Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с элеронов )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для группы см . Элероны .
Альерон А-44 (PSF) .png
Самолет "кренится" или "кренится" со своими элеронами.
Триммер элеронов и крена легкого самолета

Элерона (французский язык для «маленького крыла» или «ребра») представляет собой откидную управления полетом поверхности , как правило , образует часть задней кромки каждого крыла в виде самолетов . Элероны используются парами для управления самолетом в крене (или движении вокруг продольной оси самолета ), что обычно приводит к изменению траектории полета из-за наклона вектора подъемной силы . Движение вокруг этой оси называется «креном» или «креном».

Существуют серьезные разногласия по поводу признания изобретения элерона. Братья Райт и Гленн Кертисс в течение многих лет вели судебную тяжбу за патент Райта 1906 года, в котором описывался метод деформации крыльев для достижения бокового контроля. Братья выиграли несколько судебных решений, в которых было установлено, что использование элеронов Кертиссом нарушает патент Райта. В конечном итоге Первая мировая война вынудила правительство США принять законное решение. Гораздо более ранняя концепция элеронов была запатентована в 1868 году британским ученым Мэтью Пирсом Уоттом Бултоном на основе его статьи 1864 года « О воздушном движении» .

История [ править ]

В статье Бултона 1864 года «О воздушном движении» описывается несколько конструкций, включая элероны.

Название «элерон» от французского, означающее «маленькое крыло», также относится к конечностям птичьих крыльев, используемых для управления их полетом. [1] [2] Впервые оно появилось в печати в 7-м издании франко-английского словаря Касселя за 1877 г., где в главном значении было «маленькое крыло». [3] В контексте самолетов с двигателями он появился в печати примерно в 1908 году. До этого элероны часто назывались рулями направления , их старыми техническими родственниками, без различия между их ориентацией и функциями, или, более описательно, как горизонтальные рули направления (в French, gouvernails Horizontaux ). Одно из первых печатных авиационных применений элерона.было это во французском авиационном журналеL'Aérophile 1908 года. [4]

Элероны более или менее полностью вытеснили другие формы бокового управления, такие как деформация крыла , примерно к 1915 году, намного позже того, как функции руля направления и управления полетом руля высоты были в значительной степени стандартизированы. Хотя были ранее много претензий конфликтующих над тем, кто первым изобрел элероны и его функции, то есть, боковой или катиться управления, [4] устройство управления полетом был изобретен и описал британский ученый и метафизика Мэтью Пирс Watt Boulton в своем 1864 году бумаги на Воздушное передвижение . Он был первым, кто запатентовал систему управления элеронами в 1868 году. [4] [5] [6] [7]

Описание Боултоном его системы управления поперечным полетом было «первым из имеющихся у нас свидетельств признания необходимости активного бокового контроля в отличие от [пассивной поперечной устойчивости] ...». С этим изобретением Бултона мы имеем дело с рождением сегодняшнего дня. трехконтактный метод управления с воздуха », как похвалил Чарльз Мэнли . [8] Это также было одобрено К. Х. Гиббс-Смитом. [9] [10] Британский патент Боултона № 392 от 1868 года, выданный примерно за 35 лет до того, как элероны были «заново изобретены» во Франции, был забыт и утерян из виду до тех пор, пока устройство управления полетом не стало широко использоваться. [11] [Примечание 1]Гиббс-Смит несколько раз заявлял, что если бы патент Боултона был раскрыт во время подачи документов братьями Райт , они, возможно, не смогли бы претендовать на приоритет изобретения для бокового управления летательными аппаратами. Тот факт, что братья Райт смогли получить патент в 1906 году, не отменяет потерянное и забытое изобретение Бултона. [9]

Элероны не использовались на пилотируемых самолетах до тех пор, пока они не были использованы на планере Роберта Эсно-Пелтери в 1904 году [4] [12], хотя в 1871 году французский военный инженер Шарль Ренар построил и управлял беспилотным планером с элеронами с каждой стороны. (которые он назвал «крылышками»), активируемые одноосевым устройством автопилота, управляемым маятником в стиле Бултона. [13]

Пионерами США авиаинженером Шанют опубликованы описания и рисунки братьев Райт " 1902 года планера в ведущем авиационном журнале дня, L'Aérophile , в 1903. Это побудило Эсно-Пельтри, французский военный инженер, строить Wright- в стиле планера 1904 года, в котором вместо деформации крыла использовались элероны . [4] Французский журнал L'Aérophile опубликовал фотографии элеронов планера Эно-Пельтери, которые были включены в его статью в июне 1905 года, а его элероны впоследствии были широко скопированы. [7] [14] [15]

Братья Райт использовали деформацию крыла вместо элеронов для управления креном своего планера в 1902 году, а примерно в 1904 году их Flyer II был единственным самолетом своего времени, способным выполнять скоординированный поворот по крену. В первые годы полетов с двигателями у Райтов был лучший контроль крена в своих конструкциях, чем у самолетов с подвижными поверхностями. С 1908 года, когда конструкция элеронов была усовершенствована, стало ясно, что элероны были намного более эффективными и практичными, чем деформация крыла. Преимущество элеронов в том, что они не ослабляли конструкцию крыла самолета, как это делала техника деформации крыла [4], которая была одной из причин решения Эно-Пелтери перейти на элероны. [15]

