стандартной ручкой управления направление полёта (влево-вправо, вверх-вниз), и компьютер сделает всё, что для этого нужно).
Пример: F-117

· Скошенное оперение (типа «бабочка», или оперение Рудлицкого)
Пример: Me.262 HG III

Стабилизаторы и кили

Имеют полную аналогию с крылом, как по составу и конструкции основных элементов - лонжеронов, продольных стенок, стрингеров, нервюр, так и по типу силовых схем. Для стабилизаторов вполне успешно используются лонжеронная, кессонная и моноблочная схемы, а для килей последняя схема применяется реже, из-за определённых конструктивных трудностей при передаче изгибающего момента с киля на фюзеляж. Контурный стык силовых панелей киля с фюзеляжем в этом случае требует установки большого числа силовых шпангоутов или установки на фюзеляже в плоскости силовых панелей киля мощных вертикальных балок, опирающихся на меньшее число силовых шпангоутов фюзеляжа.

У стабилизаторов можно избежать передачи изгибающих моментов на фюзеляж, если лонжероны или силовые панели левой и правой его поверхностей связать между собой по кратчайшему пути в центральной его части. Для стреловидного стабилизатора это требует перелома оси продольных элементов по борту фюзеляжа и установки двух усиленных бортовых нервюр. Если продольные элементы такого стабилизатора без перелома осей доходят до плоскости симметрии самолёта, то кроме бортовых силовых нервюр, передающих крутящий момент, потребуется ещё одна силовая нервюра в плоскости симметрии самолёта.

Свои особенности имеет конструкция управляемого стабилизатора - см. ЦПГО

Рули и элероны

Ввиду полной идентичности конструкции и силовой работы рулей и элеронов в дальнейшем для краткости речь будет идти только о рулях, хотя все сказанное будет полностью применимо и к элеронам. Основным силовым элементом руля (и элерона, естественно), работающим на изгиб и воспринимающим практически всю перерезывающую силу, является лонжерон, который опирается на шарнирные опоры узлов подвески.

Основная нагрузка рулей - воздушная аэродинамическая, возникающая при балансировке, маневрировании самолёта или при полёте в неспокойном воздухе. Воспринимая эту нагрузку, лонжерон руля работает как неразрезная многоопорная балка. Особенность его работы заключается в том, что опоры руля закреплены на упругих конструкциях, деформации которых под нагрузкой существенно влияют на силовую работу лонжерона руля.

Восприятие крутящего момента руля обеспечивается замкнутым контуром обшивки, который в местах выреза под кронштейны крепления замыкается стенкой лонжерона. Максимальный крутящий момент действует в сечении кабанчика управления, к которому подходит тяга управления. Местом расположения кабанчика (тяги управления) по размаху руля можно существенно влиять на деформации руля при кручении.

Оперение самолета - стреловидное, свободнонесущее, Т-образное. Вертикальное оперение включает в себя неподвижный киль и руль направления, снабженный триммером и сервокомпенсатором, аэродинамический профиль вертикального оперения, симметричный, с относительной толщиной 11%. Горизонтальное оперение включает в себя цельный, управляемый в полете стабилизатор и две половины руля высоты, снабженные триммерами; управление стабилизатором электрогидравлическое, дистанционное.

На киле предусмотрены резервные механические нерегулируемые упоры, ограничивающие перемещение стабилизатора в пределах от +1˚45" до -12˚45". Аэродинамический профиль горизонтального оперения типа ПАСА-10%. Руль направления и руль высоты имеют аэродинамическую компенсацию и весовую балансировку. В передних кромках киля и стабилизатора расположены каналы воздушно-термической системы противообледенения. Киль обеспечивает путевую устойчивость самолета, крепится к шпангоутам 66, 71 и 70 фюзеляжа

Рис. 36. Спойлер:

1-интерцептор; 2, 3-вторая и первая секции спойлера; 4, 5, 6-первый, второй и третий узлы подвески второй секции спойлера к крылу; 7-сотовый заполнитель; 8-резиновый профиль; 9-силовая нервюра; 10-соединительный болт; 11-кронштейн спойлера; 12-кронштейн крыла.

тремя силовыми узлами по первому, второму и третьему лонжеронам соответственно и бортовыми фрезерованными угольниками 12 (рис. 37). Первый и второй узлы (А и Б) крепления киля к фюзеляжу однотипны. К корневым участкам первого и второго лонжеронов болтами приклепано по два фасонных фитинга 16 и 21 (по одному слева и справа) и два стыковых угольника 22 и 24. Каждый фитинг лонжерона соединяется с фитингом соответствующего шпангоута фюзеляжа четырьмя18мм болтами на первом узле и16мм болтами - на втором узле. Фитинги третьего узла крепления киля к фюзеляжу на третьем лонжероне выполнены за одно целое с корневыми участками его полок и стыкуются каждый с фитингом 13 шпангоута 70 шестью болтами22мм. По всем трем узлам крепления лонжеронов стыковыми угольниками к соответствующим шпангоутам фюзеляжа и крепление киля по бортовому угольнику к фюзеляжу выполнено болтами, т.е. киль съемный. В верхней части киля крепится управляемый стабилизатор; передняя, корневая, часть киля плавно переходит в обтекатель воздухозаборника среднего двигателя Д-36 и служит капотом вспомогательной силовой установки ТА-6В. В киле размещены: механизм перестановки стабилизатора, механизм стопорения рулей высоты и направления, антенны радиооборудования, трубопроводы противообледенительной системы, тяги и качалки управления рулями, а также проложены коммуникации самолетных систем. На законцовке киля установлен проблесковый маяк МСЛ-3. В хвостовой части киля установлены четыре кронштейна узлов крепления руля направления. Киль состоит из каркаса, обшивки, отъемной носовой части и законцовки.

