Dlaczego ' t stabilizatory poziome nie mogą być dłuższe niż obecnie?

Poziome stabilizatory mogą być dłuższe, po prostu nie muszą być dłuższe niż są.

Każdy dodatkowy cal kwadratowy spowoduje indukowany opór i pasożytniczy (formularz / profil) opór które kosztuje paliwo, więc nie są większe niż to konieczne, aby zapewnić odpowiednią kontrolę nad samolotem.

W większości samolotów poziome powierzchnie z tyłu są poziomymi stabilizatorami. Powierzchnie te faktycznie zapewniają ujemne podnoszenie, które równoważy środek ciężkości znajdujący się przed środkiem siły nośnej. Ta równowaga sił zapewnia naturalną stabilność w prosty sposób, dlatego jest to standardowa konstrukcja zarówno dla dużych, jak i małych samolotów. Oczywiście ta ujemna siła nośna działa na główne skrzydło, co zwiększa opór, więc ta powierzchnia jest tak mała, jak to możliwe, aby zapewnić wystarczającą stabilność przy jak najmniejszym oporze.

Istnieje schemat samolotu zwany skrzydło tandemowe , w którym są dwa skrzydła w konfiguracji tandemowej, które zapewniają unoszenie w górę.

Komentarze

• Ech, nie. Te powierzchnie ' mogą ' zapewnić ujemną siłę nośną, która może być pożądana, gdy chcesz popchnąć ogon w dół (aby podciągnąć nos do góry). ale w równym stopniu mogą generować pozytywne uniesienie, aby pociągnąć ogon do góry (i nos w dół). Zazwyczaj są one zaprojektowane tak, aby były neutralne pod względem podnoszenia, w większości przypadków, aby zmniejszyć opór i zużycie paliwa.
• @PaulSmith: Nie, ustawienie neutralnego uniesienia tylnego skrzydła byłoby nieefektywne i zapewniłoby zbyt dużą stabilność. Zwykle siła nośna na tylnym skrzydle jest mniejsza na jednostkę powierzchni niż na przednim skrzydle, ale nadal dodatnia, nawet przy dużej prędkości. Wystarczy spojrzeć na położenie skrzydeł – cg znajduje się między nimi, więc oba muszą tworzyć siłę nośną.
• Ponadto canards .
• Paul i Peter rozmawiają o dwóch różnych rzeczach – Paul ' mówi o statecznikach poziomych w samolotach o konwencjonalnym układzie (jak omówiono w pierwszej części artykułu fooot ' odpowiedź), podczas gdy Peter mówi o tylnym skrzydle samolotu tandem-wing.

Powierzchnie ogona samolotu są również nazywane „usterzenie ust”, termin wywodzący się z francuskiego słowa oznaczającego lot strzały. Termin ten zatem wskazuje na cel. Stabilizatory poziome i pionowe to właśnie stabilizatory. Ich celem jest utrzymanie kadłuba samolotu w jednej linii ze względnym wiatrem powodowanym przez statek powietrzny poruszający się w powietrzu. Bez nich samolot mógłby łatwo wpaść w ślizg boczny lub upadek. Zapewniają również kontrolę pochylenia i odchylenia poprzez przekierowanie względnego wiatr w górę lub w dół, wywierający odwrotny wpływ na płatowiec (trzecie prawo Newtona).

Ich celem nie jest generowanie siły nośnej przeciwdziałającej grawitacji, aw wielu przypadkach stabilizator poziomy działa dokładnie odwrotnie, zapewnienie siły skierowanej w dół na plecy samolotu poprzez połączenie ujemnego skoku i „spłukiwania” powietrza ze skrzydeł. Utrzymuje to nos w górze podczas lotu do przodu, kompensując nieznaczny rozkład ciężaru nosa, co z kolei zapewnia pożądane właściwości lotu, takie jak tendencja do pochylania się w czasie przeciągnięcia (jeśli zamierzasz spaść z nieba, równie dobrze mogą przyjąć postawę, która przywraca niski kąt ataku, a tym samym daje możliwość odzyskania sił).