К 1911 году в большинстве бипланов использовались элероны, а не деформация крыла - к 1915 году элероны стали почти универсальными и на монопланах. Правительство США, разочарованное отсутствием достижений своей страны в области авиации в годы, предшествовавшие Первой мировой войне , ввело в действие патентный пул, фактически положив конец патентной войне братьев Райт . [16] [17] [18] В то время компания Wright незаметно изменила управление полетом своих самолетов с деформации крыла на использование элеронов.

Другие первые конструкторы элеронов [ править ]

Другие, которые ранее считались первыми, кто представил элероны, включали:

  • Американец Джон Дж. Монтгомери включил подпружиненные закрылки задней кромки на своем втором планере (1885 г.): они использовались пилотом как элероны. В 1886 году его третий планер использовал вращение всего крыла, а не только задней кромки для управления креном. По его собственным словам, все эти изменения в дополнение к использованию им руля высоты для регулирования тангажа обеспечили «полный контроль над машиной на ветру, предотвращая ее сбой». [19]
  • По общему мнению, новозеландец Ричард Пирс совершил полет на моноплане с небольшими элеронами еще в 1902 году, но его утверждения спорны - а иногда и противоречивы - и даже по его собственным отчетам его самолет плохо контролировался.
Биплан Farman HF.20 1912 года выпуска с элеронами одностороннего действия, навешиваемый на задний лонжерон. В состоянии покоя элероны свешиваются вниз, а при полете они поднимаются вверх под действием силы воздуха и тянутся вниз по тросу для обеспечения управления.
  • В 1906 году Альберто Сантос-Дюмон «с 14-бис было один из самых ранних самолетов элеронов оборудованных летать, как он был модифицирован для добавления восьмиугольной формы в плане межплоскостных элеронов в своих крайних отсеках крыла в ноябре того же год на его завершающий летных сессии на территории Шато де Багатель ; но эти управляющие поверхности не были настоящими элеронами "задней кромки", шарнирно прикрепленными непосредственно к каркасу панелей крыла - для 14-бис они вместо этого поворачивались вокруг горизонтальной оси, центрированной на передних внешних межплоскостных стойках, и выступали вперед за пределы передние кромки крыльев.
  • 18 мая 1908 года инженер и авиаконструктор Фредерик Болдуин , член Ассоциации авиационных экспериментов во главе с Александром Грэмом Беллом , управлял своим первым самолетом с элеронным управлением, AEA White Wing , [6] который позже был скопирован авиационной службой США. пионер Гленн Кертисс [20] в том же году, с AEA June Bug .
  • Элероны Генри Фармана на его Farman III 1909 года были первыми, кто напомнил элероны на современных самолетах, поскольку они были шарнирно прикреплены непосредственно к конструкции крыла в плане и, таким образом, рассматривались как имеющие обоснованное право считаться предком современных элеронов. [6]
  • Элероны крыла также использовались на современном Bleriot VIII - первом из известных летательных аппаратов, в котором джойстик и руль направления были новаторской формой современного управления полетом [21] в одном планере, а толкающий биплан Curtiss Model D образца 1911 года имел прямоугольную форму размаха. Межплоскостные элероны аналогичного характера тем , которые по окончательной форме Santos-Dumont 14-бис , [15] , но установлены на, и повернуты от наружных задних межплоскостных стоек вместо этого.
  • Еще одним очень поздним участником конкурса был американец Уильям Уитни Кристмас , который утверждал, что изобрел элероны в патенте 1914 года на то, что впоследствии стало Christmas Bullet, которое было построено в 1918 году. [22] Оба прототипа Bullet разбились во время своих первых полетов. "когда их крылья сломались в полете из-за трепета в результате того, что они были намеренно освобождены.

Патенты и судебные иски [ править ]

Патентный поверенный компании «Братья Райт» из Огайо Генри Тулмин подал обширную заявку на патент, и 22 мая 1906 года братьям был предоставлен патент США 821393. [23] Важность патента заключалась в заявлении о новом и полезном методе управления самолетом. Заявка на патент включала требование о боковом управлении полетом самолета, которое не ограничивалось деформацией крыла, а посредством любых манипуляций с «… угловыми соотношениями боковых краев самолетов [крыльев] .... противоположные направления ». Таким образом, в патенте прямо указано, что другие методы, помимо деформации крыла, могут использоваться для регулировки внешних частей крыльев самолета под разными углами с правой и левой сторон для достижения контроля поперечного крена.Почти одновременно Джон Дж. Монтгомери получил патент США 831173 [24] на свои методы деформации крыла. И патент братьев Райт, и патент Монтгомери были рассмотрены и одобрены одним и тем же патентным экспертом Патентного ведомства США Уильямом Таунсендом. [25] В то время Таунсенд указал, что оба метода деформации крыла были изобретены независимо и достаточно сильно различались, чтобы каждый оправдал получение собственного патента.