Каркас киля, состоящий из продольного и поперечного наборов, закрыт гладкой дюралюминиевой обшивкой, передняя кромка которой выполнена в виде съемного кока. В верхней передней части киля расположена законцовка, плавно сопрягающаяся с управляемым стабилизатором.

Продольный набор каркаса состоит из трех лонжеронов, передней и задней стенок, по 19 правых и левых стрингеров. Лонжероны и передняя стенка представляет собой клепаные балки, состоящие из поясов таврового сечения и стенок, подкрепленных стойками из уголковых профилей и имеющих отверстия облегчения.

Поперечный набор киля образован нервюрами с 1 по 22, концевой нервюрой 23 и тринадцатью дополнительными носками, расположенными между стенкой и первым лонжероном. По нервюре 1 киль стыкуется с капотом двигателя ТА-6В вспомогательной силовой установки, нервюры 2-22, расположены перпендикулярно оси третьего лонжерона, концевая нервюра 23 установлена параллельно линии полета. Нервюры 1, 3, 5, 9, 12, 13, 17, 22 и 23 силовые, остальные нервюры промежуточные. Нервюра 1 представляет собой торцовый носок киля, образованный верхней и нижней стенками, стыковым профилей, установленным на стенке по контуру фюзеляжа, и уголковыми профилями, усиливающими нижнюю часть нервюры. Верхняя стенка снабжена зигами жесткости, имеет окантованное отверстие для прохода выхлопного сопла двигателя TА-6В и является противопожарной перегородкой отсека ВСУ. В верхней части киля от стрингера 7 до второго лонжерона установлены два фитинга, усиливающих конструкцию в связи с установкой на этом участке кронштейна крепления механизма перестановки стабилизатора. Фитинги отштампованы из материала АКБ. Хвостовые части нервюр 9 и 17 усиленные; каждая часть образована двумя стенками швеллерного сечения, между которыми вклепан кронштейн узла крепления руля направления, а нервюры 12 и 13 удлинены за заднюю стенку киля и вместе с набором диафрагм и накладок

Рис. 37. Крепление киля к фюзеляжу:

1-распорный уголковый профиль; 2-первый лонжерон киля; 3-нервюра 1; 4-обшивка киля; 5-нервюра 3; 6-нервюра 4; 7-второй лонжерон киля; 8-обшивка фюзеляжа; 9-нервюра 5; 10-уголковый профиль; II-третий лонжерон киля;

12-бортовой угольник; 13-фитинг шпангоута 70; 14-шпангоут 70; 15-балка подвески среднего двигателя; 16-фитинг второго лонжерона; 17-шпангоут 71; 18-фитинг шпангоута 71; 19-фитинг первого лонжерона; 20-шпангоут 66; 21-фитинги первого лонжерона; 22-стыковой угольник первого лонжерона; 23-стыковой угольник нервюры 3; 24-стыковой угольник второго лонжерона; 25-стыковой угольник третьего лонжерона; 26-накладка.

усиливают каркас киля в месте установки кронштейна опорного узла крепления руля направления. На кронштейне, соединяющем хвостовые части нервюр 12 и 13, расположены упоры, ограничивающие углы отклонения руля направления. Нервюра 22 располагается между узлом крепления стабилизатора и задней стенкой киля, представляет собой штампованную стенку с двумя приклепанными кронштейнами четвертого узла крепления руля направления. Нервюра 23 является концевой, на ней установлены кронштейны крепления стабилизатора и его нижние упоры. Нервюра швеллерного сечения отштампована из материала АК6, имеет технологические отверстия, на участке первого лонжерона с ней стыкуется штампованный из листового дюраля носок. Обшивка киля состоит из дюралевых листов, которые крепятся к каркасу заклепками и болтами. В обшивке сделаны эксплуатационные люки для подхода к механизму перестановки стабилизатора, агрегатам управления и антеннам радиооборудования, а также предусмотрены съемные панели для подхода к коммуникациям самолетных систем. На правом борту киля в районе выхлопного отверстия ВСУ обшивка выполнена из материала Д19АМО с последующей закалкой; на эту обшивку наклепывается защитный экран из титанового листа OT4-Iтолщиной 0,6мм с подслоем стеклоткани. Носовая часть киля сделана съемной для подхода к трубопроводам противообледенительной системы, крепится к каркасу киля по контуру болтами с самоконтрящимися гайками. Носовая часть образована наружной и внутренней обшивками и каркасом, состоящим из диафрагм и продольного кожуха. В канале, образованном двумя обшивками и кожухом, закреплен трубопровод противообледенительной системы. Горячий воздух, поступающий в носовую часть киля, распределяется через поперечные прямоугольные каналы, образованные наружной обшивкой и приклепанной к ней внутренней гофрированной обшивкой.

