Povrchy pro řízení letu - Flight control surfaces
Letadlo povrchy řízení letu jsou aerodynamická zařízení umožňující pilotovi upravit a řídit let letadla přístup.
Vývoj účinné sady povrchů pro řízení letu byl zásadním pokrokem ve vývoji letadel. Počáteční úsilí na letadlo s pevnými křídly konstrukci se podařilo generovat dostatečný vztlak, aby se letadlo dostalo ze země, ale jakmile bylo letadlo nahoře, ukázalo se, že je nekontrolovatelné, často s katastrofálními výsledky. Stabilní let umožňoval vývoj účinných ovládacích prvků letu.
Tento článek popisuje ovládací povrchy použité na a letadlo s pevnými křídly konvenčního designu. Jiné konfigurace letadel s pevnými křídly mohou používat různé ovládací plochy, ale základní principy zůstávají. Ovládací prvky (páčka a kormidlo ) pro letadla s rotačním křídlem (helikoptéra nebo autogyro ) provádět stejné pohyby o tři osy otáčení, ale manipulujte s otočnými ovládacími prvky letu (hlavní rotor disk a ocasní rotor disk) úplně jiným způsobem.
Ovládací plochy letu jsou ovládány systémy řízení letu letadel.
Rozvoj
The Bratři Wrightové jsou připočítáni s vývojem prvních praktických ovládacích ploch. Je to hlavní součást jejich patentu na létání.[1] Na rozdíl od moderních řídicích ploch používali deformace křídla.[2] Ve snaze obejít Wrightův patent, Glenn Curtiss vyrobené kloubové ovládací plochy, stejný typ konceptu poprvé patentován asi o čtyři desetiletí dříve ve Velké Británii. Výklopné ovládací povrchy mají tu výhodu, že nezpůsobují pnutí, která jsou problémem deformace křídla a lze je snadněji zabudovat do struktur.
Osy pohybu
Letadlo se může volně otáčet kolem tří os, které jsou na sebe kolmé a protínají se v jeho centrum gravitace (CG). Pro řízení polohy a směru musí být pilot schopen ovládat rotaci kolem každého z nich.
Příčná osa
The příčná osa, také známý jako boční osa,[3] prochází letadlem z konců křídel. Volá se rotace kolem této osy hřiště. Rozteč mění vertikální směr, kterým směřuje nos letadla. The výtahy jsou primární kontrolní plochy pro výšku tónu.
Podélná osa
Podélná osa prochází letadlem od nosu k ocasu. Volá se rotace kolem této osy válec.[3] Úhlový posun kolem této osy se nazývá banka.[4] Pilot mění úhel náklonu zvýšením vztlaku na jednom křídle a zmenšením na druhém křídle. Tento diferenciální zdvih způsobuje otáčení kolem podélné osy. The křidélka jsou primární kontrolou banky. The kormidlo má také sekundární účinek na banku.
Svislá osa
Svislá osa prochází letadlem shora dolů. Volá se rotace kolem této osy zatočit.[3] Yaw mění směr, kterým směřuje nos letadla, doleva nebo doprava. Primární ovládání vybočení je pomocí kormidla. Křidélka mají také sekundární účinek na vybočení.
Je důležité si uvědomit, že tyto osy se pohybují s letadlem a mění se vzhledem k zemi při pohybu letadla. Například u letadla, jehož levé křídlo směřuje přímo dolů, je jeho „svislá“ osa rovnoběžná se zemí, zatímco jeho „příčná“ osa je kolmá k zemi.
Hlavní ovládací plochy
Hlavní ovládací plochy a letadlo s pevnými křídly jsou připevněny k draku letadla na závěsech nebo kolejích, aby se mohly pohybovat, a tak odklánět proud vzduchu, který přes ně prochází. Toto přesměrování proudu vzduchu generuje nevyváženou sílu k otáčení roviny kolem přidružené osy.
Křidélka
Křidélka jsou namontovány na zadní hraně každého křídla poblíž konců křídel a pohybují se v opačných směrech. Když pilot pohne lepit doleva nebo otočí kolečkem proti směru hodinových ručiček, levé křidélko stoupá a pravé křidélko klesá. Zvednuté křidélko snižuje vztlak na tomto křídle a snížené zvyšuje vztlak, takže posunutí páky doleva způsobí pokles levého křídla a zvednutí pravého křídla. To způsobí, že se letadlo otočí doleva a začne se otáčet doleva. Centrování páčky vrátí křidélka do neutrální polohy úhel náklonu. Letadlo bude pokračovat v otáčení, dokud opačný pohyb křidélek nevrátí úhel náklonu na nulu, aby letěl rovně.