Многочисленные судебные решения США были в пользу обширного патента Райта, который братья Райт стремились обеспечить с помощью лицензионных сборов, начиная с 1000 долларов за самолет [4] [26] и, как сообщается, до 1000 долларов в день. [27] По словам Луи С. Кейси, бывшего куратора Смитсоновского музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия, и других исследователей, из-за полученного патента Райты твердо стояли на позиции, согласно которой все летающие самолеты используют контроль бокового крена. в любой точке мира, будет проводиться только ими по лицензии. [27]

Впоследствии Райт были втянуты в многочисленные судебные иски против авиастроителей, использовавших боковые органы управления полетом, и, следовательно, братьев обвиняли в том, что они играли «... важную роль в отсутствии роста и конкуренции в авиационной отрасли в Соединенных Штатах по сравнению с другими странами. такие страны, как Германия, до и во время Первой мировой войны ". [26] Годы затяжного правового конфликта последовали за многими другими авиастроителями до тех пор, пока США не вступили в Первую мировую войну, когда правительство наложило законодательное соглашение между сторонами, которое привело к выплате роялти в размере 1% Райтам. [27]

Дополнительная информация: патентная война братьев Райт

Продолжающиеся споры [ править ]

Сегодня все еще существуют противоречивые утверждения о том, кто первым изобрел элероны. Другие инженеры и ученые XIX века, включая Шарля Ренара , Альфонса Пено и Луи Муайяра , описали похожие поверхности управления полетом. Другой метод бокового управления полетом, деформация крыла , также описывали или экспериментировали с несколькими людьми, включая Жана-Мари Ле Бриса , Джона Монтгомери , Клемента Адера , Эдсона Галлоде , Д.Д. Уэллса и Хьюго Маттуллата. [4] [28] Историк авиации Ч. К. Гиббс-Смитписал, что элерон был «… одним из самых замечательных изобретений… в истории авиации, которое сразу же было упущено из виду». [4]

В 1906 году братья Райт получили патент не на изобретение самолета (который существовал в течение нескольких десятилетий в форме планеров), а на изобретение системы аэродинамического контроля, которая манипулировала поверхностями летательного аппарата, включая боковой полет. контроль, [29] , хотя рули , лифты и элероны ранее были изобретены.

Динамика полета [ править ]

Як-52 с помощью элеронов катиться против часовой стрелки во время пилотажного маневра

Пары элеронов обычно связаны между собой так, что, когда один перемещается вниз, другой перемещается вверх: идущий вниз элерон увеличивает подъемную силу на своем крыле, в то время как восходящий элерон снижает подъемную силу на своем крыле, создавая крен (также называемый «крен») момент относительно продольной оси самолета (которая простирается от носа до хвоста самолета). [30] Элероны обычно расположены рядом с концом крыла , но иногда могут располагаться и ближе к основанию крыла . Современные авиалайнеры также могут иметь на крыльях вторую пару элеронов, причем эти два положения различаются терминами «внешний элерон» и «внутренний элерон».

Нежелательным побочным эффектом работы элеронов является неблагоприятный рыскание - момент рыскания в направлении, противоположном крену. Использование элеронов для поворота самолета вправо вызывает рыскание влево. Когда самолет катится, неблагоприятный рыскание частично вызывается изменением сопротивления между левым и правым крылом. Поднимающееся крыло создает повышенную подъемную силу, что приводит к увеличению индуцированного сопротивления . Опускающееся крыло создает пониженную подъемную силу, что приводит к уменьшению индуцированного сопротивления. Сопротивление профиля, вызванное отклоненными элеронами, может еще больше усилить разницу, наряду с изменениями векторов подъемной силы, когда один вращается назад, а другой вращается вперед.

Биплан кабины Waco VKS-7 1937 года выпуска с парами четырехместных элеронов, соединенных внешним вертикальным соединителем для упрощения системы управления элеронами. Таким образом, элероны с каждой стороны движутся вместе вверх или вниз.

В скоординированном повороте неблагоприятный рыскание эффективно компенсируется использованием руля направления , что приводит к появлению боковой силы на вертикальном оперении, которая противодействует неблагоприятному рысканью, создавая благоприятный момент рыскания. Другой метод компенсации - это « дифференциальные элероны », которые настроены таким образом, что нисходящий элерон отклоняется меньше, чем восходящий. В этом случае противоположный момент рыскания создается разницей в сопротивлении профиля между левым и правым законцовками крыла. Элероны FrizeПодчеркнуть этот дисбаланс лобового сопротивления профиля, выступая под крыло отклоненного вверх элерона, чаще всего за счет поворота немного позади передней кромки и около нижней части поверхности, при этом нижняя часть передней кромки поверхности элерона выступает немного ниже крыла. нижняя поверхность, когда элерон отклоняется вверх, существенно увеличивая сопротивление профиля на этой стороне. Элероны также могут быть спроектированы для использования комбинации этих методов. [30]