Законцовка киля состоит из набора диафрагм и стрингеров, к которым приклепана обшивка, на поверхности обшивки справа и слева на силовой диафрагме установлены стальные накладки для упорных роликов стабилизатора и верхние упоры, ограничивающие отклонение стабилизатора при отсоединенном управлении.

Руль направления крепится к килю на четырех узлах, расположенных по осям нервюр 9, 13, 17 и 22 киля и обеспечивает путевую управляемость самолета. Первый, третий и четвертый узлы крепления однотипные. Каждый узел состоит из кронштейна руля и двух кронштейнов киля, соединенных серьгой. Кронштейны руля двухушковые, крепятся к лонжерону болтами и самоконтрящимися гайками. Ответные кронштейны киля крепятся к соответствующим нервюрам и задней стенке киля болтами; для соединения с серьгой снабжены шарнирными подшипниками. В отверстия серег со стороны соединения с кронштейнами руля запрессована подшипники. Второй узел крепления является опорным, воспринимает осевые и радиальные нагрузки, состоит из двух торцовых кронштейнов руля и кронштейна киля, соединенные серьгой. Торцовые кронштейны прикреплены болтами и заклепками к лонжерону и балке руля, расположенной между нервюрами 11 и 17. Ответный кронштейн на киле прикреплен болтами и заклепками к удлиненным хвостовым частям нервюр 12 и 13. Все кронштейны и серьги узлов отштампованы из сплава АК6. Руль направления имеет однолонжеронную схему, состоит из каркаса, обшивки, триммера и сервокомпенсатора. Кроме лонжерона в каркас входит продольная балка между нервюрами 11 и 17, хвостовая балка, 35 нервюр, каркасы нижнего и верхнего хвостовых отсеков.

Лонжерон представляет собой клепаную балку с поясами из прессованных уголковых профилей. Стенка лонжерона имеет отверстия облегчения и подкреплена стойками из прессованных уголковых профилей. На лонжероне установлены кронштейны узлов крепления руля к килю и кронштейны крепления элементов управления рулем, сервокомпенсатором и триммером.

Обшивка руля направления состоит из лобовой, носовой и средней частей. Носовая обшивка состоит из правых и левых листов дюраля толщиной 1,0мм. Вдоль носовой кромки руля на участках между вырезами под узлы крепления установлены балансиры. Балансирами являются лобовые обшивки из стали ЗОХГСА-Л2, к которым с внутренней стороны крепятся болтами дополнительные стальные грузы. Средняя обшивка между лонжероном и хвостовым профилем образована правым и левым листами дюраля толщиной 0,8мм. На обшивке в районе нервюр 22 и 24 по правому борту и в районе нервюр 15 и 17 по левому борту установлены обтекатели, закрывающие тяги управления триммером и сервокомпенсатором.

Хвостовые отсеки руля направления расположены в нижней части руля между нервюрами 1 и 10 и в верхней части - между нервюрами 28 и 35. В промежутке между этими отсеками к рулю подвешены сервокомпенсатор и триммер. Каждый хвостовой отсек состоит из продольной стенки, поперечных диафрагм, вкладыша в заднюю кромку и обшивки.

Сервокомпенсатор РН однолонжеронной схемы предназначен для уменьшения шарнирного момента при управлении самолетом и крепится к рулю на трех узлах. Первый узел расположен по нервюре 10, второй узел - по нервюре 16 и третий - по нервюре 20 руля направления. Каждый узел состоит из фитинга (кронштейна) сервокомпенсатора и фитинга (кронштейна) руля, соединенных между собой серьгой. Кронштейны и серьги узлов отштампованы из сплавов АК6 иAK4-1. Сервокомпенсатор имеет аэродинамическую компенсацию и весовую балансировку. Каркас сервокомпенсатора состоит из лонжерона таврового сечения, 10 диафрагм. 5 носков, подкрепляющих вырезы под кронштейны узлов подвески, вкладыша в заднюю кромку и фитинга, усиливающего лонжерон в месте крепления рычага управления. Каркас сервокомпенсатора обшит листовым дюралюминием толщиной 0,6 мм.

Триммер РН предназначен для путевой балансировки самолета и крепится к рулю на трех узлах. Первый узел расположен по нервюре 20 руля направления, второй узел - по нервюре 24 и третий узел - по нервюре 28. Узлы крепления триммера по конструкции подобны узлам сервокомпенсатора. На правом борту триммера снаружи, совместно с кронштейном второго узла установлены два рычага. Один рычаг с впрессованным шарикоподшипником выполнен из титанового сплава ВТ22, к этому рычагу подсоединяется тяга от электромеханизма управления триммером. Другой рычаг с впрессованным шарнирным подшипником отштампован из сплава АК6. К этому рычагу подсоединяется тяга от датчика ДС-10 системы сигнализации положения триммера.

Рис.38. Схема оперения

Стабилизатор обеспечивает продольную устойчивость самолета, уравновешивая момент, возникающий вследствие несовпадения точки приложения аэродинамической силы, действующей на крыло, с центром тяжести самолета. Аэродинамическая сила крыла создает обычно момент на пикирование, для уравновешивания которого горизонтальное оперение должно создавать подъемную силу, направленную вниз. С этой целью стабилизатор самолета выполнен управляемым в полете. Углы установки стабилизатора от +1˚до -12˚. На стоянке угол установки +1° для того, чтобы от ветра и струй газового потока маневрирующих самолетов не происходило опрокидывания на хвост. Стабилизатор крепится к килю с помощью переднего и заднего узлов.

