Тема 7. Оперение

Литература:

Гребеньков О.А. Конструкция самолетов. М.: Машиностроение, 1984.

Житомирський Г.И. Конструкция самолетов. М.: Машиностроение, 1992.

Общие сведения.

Оперением называются аэродинамические поверхности, обеспечивающие устойчивость, управляемость и балансировку самолета в полете. Оно состоит из горизонтального и вертикального оперения. К оперению обычно относят и элероны - органы поперечной управляемости и балансировки, которые рассматриваются в разделе «Крыло».

Основные требования к оперению:

-обеспечение высокой эффективности при минимальном лобовом сопротивлении и наименьшей массе 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,

Горизонтальное оперение (ГО) предназначено для обеспечения продольной, а вертикальное оперение (ВО) - путевой устойчивости и управляемости самолета. Эти задачи решаются образованием на оперении переменных по величине и направлению аэродинамических сил, необходимых для обеспечения заданных режимов полета.

Оперения нормальной и Т-образной схем, состоящего из неподвижного или переставного (с изменяемым в полете углом установки) стабилизатора с рулями высоты (РВ) и неподвижного киля с рулем направления (РН) характерны для большинства современных самолетов с дозвуковой скоростью полета. На самолетах со сверхзвуковой скоростью полета из-за недостаточной эффективности РВ при полете на сверхзвуковой скорости применяют управляемый стабилизатор.

Переход на управляемый стабилизатор позволяет резко увеличить эффективность ГО, особенно на сверхзвуковых скоростях (эффективность оперения определяется величиной приращения его подъемной силы при изменении угла атаки на один градус). Значительно реже по той же причине (из-за снижения эффективности РН при сверхзвуковом полете) применяется цельноповоротное ВО, так как остающейся при этом эффективности РН в большинстве случаев еще достаточно для обеспечения нормальной управляемости самолетом.

Для повышения эффективности ВО применяются подфюзеляжные кили, включающие в работу фюзеляж в районе ВО. Применение таких килей снижает влияние на путевую устойчивость затенения ВО крылом и фюзеляжем на больших углах атаки.

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 нормальной аэродинамической схемы горизонтальное оперение устанавливается в хвостовой части самолета.

В схеме «утка» оперение располагается в носовой части самолета перед крылом. Возможна комбинированная схема, когда у самолета нормальной схемы 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 самолета. Иногда предусматривается регулировка этого угла на земле.

Такой стабилизатор называется переставным.

На тяжелых самолетах для повышения эффективности продольного управления угол установки стабилизатора с помощью дополнительного привода может изменяться в полете, обычно на взлете и посадке, а также для балансировки самолета на заданном режиме полета. Такой стабилизатор называется подвижным.

На сверхзвуковых скоростях полета эффективность руля высоты резко падает. Поэтому у сверхзвуковых самолетов вместо классической схемы ГО с рулем высоты применяется управляемый стабилизатор, угол установки которого регулируется летчиком с помощью командного рычага продольного управления. Руль высоты в этом случае отсутствует.

Вертикальное оперение (ВО): Обеспечивает самолету 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. Эффективность ВО можно повысить путем установки форкиля - передний наплыв в корневой части киля и дополнительным подфюзеляжным гребнем.