Výtah
The výtah je pohyblivá část horizontální stabilizátor, zavěšený na zadní straně pevné části vodorovného ocasu. Výtahy se pohybují nahoru a dolů společně. Když pilot zatáhne páku dozadu, výtahy jdou nahoru. Zatlačením páky dopředu způsobíte, že výtahy klesnou. Zvednuté výtahy tlačí dolů na ocas a způsobují, že se nos zvedne. Díky tomu křídla létají výše úhel útoku, který generuje další výtah a další táhnout. Centrováním páčky se výtahy vrátí do neutrální polohy a zastaví se změna výšky tónu. Některá letadla, například MD-80, použijte a záložka serva uvnitř povrchu výtahu k aerodynamickému přesunutí hlavního povrchu do polohy. Směr pohybu ovládacího jazýčku bude tedy ve směru opačném k hlavnímu ovládacímu povrchu. Z tohoto důvodu je MD-80 ocas vypadá, že má „dělený“ výtahový systém.
V kachna uspořádání „Výtahy jsou zavěšeny na zadní straně přední roviny a pohybují se v opačném smyslu, například když pilot zatáhne páku dozadu, výtahy klesnou dolů, aby se zvýšil zdvih vpředu a zvedl nos nahoru.
Kormidlo
The kormidlo je obvykle namontován na zadní hraně vertikální stabilizátor, část ocasní plocha. Když pilot stiskne levý pedál, kormidlo se vychýlí doleva. Sešlápnutím pravého pedálu se kormidlo vychýlí doprava. Vychylování kormidla doprava tlačí ocas doleva a způsobuje, že se nos odkloní doprava. Vystředění pedálů kormidla vrátí kormidlo do neutrální polohy a zastaví vybočení.
Sekundární účinky kontrol
Křidélka
Křidélka primárně řídí válec. Kdykoli se zvedne indukovaný odpor je také zvýšena. Když se hůl posune doleva, aby se letadlo otočilo doleva, pravé křidélko se sklopí, což zvyšuje vztlak na pravém křídle, a proto zvyšuje indukovaný odpor na pravém křídle. Použití křidélek způsobuje nežádoucí zatáčení, což znamená, že nos letadla se otáčí ve směru opačném k aplikaci křidélek. Když pohybem páky doleva nakloníte křídla, protiběžné vybočení přesune nos letadla k že jo. Nepříznivé vybočení je výraznější u lehkých letadel s dlouhými křídly, jako jsou kluzáky. Působí proti němu pilot s kormidlem. Diferenciální křidélka jsou křidélka, která byla zmanipulována tak, že klesající křidélka se vychýlí méně než vzhůru se pohybující, což snižuje nežádoucí stáčení.
Kormidlo
Kormidlo je základní ovládací plocha, která je obvykle ovládána pedály, nikoli hůlkou. Je to primární prostředek k řízení vybočení - rotace letounu kolem jeho svislé osy. Kormidlo může být také vyzváno, aby působilo proti nepříznivému vybočení vyvolanému povrchy pro řízení klopení.
Pokud je kormidlo nepřetržitě aplikováno ve vodorovném letu, letadlo se nejprve vychýlí ve směru aplikovaného kormidla - primární účinek kormidla. Po několika sekundách bude mít letadlo tendenci se naklánět ve směru vybočení. To vyplývá zpočátku ze zvýšené rychlosti křídla opačného ke směru vybočení a snížené rychlosti druhého křídla. Čím rychlejší křídlo generuje větší vztlak, a tak stoupá, zatímco druhé křídlo má sklon klesat kvůli menšímu vztlaku. Pokračující používání kormidla udržuje tendenci k převrácení, protože letadlo letí pod úhlem k proudění vzduchu - smykem k přednímu křídlu. Při použití pravého kormidla v letadle s vzepětí levé křídlo bude mít větší úhel náběhu a pravé křídlo bude mít menší úhel náběhu, což bude mít za následek klopení doprava. Letadlo s anhedral Tento efekt kormidla se běžně používá v modelech letadel, kde je-li v konstrukci křídla zahrnut dostatečný vzepětí nebo mnohostěn, může být primární ovládání klopení, jako jsou křidélka, zcela vynecháno.
Otáčení letadla
Na rozdíl od otáčení lodi musí být změna směru letadla obvykle provedena pomocí křidélek, nikoli kormidla. Kormidlo otočí (stočí) letadlo, ale má malý vliv na jeho směr jízdy. U letadel je změna směru způsobena vodorovnou složkou výtahu, která působí na křídla. Pilot nakloní sílu zdvihu, která je kolmá na křídla, ve směru zamýšleného zatočení tím, že se letadlo otočí do zatáčky. Se zvětšujícím se náklonem lze zvedací sílu rozdělit na dvě složky: jednu působící svisle a druhou vodorovně.