Передний узел состоит из двух аналогичных по конструкции кронштейнов, отштампованных из сплава АК6. Кронштейны болтами и заклепками закреплены к переднему лонжерону и соединяются стыковыми болтами с гайкой механизма перестановки через промежуточные кронштейны.

Задний узел крепления состоит из двух проушин балки, соединяющей правую и левую половину второго лонжерона стабилизатора, кронштейна, закрепленного болтами и заклепками к третьему лонжерону и концевой нервюре киля, двух переходников. С помощью переходников проушины балки стабилизатора соединяются с кронштейном киля стыковыми болтами, которые одновременно являются осью поворота горизонтального оперения. Балка стабилизатора, переходники и кронштейн киля отштампованы из титанового сплава ВТ-22.

Стабилизатор неразъемный, двухлонжеронной схемы, состоит из каркаса, обшивки, двух носовых частей, двух законцовок, хвостового обтекателя и боковых зализов. Ось симметрии стабилизатора в плане совпадает с продольной осью самолета. В продольный набор каркаса входят: первый лонжерон, второй лонжерон с балкой, задняя стенка и стрингеры. Левая и правая половины первого лонжерона стыкуются между собой по оси симметрии стабилизатора, обе половины второго лонжерона стыкуются с балкой. Всего каждая половина стабилизатора имеет 16 нервюр, из них 1, 2, 3, 4, 6, 9, 12, 15 и 16 силовые. Нервюра 1 проходит по оси симметрии и является общей для двух половин стабилизатора, по ней стыкуются обшивки и стрингеры. В хвостовые части нервюр 6, 9, 12 и 15 вмонтированы кронштейны узлов навески руля высоты. Нервюра 16 одновременно является продольной диафрагмой каркаса законцовки стабилизатора. К ней крепятся торцовый узел навески руля высоты, стрингеры, обшивка стабилизатора, диафрагмы и обшивка законцовки.

Обшивка каждой половины стабилизатора от первого лонжерона до задней стенки делится на верхнюю и нижнюю. Обшивки стыкуются по оси симметрии стабилизатора. Верхняя обшивка выполнена из листового дюраля толщиной 1,2 мм, нижняя - из листового дюраля толщиной 1,5 мм. Между нервюрами 9 и 16 обшивка имеет окна химического фрезерования до толщины 0,8 мм. Нижняя обшивка состоит из двух листов с продольным стыком по стрингеру 3. Обшивка крепится к каркасу заклепками и болтами. В обшивке сделаны окна и эксплуатационные люки для подхода к качалкам управления рулем высоты и к агрегатам ПОС. Вырезы под люки в обшивке усилены окантовками. Крышки большинства люков в закрытом положении удерживаются болтами с анкерными гайками. Конец тяги управления, идущей к рычагу каждой половины руля высоты, закрыт обтекателем, который прикреплен к нижней обшивке в районе нервюр 8 и 9.

Носовая часть стабилизатора несъемная, состоит из правой и левой половины. Каждая половина носовой части крепится к полкам первого лонжерона к концевым нервюрам 16. Каждая носовая часть образована наружной и внутренней обшивками и каркасом, состоящим из носков, диафрагм, кожуха и вверху разрезных стрингеров. В канале, образованном двумя обшивками и кожухом, закреплен трубопровод противообледенительной системы. Горячий воздух, поступающий из трубопровода противообледенительной системы в носовую часть стабилизатора, распределяется через поперечные прямоугольные каналы, образованные наружной и приклепанной к ней внутренней обшивками. В корневой части каждого носка установлен кронштейн с упорный роликом. Ролики при перестановках стабилизатора, опираясь, катятся по направляющим пластинам законцовки киля и исключают поперечные перемещения стабилизатора. Кронштейны крепления роликов отлиты из материала AЛ-19. Для подхода к кронштейнам с роликами в корневой части каждого носка сделан люк.

Законцовки стабилизатора несъемные, состоят из торцовых нервюр, набора диафрагм и обшивки. Торцевая нервюра 16 швеллерного сечения неразъемная, гнутая из листового дюраля толщиной 1,0 мм, имеет отверстия облегчения. В хвостовую кромку законцовки вклепан сухарь из стеклотекстолита КАСТ-В и кронштейн для разрядника статического электричества. Законцовка соединяется с носовой частью стабилизатора болтами и анкерными гайками, а с остальной частью - заклепками.

Хвостовой обтекатель стабилизатора является продолжением средней части его и состоит из продольных стрингеров, поперечных диафрагм, обшивки и съемного хвостового кока. Обшивка выполнена из листового дюраля толщиной 0,6мм и 1,0мм, приклепана к стрингерам и диафрагмам. Хвостовой кок состоит из трех диафрагм и радиопрозрачной обшивки из стеклоткани, подсоединяется к обтекателю на болтах.

Боковые зализы вместе со средней частью стабилизатора закрывают выступающие за пределы киля задние узлы крепления стабилизатора. Зализы съемные, расположены на участке между законцовкой киля и хвостовым обтекателей стабилизатора. Каждый зализ состоит из обшивки

и каркаса.