Dlatego w tradycyjnej konfiguracji nie są większe niż są, ponieważ są nie musisz.Większy stabilizator poziomy zwiększy opór ze względu na większą powierzchnię i objętość przemieszczanego powietrza, bez realnego wzmocnienia. Potencjalnie pole powierzchni sterowej mogłoby zostać zwiększone, ale istnieje ograniczenie co do tego, jak duże mogą one być, zanim siły działające na powierzchnię sterową w pozycji odchylonej przekroczą wytrzymałość materiałów powierzchni sterowej lub płatowca. Nawet wcześniej, większe powierzchnie sterowe sprawiają, że samolot jest bardziej wrażliwy na ruch drążka / jarzma, co jest przydatne dla myśliwca lub samolotu akrobacyjnego, ale potencjalnie śmiertelne dla samolotu zaprojektowanego do użytku przez pilota „zwykłego”.

Jak już wspomniano, mogą być, ale nie są, aby zmniejszyć opór.

Ogólnie rzecz biorąc, stabilizatory poziome w samolotach obecnej generacji są mniejsze niż ich poprzednicy. Jest to wynikiem postępów w projektowaniu samolotu wraz z wprowadzeniem systemów typu fly-by-wire.

Poziome stabilizatory są zaprojektowane tak, aby nadać statkowi powietrznemu stabilność, dając ujemny moment pitching. Samo skrzydło samolotu jest niestabilne. Gdy generowana jest siła nośna, skrzydło podnosi się, co zwiększa kąt natarcia, zwiększając siłę nośną. Ten proces trwa aż do przeciągnięcia skrzydła. Stabilizator poziomy jest w rzeczywistości mniejszym skrzydłem znajdującym się po drugiej stronie środka ciężkości w większej odległości, negując ten moment pochylenia głównego skrzydła.

Zatem zasadniczo stabilizator poziomy wytwarza pozytywny wzrost , ale negatywny moment pochylenia . Im większy stabilizator poziomy, tym większa siła nośna i stabilność, ale także opór.

Jednym ze sposobów zmniejszenia oporu jest zastosowanie mniejszego stabilizatora poziomego, ale zmniejsza to stabilność, wymagając od pilota ciągłej regulacji elementy sterujące do latania samolotem. Jednak wprowadzenie sterowania komputerowego (systemy fly-by-wire) oznaczało, że statek powietrzny może być niestabilny, a komputer stale reguluje elementy sterujące, aby uzyskać stabilny lot.

W rezultacie samolot zaprojektował po latach 90-tych XX wieku większość systemów sterowania typu fly-by-wire z mniejszymi poziomymi stabilizatorami skutkuje mniejszym oporem i zmniejszonym zużyciem paliwa.

Jako przykład porównaj stabilizatory poziome DC10 i MD11.

Projektanci Concorde przyjęli inne podejście: usunęli poziome płaszczyzny ogonowe, aby maksymalnie zmniejszyć opór.

Wszystkie niepotrzebne rzeczy (pod / pylon / itp.) na zewnątrz kadłuba lub pod skrzydłami zwiększają opór, nawet bez generowania siły nośnej.

Innym historycznym przykładem jest MD-11, ewolucja DC-10. Jeśli zauważysz, MD-11, nawet jeśli jest dłuższy i cięższy, ma mniejsze płaszczyzny ogonowe dla lepszych osiągów podczas rejsu.

Komentarze

• Zauważyłem niewielkie wybrzuszenie w ogonie Concorde, mniej więcej w miejscu, w którym znajdowałyby się tylne poziome stabilizatory. Domyśliłbym się, że jest tam z podobnego powodu, aczkolwiek dość małego.
• @KRyan jakie wybrzuszenie? Jeśli ' odnosisz się do dwóch ” wybrzuszeń ” na stabilizatorze pionowym, ' to tylko owiewki do siłowników steru.Jeśli spojrzysz na obie strony, ' zauważysz, że ' nie są symetryczne: lewa przesunęła dolną część steru, podczas gdy prawa przeniosła górną część.
• ah, tak jest.

Pozioma tylna płaszczyzna może być dłuższa, aby utrzymać stałą powierzchnię ogona, cięciwa zostanie odpowiednio zmniejszona. Wyższy współczynnik wydłużenia ogona skutkowałby większym momentem zginającym stopkę, a zatem cięższą konstrukcją.

Większy współczynnik wydłużenia zmniejsza indukowany opór, bardzo pożądany w głównym skrzydle, ale ma drugorzędne znaczenie w stateczniku. Indukowany opór jest proporcjonalny do uniesienia, a generowanie siły nośnej statecznika jest i tak zminimalizowane, aby uzyskać minimalny opór trymu.