Когда элероны находятся в нейтральном положении, крыло с внешней стороны разворота развивает большую подъемную силу, чем противоположное крыло, из-за изменения воздушной скорости по размаху крыла, что приводит к продолжению крена самолета. Как только желаемый угол крена (градус поворота вокруг продольной оси) получен, пилот использует противоположный элерон, чтобы предотвратить увеличение угла крена из-за этого изменения подъемной силы по размаху крыла. Это незначительное противоположное использование контроля должно сохраняться на протяжении всего хода. Пилот также слегка поворачивает руль направления в том же направлении, что и поворот, чтобы противодействовать неблагоприятному рысканию и выполнить "скоординированный" разворот, при котором фюзеляжпараллельно траектории полета. Простой индикатор на приборной панели, называемый индикатором пробуксовки , также известный как «мяч», показывает, когда эта координация достигается. [30]

Компоненты элеронов [ править ]

Рупоры и аэродинамические противовесы [ править ]

Виден рог элеронов, выходящий из крыла на верхнем крыле Fokker Dr. I

В частности, на больших или более быстрых самолетах силы управления могут быть чрезвычайно большими. Заимствованное у лодок открытие, которое расширяет площадь поверхности управления перед шарниром, облегчает необходимые силы, впервые появившиеся на элеронах во время Первой мировой войны, когда элероны были выдвинуты за законцовку крыла и снабжены звуковым сигналом перед шарниром. Известные как консольные элероны, возможно, самыми известными примерами являются Fokker Dr.I и Fokker D.VII . Более поздние образцы привели противовес в соответствие с крылом, чтобы улучшить управляемость и уменьшить сопротивление. Сейчас это наблюдается реже из-за элеронов типа Frize [ требуется пояснение ], которые обеспечивают те же преимущества. [ необходима цитата ]

Обрезать вкладки [ править ]

Основная статья: вкладка Trim

Триммеры представляют собой небольшие подвижные секции, напоминающие уменьшенные в масштабе элероны, расположенные на задней кромке элерона или рядом с ней. На большинстве самолетов с воздушным винтом вращение пропеллера (ов) вызывает противодействующее движение крена из-за третьего закона движения Ньютона , в котором каждое действие имеет равную и противоположную реакцию. Чтобы избавить пилота от необходимости оказывать постоянное давление на рукоять в одном направлении (что вызывает усталость), предусмотрены триммеры для регулировки или дифферента.давление, необходимое против любого нежелательного движения. Сам язычок отклоняется относительно элерона, заставляя элерон двигаться в противоположном направлении. Триммеры бывают двух видов: регулируемые и фиксированные. Фиксированный триммер вручную сгибается до требуемой степени отклонения, а регулируемым триммером можно управлять из кабины, чтобы можно было компенсировать различные настройки мощности или положения в полете. Некоторые большие самолеты 1950-х годов (в том числе Canadair Argus ) использовали свободно плавающие управляющие поверхности, которыми пилот управлял только через отклонение триммера, и в этом случае были также предусмотрены дополнительные вкладки для точной настройки управления для обеспечения прямого и ровного полета. [ необходима цитата ]

Пики [ править ]

Дополнительный самолет объемом 300 л, снизу, видны четырехугольные лопаты светлого цвета примерно в середине крыла.

Лопаты представляют собой плоские металлические пластины, обычно прикрепленные к нижней поверхности элеронов перед шарниром элеронов с помощью плеча рычага. Они уменьшают силу, необходимую пилоту для отклонения элеронов, и часто встречаются на пилотажных самолетах. Когда элерон отклоняется вверх, лопата создает направленную вниз аэродинамическую силу, которая имеет тенденцию вращать весь узел, чтобы еще больше отклонить элерон вверх. Размер лопаты (и ее плеча рычага) определяет, сколько силы нужно приложить пилоту, чтобы отклонить элерон. Лопата работает так же, как рог, но более эффективна из-за более длинного плеча . [ необходима цитата ]

Весовые балансы [ править ]

Массовая балансировка шарнирных элеронов Фризе на Messerschmitt Bf 110 "zerstörer"

Чтобы увеличить скорость, при которой флаттер руля ( аэроупругий флаттер ) может стать риском, центр тяжестиповерхности управления перемещается к линии шарнира этой поверхности. Для этого к передней части элерона могут быть добавлены свинцовые грузы. В некоторых самолетах конструкция элеронов может быть слишком тяжелой, чтобы позволить этой системе работать без чрезмерного увеличения веса элерона. В этом случае вес может быть добавлен к плечу рычага, чтобы переместить вес далеко вперед к корпусу элерона. Эти балансировочные грузы имеют каплевидную форму (для уменьшения сопротивления), благодаря чему они выглядят совершенно иначе, чем лопаты, хотя оба выступают вперед и ниже элеронов. Помимо снижения риска флаттера, балансировка масс также снижает усилия ручки, необходимые для перемещения руля при маневрах. [ необходима цитата ]