Руль высоты однолонжеронной схемы снабжен аэродинамической компенсацией и весовой балансировкой, состоит из двух половин. Каждая половина руля имеет триммер и подвешена к стабилизатору на шести узлах. Балансировка руля высоты выполнена в виде лобовой обшивки из листовой стали 30ХГСА-Л2, к которой с внутренней стороны болтами и заклепками закреплен дополнительный стальной груз. Около четвертого и пятого узлов подвески в носовой части руля установлены выносные балансировочные свинцовые грузы, помещенные в дюралевых кронштейнах. Каждая половина руля высоты состоит из каркаса, обшивки и триммера. Каркас половины руля состоит из лонжерона, носовых диафрагм, 35 нервюр хвостовой части руля и профилей, окантовывающих вырез под триммер. Лонжерон представляет собой балку швеллерного сечения, гнутую из листового дюраля, подкрепленную стойками и имеющую подштамповки стенки в местах установки кронштейнов узлов крепления руля. Носовые диафрагмы отштампованы из листового дюраля. На первой торцевой диафрагме расположены упоры, ограничивающие углы отклонения руля. Носовая обшивка состоит из верхних и нижних листов дюраля толщиной 1,5 мм. Хвостовая обшивка состоит также из верхних и нижних листов дюраля толщиной 0,6 мм. Между обшивками по хвостовой кромке вклеен сухарь из стеклотекстолита КАСТ-В. Обшивка к каркасу руля крепится заклепками. На нижней обшивке каждой половины руля смонтировано по два обтекателя, закрывающих выходящие наружу части тяг управления рулем к триммером.

Триммер руля высоты однолонжеронной схемы, имеет аэродинамическую компенсацию и полную весовую балансировку, расположен в корневой части каждой половины руля высоты и подвешен к ней на трех узлах. Каждый узел подвески состоит из кронштейна триммера и кронштейна руля, соединенные между собой серьгой. Носовая часть триммера состоит из набора штампованных диафрагм и обшивки, а хвостовая часть - из торцовых и промежуточных нервюр, хвостового вкладыша и обшивки. Верхняя и нижняя хвостовая обшивка выполнена из одного листа дюраля толщиной 0,6 мм, согнутого вдоль хвостовой кромки. Носовая обшивка также выполнена из верхнего и нижнего листов дюраля толщиной 0,6 мм.

Конструкции,

возможно меньшее затенение оперения другими частями самолета - крылом, фюзеляжем , гондолами двигателей, а также одной части оперения другой.

отсутствие вибраций и колебаний типа флаттера и бафтинга .

более позднее, чем на крыле, развитие волнового кризиса .

Горизонтальное оперение (ГО)

Обеспечивает продольную устойчивость, управляемость и балансировку. Горизонтальное оперение состоит из неподвижной поверхности - стабилизатора и шарнирно подвешенного к нему руля высоты. У самолетов с хвостовым расположением горизонтальное оперение устанавливается в хвостовой части самолета - на фюзеляже или на верху киля (T-образноя схема).

Рули и элероны

Основная нагрузка рулей - воздушная аэродинамическая, возникающая при балансировке, маневрировании самолета или при полете в неспокойном воздухе. Воспринимая эту нагрузку, лонжерон руля работает как неразрезная многоопорная балка. Особенность его работы заключается в том, что опоры руля закреплены на упругих конструкциях, деформации которых под нагрузкой существенно влияют на силовую работу лонжерона руля.

Аэродинамическая компенсация рулей

В полете при отклонении рулевых поверхностей возникают шарнирные моменты, которые уравновешиваются усилиями летчика на командных рычагах управления. Эти усилия зависят от размеров и угла отклонения руля, а также от скоростного напора. На современных самолетах усилия управления получаются слишком большими, поэтому приходится в конструкции рулей предусматривать специальные средства для уменьшения шарнирных моментов и уравновешивающих их усилий управления. С этой целью используется аэродинамическая компенсация рулей, суть которой заключается в том, что часть аэродинамических сил руля создают момент относительно оси вращения, противоположный основному шарнирному моменту.

Наибольшее распространение получили следующие виды аэродинамической компенсации:

роговая - на конце руля часть его площади в виде «рога» располагается спереди от оси шарниров, что обеспечивает создание момента обратного знака по отношению к основному шарнирному;
осевая - часть площади руля по всему размаху располагается спереди от оси шарниров (ось шарниров смещается назад), что уменьшает шарнирный момент;
внутренняя - обычно используется на элеронах и представляет собой пластины, прикрепленные к носку элерона спереди, которые связаны гибкой перегородкой со стенками камеры внутри крыла. При отклонении элерона в камере создается разница давлений над и под пластинами, которая уменьшает шарнирный момент.
сервокомпенсация - в хвостовой части руля шарнирно подвешивается небольшая поверхность, которая тягой связывается с неподвижной точкой на крыле или оперении. Эта тяга обеспечивает автоматическое отклонение сервокомпенсатора в сторону, противоположную отклонению руля. Аэродинамические силы на сервокомпенсаторе уменьшают шарнирный момент руля.