Pokud je celkový zdvih udržován konstantní, vertikální složka výtahu se sníží. Vzhledem k tomu, že hmotnost letadla se nemění, mělo by to za následek sestup letadla, pokud mu nebude čelit. K udržení vodorovného letu je nutný zvýšený kladný (vzestupný) výtah ke zvýšení úhlu náběhu, zvýšení celkového generovaného vztlaku a udržení vertikální složky výtahu na stejné hmotnosti jako letadlo. To nemůže pokračovat donekonečna. Celkem faktor zatížení k udržení vodorovného letu je přímo souvisí s úhlem náklonu. To znamená, že pro danou rychlost letu lze udržovat vodorovný let pouze do určitého daného úhlu náklonu. Za tímto úhlem náklonu utrpí letadlo zrychlení stánek pokud se pilot pokusí vygenerovat dostatečný vztlak pro udržení vodorovného letu.
Alternativní hlavní ovládací plochy
Některé konfigurace letadel mají nestandardní primární ovládací prvky. Například místo výtahů v zadní části stabilizátorů se zobrazí celý ocasní prostor může změnit úhel. Některá letadla mají ocas ve tvaru písmene V. a pohyblivé části v jejich zadní části kombinují funkce výtahů a směrovky. Delta křídlo letadlo může mít “elevons „v zadní části křídla, které kombinují funkce výtahů a křidélek.
Sekundární řídicí plochy
Spoilery
Na letadlech s nízkým odporem, jako je kluzáky, spoilery se používají k narušení proudění vzduchu přes křídlo a výrazně snižují vztlak. To umožňuje pilotovi kluzáku ztratit nadmořskou výšku bez nadměrné rychlosti letu. Spoilery se někdy nazývají „vyklápěče“. Spoilery, které lze použít asymetricky, se nazývají spoilerony a může ovlivnit natočení letadla.
Klapky
Klapky jsou namontovány na zadní hraně na vnitřní části každého křídla (poblíž kořenů křídla). Jsou vychýleny dolů, aby se zvýšilo efektivní zakřivení křídla. Klapky zvedají maximální koeficient zdvihu letadla, a proto snížit jeho pádovou rychlost.[5] Používají se při nízké rychlosti, vysokém úhlu útoku, včetně vzletu a sestupu pro přistání. Některá letadla jsou vybavena „flaperons „, která se běžněji nazývají„ vnitřní křidélka “[Citace je zapotřebí ]. Tato zařízení fungují primárně jako křidélka, ale na některých letadlech „poklesnou“, když jsou nasazeny vztlakové klapky, a fungují tak jako klapka, tak i jako vnitřní ovládací křidélka klopení.
Lamely
Lamely, také známý jako špičková zařízení, jsou rozšíření k přední části křídla pro zvětšení zdvihu a jsou určena ke snížení pádové rychlosti změnou proudu vzduchu přes křídlo. Lamely mohou být pevné nebo zasouvatelné - pevné lamely (např. Jako na Fieseler Fi 156 Storch ) poskytují vynikající pomalou rychlost a STOL schopnosti, ale kompromitují vyšší rychlost. Zatahovací lamely, jak je vidět na většině dopravních letadel, poskytují sníženou pádovou rychlost při vzletu a přistání, ale jsou zasunuty při jízdě.
Vzduchové brzdy
Vzduchové brzdy se používají ke zvýšení odporu. Spojlery mohou působit jako vzduchové brzdy, ale nejedná se o čisté vzduchové brzdy, protože fungují také jako vyklápěče nebo v některých případech jako ovládací plochy pro naklánění. Vzduchové brzdy jsou obvykle povrchy, které se odklánějí směrem ven z trupu (ve většině případů symetricky na protilehlých stranách) do proudu vzduchu, aby se zvýšil tvarový odpor. Protože jsou ve většině případů umístěny jinde v letadle, nemají přímý vliv na vztlak generovaný křídlem. Jejich účelem je zpomalit letadlo. Jsou zvláště užitečné, když je vyžadována vysoká rychlost klesání. Jsou běžné u vysoce výkonných vojenských letadel i civilních letadel, zejména u těch, které postrádají schopnost zpětného tahu.
Ovládejte ořezávací plochy
Ovládací prvky ořezávání umožňují pilotovi vyvážit vztlak a odpor vytvářený křídly a ovládacími plochami v širokém rozsahu zatížení a rychlosti letu. To snižuje úsilí potřebné k úpravě nebo udržování požadovaného letu přístup.