Заборы элеронов [ править ]

Некоторые конструкции элеронов, особенно когда они установлены на стреловидном крыле , включают ограждения, такие как ограждения крыльев, заподлицо с их внутренней плоскостью, чтобы подавить часть размахом воздушного потока, проходящего через верхнюю часть крыла, который имеет тенденцию нарушать ламинарный поток над крылом. элерон при отклонении вниз. [ необходима цитата ]

Типы элеронов [ править ]

Элероны одностороннего действия [ править ]

Эти элероны использовались в довоенную «эру пионеров» авиации и в первые годы Первой мировой войны. Каждый из этих элеронов управлялся одним тросом, который тянул элероны вверх. Когда самолет находился в покое, элероны висели вертикально вниз. Этот тип элеронов использовался на бипланах Farman III 1909 и Short 166 . «Обратная» версия этого, использующая деформацию крыла, существовала на более поздней версии Santos-Dumont Demoiselle , которая искривляла кончики крыльев «вниз». [31] Одним из недостатков этой установки была большая тенденция к рысканию, чем даже с базовыми взаимосвязанными элеронами. [32] В течение 1930-х годов на некоторых легких самолетах использовались органы управления одностороннего действия, но использовались пружины для возврата элеронов в нейтральное положение при отпускании ручки управления.

Элероны крыла [ править ]

Blériot VIII с элеронами законцовок крыла в 1908 году отклонился на небольшой правый берег.

Используемый на первом в мире планере, имевшем комбинацию элементов управления «джойстик / руль направления», которая напрямую привела к современной системе управления полетом , Blériot VIII в 1908 году [33], в некоторых конструкциях ранних самолетов использовались элероны «законцовки крыла», где вся законцовка крыла поворачивалась, чтобы обеспечить контроль крена как отдельную поворачивающуюся поверхность контроля крена - в AEA June Bug использовалась их форма, как с экспериментальным немецким Fokker V.1 1916 года, так и с более ранними версиями Junkers J 7. моноплан-демонстратор из дюралюминиевого металла с их использованием - J 7 вел прямо к Junkers DIцельнодуралевый металлический немецкий истребитель образца 1918 года, имевший условно навесные элероны. Основная проблема с этим типом элеронов - опасная тенденция к сваливанию при агрессивном использовании, особенно если самолет уже находится в опасности сваливания, поэтому они используются в основном на прототипах и их замене на серийных самолетах с более обычными элеронами.

Элероны Frize [ править ]

Инженер Лесли Джордж Фриз (1897–1979) из Bristol Airplane Company [34] разработал форму элерона, которая поворачивается примерно на 25-30% линии хорды и около его нижней поверхности [1], чтобы уменьшить силу рукояти, поскольку в 1930-е годы самолеты стали быстрее. Когда элерон отклоняется вверх (чтобы его крыло опускалось), передняя кромка элерона начинает выступать под нижней стороной крыла в воздушный поток под крылом. Момент передней кромки в воздушном потоке помогает продвинуть заднюю кромку вверх, что снижает усилие ручки. Движущийся вниз элерон также добавляет энергию пограничному слою. Край элерона направляет воздушный поток от нижней стороны крыла к верхней поверхности элерона, создавая таким образом подъемную силу, добавленную к подъемной силе крыла. Это уменьшает необходимое отклонение элерона. И биплан Canadian Fleet Model 2 1930 года, и популярный американский Piper J-3 Cub 1938 года Моноплан обладал элеронами Frize в исходном виде и помог познакомить с ними широкую аудиторию.

Заявленное преимущество элеронов Frize - это способность противодействовать неблагоприятному рысканию. Для этого передняя кромка элерона должна быть острой или тупо закругленной, что добавляет значительное сопротивление перевернутому элерону и помогает уравновесить силу рыскания, создаваемую другим элероном, повернутым вниз. Это может добавить неприятный нелинейный эффект и / или потенциально опасную аэродинамическую вибрацию (флаттер). [35] Неблагоприятному моменту рыскания в основном противодействует устойчивость самолета по рысканью, а также использование дифференциального движения элеронов. [36]

Дифференциальные элероны [ править ]

Путем тщательного проектирования механических рычагов можно сделать так, чтобы верхний элерон отклонялся больше, чем нижний элерон (например, патент США 1565097). [37] Это помогает снизить вероятность срыва законцовки крыла, когда элероны отклоняются под большими углами атаки. Кроме того, соответствующий дифференциал лобового сопротивления снижает неблагоприятный рыскание [38] (как также обсуждалось выше ). Идея состоит в том, что потеря подъемной силы, связанная с верхним элероном, не несет никаких потерь, в то время как увеличение подъемной силы, связанное с нижним элероном, минимизировано. Пара качения на самолете - это всегда разница подъемной силы между двумя крыльями. Дизайнер в de Havillandизобрели простую и практичную связь, и их классический британский биплан de Havilland Tiger Moth стал одним из самых известных самолетов и одним из первых, в которых использовались дифференциальные элероны. [39]