Углы отклонения и эффективность работы такого компенсатора пропорциональны углам отклонения руля, что не всегда оправдывает себя, т.к. усилия управления зависят не только от углов отклонения руля, но и от скоростного напора. Более совершенным является пружинный сервокомпенсатор, у которого за счет включения в кинематику управления пружины с предварительной затяжкой углы отклонения пропорциональны усилиям управления руля, что наилучшим образом отвечает назначению сервокомпенсатора - уменьшать эти усилия.

Средства аэродинамической балансировки самолета

Любой установившийся режим полета самолета, как правило, выполняется с отклоненными рулями, что обеспечивает уравновешивание - балансировку - самолета относительно его центра масс. Возникающие при этом усилия на органах управления в кабине принято называть балансировочными. Чтобы зря не утомлять летчика и избавить его от этих ненужных усилий на каждой рулевой поверхности устанавливается триммер , позволяющий полностью снимать балансировочные усилия.

Триммер конструктивно полностью идентичен сервокомпенсатору и также шарнирно подвешивается в хвостовой части руля, но, в отличие от сервокомпенсатора, имеет дополнительное ручное или электромеханическое управление. Летчик, отклоняя триммер в сторону противоположную отклонению руля, добивается уравновешивания руля на заданном угле отклонения при нулевых усилиях на командном рычаге. В некоторых случаях используется комбинированная поверхность триммер-сервокомпенсатор, который при включении привода работает в качестве триммера, а при отключенном - выполняет функции сервокомпенсатора.

Следует добавить, что триммер может использоваться лишь в таких системах управления, в которых усилия на командных рычагах напрямую связаны с шарнирным моментом руля - системы механического безбустерного управления или системы с обратимыми бустерами. В системах с необратимыми бустерами - гидроусилителями - естественные усилия на огранах управления очень малы, и для имитации лётчику «механического управления» дополнительно создаются пружинными загрузочными механизмами и от шарнирного момента руля не зависят. В таком случае триммеры на рулях не ставятся, а балансировочные усилия снимаются специальными устройствами - механизмами эффекта триммирования, установленными в проводке управления.

Другим средством балансировки самолета в установившемся режиме полета может служить переставной стабилизатор. Обычно такой стабилизатор крепится шарнирно на задних узлах подвески, а передние узлы соединяются с силовым приводом, который, перемещая носовую часть стабилизатора вверх или вниз, изменяет углы его установки в полете. Подбирая нужный угол установки, летчик может уравновесить самолет при нулевом шарнирном моменте на руле высоты. Этот же стабилизатор обеспечивает и требуемую эффективность продольного управления самолета на взлете и посадке.

Средства устранения флаттера рулей и элеронов

Причиной возникновения изгибно-элеронного и изгибно-рулевого флаттера является их массовая несбалансированность относительно оси шарниров . Обычно центр масс рулевых поверхностей расположен позади оси вращения. В результате при изгибных колебаниях несущих поверхностей силы инерции, приложенные в центре масс рулей, за счет деформаций и

Хотя требования ТЗ и НЛГС определяют основные цели разработки проекта, конструктор должен выработать свою концепцию, выделающую главное в проекте и куазывающую на пути его реализации

В основу классификации аэродинамических схем самолетов положено взаимное расположение несущих, стабилизирующих и управляющих аэродинамических поверхностей.

Среди легких самолетов классическая схема самолета с хвостовым оперением получила наибольшее распространение. Она в наибольшей степени удовлетворяет комплексу требований, предьявляемых к легким самолетам по устойчивости, управляемости, безопасности и другим летно-техническим характеристикам.

Основные ее достоинства:

благодаря развитой хвостовой части без затруднений обеспечивается необходимая продольная и путевая устойчивость
сохраняется безотрывное обтекание горизонтального оперения в некоторой области закритических углов атаки крыла обеспечивая достаточную эффективность продольного управления на больших углах атаки.

Расположение крыла

Расположение крыла по отношению к фюзеляжу в вертикальной плоскости рекомендуется рассматривать в первую очередь.

Как правило, на легких самолетах, применяют схемы с низким (Рис 1а) или высоким (Рис 1б) расположением крыла.

Рис 1 Схемы расположения крыла
а - низкоплан, б - высокоплан

Рекомендуется расположение крыла по отношению к фюзеляжу определять главным образом эксплуатационными требованиями. Вопросы аэродинамики и веса конструкции становятся важными при выборе высоко- или низкорасположенного крыла только после того, как учтены вопросы технического обслуживания и максмальной эксплуатационной гибкости самолета.

Различия в характеристиках высокоплана и низкоплана имеют место при взлете и посадке из за экранного эффекта вследствие близости земли. Этот эффект уменьшается с увеличением высоты крыла над ВПП. Экранный эффект земли прежде всего выражается в уменьшении индуктивного сопротивления, что может привести к уменьшению взлетной и увеличению посадочной дистанции.

Кроме того, из за экранного эффекта земли происходит уменьшение скоса потока в области горизонтального оперения, ведущего к появлению момента на пикирование. Это явление потребует боьшего отклонения руля высоты для отрыва носового колеса при взлете или при выравнивании самолета на посадке и может стать определяющим фактором при выборе площади руля высоты. Экранный эффект земли может вызвать и противоположный эффект, заставляя самолет "приземлиться самостоятельно". Это означает, что после выполнения нормального захода на посадку потребуется незначительное или вообще не потребуется отклонение руля высоты для выравнивания самолета. Такое явление можно наблюдать в случае, когда низкорасположенное крыло вследствие близости земли дает заметное приращение подьемной силы, а указанный выше момент горизонтального оперения на пикирование будет компенсироваться моментом на кабрирование в результате прироста подьемной силы крыла. Такое поведение самолета считается благоприятным, однако достичь этого целенаправленным начальным выбором схемы практически невозможно.