Obložení výtahu
Výškové vyvážení vyvažuje řídicí sílu potřebnou k udržení správné aerodynamické síly na ocas, aby bylo letadlo vyváženo. Při provádění určitých letových cvičení by mohlo být vyžadováno hodně úpravy, aby se udržel požadovaný úhel náběhu. To platí hlavně pro pomalý let, kde je vyžadován postoj „nose-up“, vyžaduje zase hodně úpravy, což způsobuje, že ocasní plošina vyvíjí silný přítlak. Výškový trim koreluje s rychlostí proudění vzduchu přes ocas, takže změny rychlosti letu v letadle vyžadují opětovné trimování. Důležitým konstrukčním parametrem letadla je stabilita letadla upraveného pro vodorovný let. Jakákoli narušení, jako jsou poryvy nebo turbulence, budou na krátkou dobu utlumeny a letadlo se vrátí do své rychlosti letu upravené úrovně.
Oříznutí ocasní roviny
S výjimkou velmi lehkých letadel nejsou ořezávací jazýčky na výtazích schopné poskytnout požadovanou sílu a rozsah pohybu. Aby byla zajištěna příslušná vyvažovací síla, je celá vodorovná ocasní rovina nastavitelná ve sklonu. To umožňuje pilotovi zvolit přesně správné množství kladného nebo záporného vztlaku z ocasní roviny při současném snížení odporu z výtahů.
Ovládací houkačka
Ovládací houkačka je část ovládací plochy, která vyčnívá před bod otáčení. Generuje sílu, která má tendenci zvyšovat vychýlení povrchu, čímž se snižuje řídicí tlak, který zažívá pilot. Ovládací klaksony mohou také obsahovat a protiváha což pomáhá vyrovnat kontrolu a zabránit jí v vlající ve vzduchu. Některé designy se vyznačují samostatnými protizávažími.
(U rádiem řízených modelů letadel má pojem „kontrolní klakson“ jiný význam.)[6][7]
Jarní obložení
V nejjednodušším uspořádání je ořezávání prováděno mechanicky jaro (nebo bungee ), který přidává příslušnou sílu ke zvýšení řídicího vstupu pilota. Pružina je obvykle spojena s ozdobnou pákou výtahu, aby pilot mohl nastavit použitou sílu pružiny.
Obložení kormidla a křidélek
Většina letadel s pevnými křídly má ořezávací ovládací plochu na výtah, ale větší letadla mají také ovládání trimu pro kormidlo a další pro křidélka. Obložení kormidla má čelit jakémukoli asymetrickému tahu z motorů. Oříznutí křidélek má čelit účinkům střed gravitace posunut od osy letadla. To může být způsobeno tím, že palivo nebo položka užitečného zatížení jsou naloženy více na jednu stranu letadla ve srovnání s druhou, například když má jedna palivová nádrž více paliva než druhá.
Viz také
- Ovládací prvky leteckého motoru
- Systémy řízení letu letadel
- Letová mechanika letadel
- Let s deaktivovanými ovládacími prvky
- Pohyby lodí
- Šest stupňů volnosti
- V-ocas
- Deformace křídla
Poznámky
- ^ Patenty
- US patent 821 393 — Létající stroj - O. & W. Wright
- US patent 821 393 —Pro ty, kteří nemají grafický plugin USPTO
- ^ *Sté výročí letu Archivováno 2008-05-05 na Wayback Machine - ilustrace vynálezu Wilbura Wrighta s deformací křídla pomocí lepenkové krabice
- ^ A b C "MISB Standard 0601" (PDF). Motion Imagery Standards Board (MISB). Citováno 1. května 2015. Také na Soubor: MISB Standard 0601.pdf.
- ^ Clancy, L.J. Aerodynamika, Oddíl 16.6
- ^ Clancy, L.J. Aerodynamika Kapitola 6
- ^ "Servo Control"
- ^ Model letadla: ovládání klaksonu - často kladené dotazy Archivováno 2013-05-13 na Wayback Machine
Reference
- Příručka soukromého pilota; Jeppesen Sanderson; ISBN 0-88487-238-6 (vázaná kniha, 1999)
- Příručka pro létání letadlem; Americké ministerstvo dopravy, Federální letecký úřad, FAA-8083-3A. (2004)
- Clancy, L.J. (1975) Aerodynamika Pitman Publishing Limited, Londýn ISBN 0-273-01120-0
externí odkazy
- Jasné vysvětlení řízení letu modelu pomocí BMFA
- Podívejte se, jak to letí John S. Denker. Nová rotace vnímání, postupů a principů letu.