Управление по крену без элеронов [ править ]

Деформация крыла [ править ]

Основная статья: Искривление крыльев

На самых ранних самолетах Pioneer Era , таких как Wright Flyer и более поздних, созданных в 1909 году Blériot XI и Etrich Taube , [40] боковое управление осуществлялось путем скручивания внешней части крыла с целью увеличения или уменьшения подъемной силы путем изменения подъемной силы. угол атаки. Это имело недостатки, связанные с нагрузкой на конструкцию, тяжелыми рычагами управления и риском сваливания борта из-за увеличенного угла атаки во время маневра. К 1916 году большинство конструкторов отказались от деформации крыла в пользу элеронов. Исследователи из НАСА и других организаций снова взглянули на деформацию крыльев, хотя и под новыми именами. Версия НАСА - X-53 Active Aeroelastic Wing.в то время как ВВС США испытали Adaptive Compliant Wing . [41] [42]

Дифференциальные спойлеры [ править ]

Основная статья: Спойлер (воздухоплавание)

Спойлеры - это устройства, которые при попадании в воздушный поток над крылом нарушают воздушный поток и уменьшают создаваемую подъемную силу. Многие современные самолеты, особенно реактивные , используют интерцепторы вместо или в дополнение к элеронам, например, F4 Phantom II и Northrop P-61 Black Widow , которые имели закрылки почти во всю ширину (обычные элероны на законцовках крыльев были очень маленькими. также).

Крен, вызванный рулем [ править ]

Все самолеты с двугранной головкой имеют ту или иную форму соединения рыскания-крена для обеспечения устойчивости. Обычные тренажеры, такие как серия Cessna 152/172, могут управляться по крену только с помощью руля направления. Руль направления Boeing 737 имеет больше силы крена над самолетом, чем элероны на больших углах атаки. Это привело к двум заметным авариям, когда руль направления заклинило в полностью отклоненном положении, что привело к опрокидыванию (см. Проблемы с рулем направления Boeing 737 ).

Некоторые самолеты, такие как Fokker Spin и модели планеров, лишены какого-либо бокового управления. В этих самолетах используется больший двугранный угол, чем в обычных самолетах. Отклонение руля направления дает рыскание и большую дифференциальную подъемную силу крыла, создавая момент крена, вызванный рысканием. Этот тип системы управления чаще всего встречается в семействе малых самолетов Flying Flea и на более простых 2-функциональных (управление по тангажу и рысканию) моделях планеров или 3-функциональных (управление по тангажу, рысканью и дроссельной заслонке) моделям самолетов с приводом от двигателя, таких как радио -управляемые версии авиамоделей "Old Timer" с двигателем свободного полета .

Другие методы [ править ]

  • Управление смещением веса широко используется в дельтапланах, дельтапланах с приводом от двигателя и сверхлегких самолетах.
  • Полеты с отключенными органами управления были успешными в небольшом количестве авиационных происшествий.
  • Клапаны управления реакцией, используемые в семействе реактивных реактивных самолетов Harrier военного назначения.
  • Верхний руль направления: это устройство было установлено на самолете № 1 британской армии . Он состоял из летающего киля, установленного над верхним крылом и вращающегося вокруг вертикальной оси. Во время работы он прикладывал боковую силу примерно выше центра давления, заставляя корабль катиться. В конструкции также были цельнопрочные элероны между плоскостями крыла, но они были удалены во время первого официального полета британского самолета, а контроль крена во время полета был достигнут исключительно за счет использования верхнего руля направления. [43]

Комбинации с другими поверхностями управления [ править ]

F-16 ВВС США с задними задними колесами, которые движутся независимо друг от друга, обеспечивая контроль как по тангажу, так и по крену. Обратите внимание на различные видимые углы атаки.
  • Поверхность управления, которая объединяет элероны и закрылки , называется флапероном . Одна поверхность на каждом крыле служит обеим целям: используется как элерон, левый и правый флапероны приводятся в действие по-разному; при использовании в качестве закрылка оба флаперона приводятся в действие вниз. Когда флаперон приводится в движение вниз (то есть используется как закрылок), остается достаточно свободы движения, чтобы можно было по-прежнему использовать функцию элерона.
  • Некоторые самолеты использовали интерцепторы с дифференцированным управлением или интерцепторы для обеспечения крена вместо обычных элеронов. Преимущество состоит в том, что вся задняя кромка крыла может быть отведена под закрылки, что обеспечивает лучшее управление на малых скоростях. В Northrop P-61 Black Widow спойлеры использовались таким образом в сочетании с закрылками полного размаха, а некоторые современные авиалайнеры используют спойлеры для помощи элеронам.
  • На самолетах с треугольным крылом элероны объединены с лифтами, образуя элевон .
  • Некоторые современные истребители могут не иметь элеронов на крыльях, но обеспечивать управление по крену с полностью движущимся горизонтальным оперением. Когда стабилизаторы горизонтального оперения могут двигаться по-разному для выполнения функции управления элеронами по крену , как на некоторых современных истребителях , их называют «тейлеронами» или «качающимися хвостами». Тайлероны дополнительно допускают более широкие закрылки на крыльях самолета.
  • Стойки элеронов совмещали подвижные поверхности с аэродинамической стойкой крыла. [44] Воздействие на воздушный поток воздушного винта увеличило их эффективность, хотя их механическое преимущество снижено из-за внутреннего расположения. [45]