Различия между высокопланом и низкопланом в минимальном сопротивлении могут быть уменьшены соответствующим выбором зализов и обтекателей. Считается, что с точки зрения максимального аэродинамического качества высокоплан выгоднее низкоплана.

Низкорасположенное крыло может выполнять роль энергоемкой массы при вынужденной посадке самолета, хотя имеется опасность пожара при контакте с поверхностью земли, поскольку в крыле обычно находятся топливные отсеки и баки, повреждение которых при посадке более вероятно. При не слишком сильном ударе о землю вероятность повреждения и возникновения пожара у высокопланов меньше. При вынужденной посадке высокоплана на воду фюзеляж будет погружен, в этом случае необходимо предусматривать аварийный выход из кабины через верхний люк.

Дополнительные нагрузки на фюзеляж высокоплана со стороны крыла при аварийной посадке как правило приводят к дополнительным затратам веса конструкции фюзеляжа для их восприятия (по сравнению с низкопланом).

Из за аэродинамического влияния крыла на вертикальное оперение при высоком расположении крыла площадь вертикального оперения должна быть больше, чем у низкоплана.

Уборка основных стоек шасси высокоплана представляет отдельную проблему для конструктора. При расположении двигателей на крыле, основные стойки шасси можно крепить к крылу и убирать в мотогондолы (Рис 2а) или хвостовые балки (при двухбалочной схеме). Однако стойки при этом имеют значительную высоту и вес.

Рис 2 Варианты компоновки шасси высокоплана:
а - шасси, убирающееся в гондолу двигателя
б - неубирающееся шасси
в - шасси, убирающееся в гондолу на фюзеляже

Другим возможным вариантом является размещение стоек на фюзеляже (Рис 2б). Этот вариант требует усиления конструкции фюзеляжа для восприятия нагрузок при посадке и сопровождается дополнительным увеличением веса. В случае уборки стоек и колес шасси в фюзеляж это увеличение веса фюзеляжа повышается из за компенсации соответсвующего выреза. В случае уборки колес и стоек шасси в обтекатели на фюзеляже (Рис 2в) появляется дополнительный вес этих обтекателей. Частично увеличение веса из за уборки шасси в фюзеляж (обтекатели) низкоплана компенсируется более короткими стойками по сравнению с шасси для высокоплана. Кроме того, при размещении шасси на фюзеляже трудно получить широкую колею основных стоек шасси.

На практике вариант размещения основных стоек шасси на фюзеляже высокоплана как правило применяется в случае неубирающегося шасси (Рис 2б).

Перечисленные выше особенности размещения шасси на самолете говорят в пользу схемы низкоплана.

У низкопланов шасси могут убираться в гондолы двигателей (Рис 3а), в отсек фюзеляжа или в отсек между лонжеронами крыла (Рис 3б). Поскольку обшивка крыла легкого самолета является неработающей или слабонагруженной, то компенсация соответствующего выреза в таком крыле будет сопровождаться минимальными затратами веса.

Рис 3 Схемы уборки шасси для низкоплана

Монопланы с подкосным крылом в настоящее время проектируются по схеме высокоплана. Подкосы, прикрепленные к нижней поверхности крыла,создают меньше возмущений и меньше по весу по сравнению с другими вариантами, так как расчетными для них являются растягивающие нагрузки.

Схемы оперения

Конструкция хвостового оперения существенно зависит от общей схемы самолета. Из за особенностей размещения, эффективность оперения находится под влиянием крыла и воздушного винта. Установка оперения на фюзеляже или хвостовых балках определяет и конструктивную схему фюзеляжа (балок) в этом месте.

Примеры схем хвостового оперения, заимствованные из практики приведены на рис 4. Возможны и другие варианты хвостового оперения, которые здесь не рассматриваются (например схема V-образного оперения).

Рис 4 Основные схемы оперения

Наиболее распространенной является схема с одним килем и стабилизатором, установленным на фюзеляже или киле - (Рис 4 а, б, в). Она обеспечивает конструктивную простоту и жесткость, хотя в случае Т-образного хвостового оперения (Рис 4в) необходимо принимать меры, предотвращающие его флаттер.

Схема Т-образного оперения обладает и рядом приемуществ. Расположение горизонтального оперения в верхней части киля создает для последнего эффект концевой шайбы, что может способствовать уменьшению потребной площади вертикального оперения. С другой стороны высокорасположенное горизонтальное оперение находится в зоне небольшого скоса потока от крыла при средних (полетных) углах атаки, что позволяет уменьшить потребную площадь горизонтального оперения. Таким образом площадь Т-образного оперения может быть меньше площади оперения с низким расположением горизонтального оперения.

