Техника - молодёжи 2009-08, страница 11
Балансир ФПГО Несущая поверхность ФПГО Серворуль ФПГО 6 и ветряки), так и в водной (подруливающие устройства яхт). Аэродинамический смысл работы ФПГО на «утке» прост: оперение, свободно ориентируясь в потоке под строго заданным углом атаки за счёт отклонения серворуля, не создаёт дестабилизирующего момента при изменении угла атаки самолёта и предназначается только для его балансировки. Отсюда следует очень важный вывод: использование ФПГО позволяет полностью «отвязать» балансировку «утки» от её устойчивости в продольном канале, что до предела облегчает задачу аэродинамическом компоновки «уток». ДОКАЗАТЕЛЬСТВО Для примера рассмотрим следующую ситуацию. Коллектив конструкторов создаёт пассажирский самолёт по схеме «классическая утка». Проект утверждён. идёт работа по компоновке самолёта. Но на завершающем этапе компоновки заказчик уточняет техническое задание (ТЗ): требуется уменьшить на 10% минимальную скорость полёта без нарушения ранее утверждённых требований ТЗ, 13 данной ситуации главный конструктор принимает единственное правильное, по его мнению, решение: для повышения подъёмной силы крыла ПГО необходимо передвинуть на определённое расстояние вперёд. К чему в данном случае приведёт перемещение ПГО? Из рис. 3 видно, что сдвиг ПГО вперёд влечёт за собой сдвиг фокуса самолёта, приближающий его к центру масс, В результате увеличивается максимальный балансировочный угол, самолёт получает возможность быть сбалансированным на большем угле атаки, а его крыло, соответственно, реализовать большую подъёмную силу. За счёт этого и удаётся снизить значение минимальной скорости полёта. Но какой ценой? Платить приходится уменьшением продольной статической устойчивости: расстояние между центром масс самолёта и его фокусом уменьшилось. Приведённый пример хорошо иллюстрирует, насколько прочно связаны между собой устойчивость и управляемость «классической утки» в продольном канале (в данном случае нас интересует диапазон лётных скоростей — это тоже характеристика управляемости). А что было бы, если минимальную скорость нужно было бы уменьшить не на 10%, а на 30%? Пришлось бы переместить ПГО вперёд так сильно, что фокус самолёта практически совпал бы с центром масс или, что ещё опаснее, оказался бы перед ним — самолёт стал бы непригоден для лётной эксплуатации вследствие отсутствия запаса продольной устойчивости. Можно ли что-нибудь сделать для преодоления этой, казалось бы, неустранимой, коллизии? Можно. ПГО нашего самолёта сделаем флюгерным, в результате чего сдвиг фокуса от ПГО станет равен нулю. То есть фокус самолёта теперь совпадает с фокусом крыла, и его устойчивость определяется только положением фокуса крыла самолёта относительно центра масс. Посмотрев на рис. 3, убеждаемся, что статическая продольная устойчивость самолёта резко возросла. ФПГО теперь не влияет на неё, а выполняет только балансировочную функцию. Избыток статической устойчивости, появившийся в связи с введением ФПГО, легко ликвидируется: или за счёт перемещения центра масс к крылу, или, наоборот, за счёт сдвига крыла к центру масс. Итак, мы видим, что применение ФПГО на самолётах схемы «утка» обеспечивает абсолютную компоновочную свободу для проектировщиков в связи с отсутствием необходимости поиска компромисса между характеристиками устойчивости (безопасности) и управляемости в канале тангажа. Кроме того, мы доказали, что схема «утка с ФГО», или «флюгерная утка», в равных условиях обеспечивает принципиальное превосходство над любой аэродинамической схемой по, скоростным и взлётно-посадочным характеристикам и позволяет реализовать наибольший диапазон лётных скоростей. Теперь докажем, что самолёты, скомпонованные по схеме «флюгерная утка», обладают абсолютной противо-штопорной устойчивостью. Сделаем это на примере лёгкого двухместного самолёта ЮАН-4 «Quick |