См. Также [ править ]

  • Система управления полетом самолета
  • Лифт (воздухоплавание)
  • Откидная створка
  • Флаперон , поверхность управления, объединяющая закрылки и элероны.
  • Спойлер , рулевую поверхность, которую иногда путают с элеронами
  • Руль
  • Задняя кромка
  • Патентная война братьев Райт

Ссылки [ править ]

Сноски [ править ]

  1. ^ . Историк авиации Ч. К. Гиббс-Смит писал, что элероны были «… одним из самых замечательных изобретений… в истории авиации, которое было немедленно потеряно из виду». [4]

Цитаты [ править ]

  1. ^ aileron (сущ.) , Интернет-словарь этимологии. Проверено 26 апреля 2013 года.
  2. ^ Элероны, ном Masculin архивация 2014-04-26 в Wayback Machine , Larousse онлайн французский словарь. Проверено 2 мая 2013 года.
  3. Перейти ↑ Parkin 1964, p. 66.
  4. ^ a b c d e f g h i j Крауч, Том. Старые произведения и странности: откуда берутся элероны? , Журнал Air & Space , сентябрь 2009 г.
  5. ^ Магун, Ф. Александр и Эрик Ходжинс. История самолетов , Whittlesey House , 1931, стр. 308.
  6. ^ a b c Юн, Джо. Истоки управляющих поверхностей , Aerospaceweb.org, 17 ноября 2002 г.
  7. ^ a b Гиббс-Смит, CH . Авиация: исторический обзор от истоков до конца Второй мировой войны , Музей науки , 1960 [2000], стр. 54, ISBN  1-900747-52-9 , ISBN 978-1-900747-52-3 . Проверено 4 марта 2013 года. 
  8. ^ Кинзер, Брюс. «Полет под радаром: странная история Мэтью Пирса Уотта Бултона», литературное приложение Times , 1 мая 2009 г., стр. 14.
  9. ^ a b Гиббс-Смит, CH Переписка: Первый элерон , Великобритания: журнал Flight , 11 мая 1956 г., стр. 598. Получено с FlightGlobal.com, январь 2011 г. Получено 4 марта 2013 г.
  10. ↑ A Complete New Historical Assessment , UK: Flight magazine , 16 сентября 1960, стр. 478. Получено с FlightGlobal.com, январь 2011. Получено 15 апреля 2013 года.
  11. ↑ Юн, Джо. MPW Boulton and the Aileron , Aerospaceweb.org, 20 июля 2003 г.
  12. ↑ Рэнсом, Сильвия и Джефф, Джеймс. Мировая держава , округ Бибб, Джорджия, США: Школьный округ округа Бибб . Апрель 2002 г.
  13. ^ Bullmer 2009, стр. 20.
  14. ^ Эсно-Пельтри, Роберт . "Expériences d'aviation, exécutées en 1904, en vérification de celles des frères Wright" (авиационные эксперименты, проведенные в 1904 году, подтверждающие эксперименты братьев Райт), L'Aérophile , июнь 1905, стр. 132–138. (Французский)
  15. ^ a b c Паркин 1964, стр. 65.
  16. ^ "Патентные заросли и братья Райт" . ipbiz.blogspot.com. 2006-07-01. Архивировано из оригинала на 2007-10-30 . Проверено 7 марта 2009 . В 1917 году в результате рекомендации комитета, сформированного помощником министра флота (достопочтенным Франклином Д. Рузвельтом), в частном порядке был сформирован патентный пул самолетов, в который вошли почти все производители самолетов в Соединенных Штатах. Создание Ассоциации производителей самолетов имело решающее значение для правительства США, потому что два основных держателя патентов, компания Райт и компания Кертисс, эффективно заблокировали строительство любых новых самолетов, в которых отчаянно нуждались, поскольку Соединенные Штаты вступали в мировую войну. Я.
  17. ^ «Братья Райт, патенты и технологические инновации» . buckeyeinstitute.org . Проверено 7 марта 2009 . Эта необычная договоренность могла быть истолкована как нарушение антимонопольного законодательства, но, к счастью, это не так. Это служило очевидной экономической цели: не дать держателю одного патента на критически важный компонент задержать создание целого самолета. Практически пул не повлиял ни на структуру рынка, ни на технологический прогресс. Скорость, безопасность и надежность самолетов американского производства неуклонно улучшались на протяжении многих лет существования пула (до 1975 г.). В то время несколько фирм владели крупными долями на рынке коммерческих самолетов: Douglas, Boeing, Lockheed, Convair и Martin, но ни одна из них не доминировала на нем очень долго.