Необходимая площадь вертикального оперения в значительной мере определяется длиной и площадью боковой проекции части фюзеляжа, находящейся впереди центра тяжести самолета. Чем длиннее носовая част фюзеляжа, (и больше площадь ее боковой проекции) тем при прочих равных условиях больше площадь вертикального оперения, необходимая для устранения дестабилизирующего момента этой части фюзеляжа.

Если двигатели расположены на крыле, то полет с одним отказавшим двигателем является условием для выбора размеров киля и руля направления многодвигательного самолета.

Значительная высота вертикального оперения (в случае его потребной площади) может привести к появлению моментов по крену при отклонении руля направления в результате большого плеча между центром давления вертикального оперения и продольной осью самолета. Если такая опасность существует, заслуживает внимания разнесенная двухкилевая схема хвостового оперения, уменьшающая этот эффект (Рис 4д). Для двухбалочной (Рис 4г) или рамной схемы самолета выбор такого оперения очевиден. Поскольку расположение килей на концах горизонтального оперения создает эффект концевых шайб, то площадь горизонтального оперения может быть уменьшена.

Схема расположения двигателей

Легкие самолеты с поршневыми двигателями как правило бывают двух схем: один тянущий двигатель, установленный в носовой части фюзеляжа, или два тянущих двигателя, установленных на крыле.

Расположение двигателя перед крылом является наиболее приемлемой схемой с аэродинамической и конструктивной точек зрения. Поток от винтов работающих двигателей оказывает благаприятный эффект на срывные характеристики крыла и повышает подьемную силу, особенно при выпущенных закрылках, создавая своеобразную встроенную защиту от сваливания самолета. С другой стороны при отказе двигателя до перевода винта в режим флюгирования, он создает значительное сопротивление при авторотации, нарушая обтекание крыла. Моменты по крену и рысканию, создаваемые при отказе двигателя, представляют серьезную проблему управления, особенно на взлете. Кроме того, изменение мощности двигателя в полете будет влиять на скос потока за крылом и изменять балансирущий момент от хвостового оперения.

По сравнению назкопланом, высокорасположенное крыло в общем случае создает больше возможностей в отношении расположения в вертикальной плоскости двигателей относительно профиля крыла, так как в этом случае легче обеспечить необходимый зазор между винтом и землей.

На самолетах с низким расположением крыла конструкторы часто вынуждены использовать сравнительно высокое положение двигателей на верхней поверхности крыла для обеспечения необходимого зазора между винтом и землей. Это может привести к неблагаприятной интерференции между гондолой и крылом, приводящей к преждевременному срыву потока и появлению дополнительного индуктивного сопротивления.

В отношении одномоторных легких самолетов можн установить следующее:

Наиболее распространенной схемой является схема с низким расположением крыла. Высокорасположенное крыло как правило делается с внешним подкосом.
Двигатель располагается в носовой части фюзеляжа
Наиболее распространенной схемой хвостового оперения является схема с низким расположением горизонтального оперения на фюзеляже или в корневой части вертикального оперения. При Т-образном оперении или П-образной схемах хвостового оперения возникают проблемы, на которые необходимо обратить внимание перед окончательным выбором этих схем оперения:
- высокорасположенное горизонтальное оперение затрудняет его осмотр без стремянки
- расположение горизонтального оперения вне струи винта уменьшает эффективность горизонтального оперения на взлете.
При низком расположении горизонтального оперения для улучшения штопорных характеристик часто применяют разнесение горизонтального и вертикального оперения по строительной горизонтали (горизонтальное оперение располагается около задней кромки или позади вертикального). Однако это не означает, что при других схемах низкого расположения горизонтального оперения нельзя обеспечить вывод самолета из штопора.
В большинстве случаев вертикальное оперение расположено на фюзеляже и не имеет подфюзеляжных частей (гребней)
Как правило шасси самолета имеет трехопорную схему с носовой опорой.

Для двухмоторных самолетов можно установить следующее:

Как правило оба двигателя располагаются на крыле.
Схема низкоплан применяется чаще, чем высокоплан Среди высокопланов подкосные крылья не являются доминирующими.
В большинстве схем применяется низкорасположенное горизонтальное оперение. При этом расположение горизонтального оперения и двигателей обеспечивает обдувку оперения струями воздушных винтов. Однако следует учитывать, что струя винта мощного двигателя может создать проблему усталости конструкции оперения.
Другая концепция расположения горизонтального оперения относительно струй винтов состоит в таком расположении оперения, при котором работа двигателей не будет влиять на работу горизонтального оперения. Эта концепция реализуется в виде Т-образной схемы оперения, а при низком расположении горизонтального оперения - приданием ему поперечного "V".
Схема вертикального оперения как правило однокилевая. Для повышения эффективности вертикального оперения на больших углах скольжения применяется форкиль.
Двухкилевое оперение используется редко. Отличительной чертой схем самолетов с двухкилевым вертикальным оперением является малая площадь боковой проекции хвостовой части фюзеляжа, что уменьшает путевую устойчивость самолета.
Как правило шасси выполнено по трехопорной схеме с носовой опорой
В большинстве случаев шасси самолета делается неубирающимся. Неубирающееся шасси как правило применяется у высокопланов
Двигатели в гондолах вынесены таким образом, чтобы плоскости вращения воздущных винтов были впереди кабины экипажа

по материалам: Н. П. Арепьев "Вопросы проектирования легких самолетов. Выбор схемы и параметров"