  18. ^ Роланд, Алекс (1985). «Модельное исследование: Национальный консультативный комитет по аэронавтике» . НАСА . Проверено 25 октября 2020 года .
  19. ↑ Harwood, CS и Fogel, GB «Поиски полета: Джон Дж. Монтгомери и рассвет авиации на Западе», University of Oklahoma Press, 2012. С. 36–45.
  20. ^ Паркин 1964, стр. 54-69.
  21. ^ Крауч, Том (1982). Блерио XI, История классического самолета . Пресса Смитсоновского института. С. 21–22. ISBN 0-87474-345-1.
  22. ↑ Юн, Джо. Рождественская пуля , Aerospaceweb.org, 5 августа 2001 г.
  23. ^ "Летающая машина" . 1903-03-29 . Проверено 7 марта 2009 .
  24. ^ "Патент США № 831,173" .
  25. ^ Харвуд CS, Фогель GB, «Quest для полета: Джон Дж Montgomery и Рассвет авиации на Западе, Университет Оклахомы Press, 2012. стр 124..
  26. ^ а б Хейс, Бретань. Инновации и нарушение: братья Райт, Гленн Х. Кертисс и авиационные патентные войны , веб-сайт USHistoryScene.com, 7 июня 2012 г. Дата обращения 11 ноября 2012 г.
  27. ^ a b c Кейси 1981, предисловие, стр. xi – xii.
  28. ↑ Харвуд, Крейг С. и Фогель, Гэри Б. В поисках полета: Джон Дж. Монтгомери и рассвет авиации на Западе , Университет Оклахомы , 2012.
  29. ^ "Патент на летающую машину" , Патенты . Дата обращения: 21 сентября 2010.
  30. ^ a b c Кермод, AC (1972), Механика полета , Глава 9 (8-е издание), Pitman Publishing Limited, Лондон. ISBN 0-273-31623-0 
  31. ^ "Рисунок" Популярная механика "1910 года красавки №20, показывающий кабели деформации крыльев, направленные только вниз" .
  32. ↑ Ответы корреспондентам: AWD (Fareham) , Flight Magazine, 8 марта 1917 г., стр. 227.
  33. ^ Крауч, Том (1982). Блерио XI, История классического самолета . Пресса Смитсоновского института. С. 21–22. ISBN 0-87474-345-1.
  34. ^ http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1979/1979%20-%203906.html
  35. ^ NACA WRL 325, элероны фриз, Выводы, 1943
  36. ↑ NACA TR 422, Щелевые элероны и элероны Frize, 1932 г.
  37. ^ Патент США 1565097 , Маммерт 1925
  38. ^ Саймонс, Мартин (1987). Модель аэродинамики самолета (2-е изд.). Хемел Хемпстед: Книги Аргуса. п. 188. ISBN 0-85242-915-0.
  39. ^ Де Хэвилленд, G .; «Небесная лихорадка», 2-е издание, Wren's Park (1999).
  40. ^ Etrich Моноплан Flight , 11 ноября 1911, p.276
  41. ↑ Скотт, Уильям Б. (27 ноября 2006 г.), «Морфинг-крылья» , « Авиационная неделя и космические технологии»
  42. ^ Кота, Шридхар; Осборн, Рассел; Эрвин, Грегори; Марич, Драган; Флик, Питер; Пол, Дональд. «Адаптивное совместимое крыло для миссии - конструкция, изготовление и летные испытания» (PDF) . Анн-Арбор, Мичиган; Дейтон, Огайо, США: FlexSys Inc., Исследовательская лаборатория ВВС. Архивировано из оригинального (PDF) 22 марта 2012 года . Проверено 26 апреля 2011 года .
  43. ^ Уокер, P .; «Ранняя авиация в Фарнборо, Том II: Первые самолеты», Макдональд (1974).
  44. ^ "Патент на стойку элеронов 1650954" .
  45. ^ Рональд Дж. Ванттая. «Патентное сафари». Спортивная авиация .

Библиография [ править ]

  • Буллмер, Джо. История Райта: Правдивая история вклада братьев Райт в раннюю авиацию , Независимая издательская платформа CreateSpace, ISBN 1439236208 , ISBN 978-1439236208 , 2009.  
  • Кейси, Луи С. Кертисс, Эра Хаммондспорта, 1907–1915 , Нью-Йорк: Crown Publishers, 1981, стр. 12-15, ISBN 0-517543-26-5 , ISBN 978-0-517543-26-9 .  
  • Паркин, Джон Х. Белл и Болдуин: их разработка аэродромов и гидродромов в Баддеке, Новая Шотландия , Торонто: University of Toronto Press, 1964.

Внешние ссылки [ править ]

  • Статья об элеронах в Исследовательском центре Гленна НАСА с демонстрацией Java и другими изображениями