Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тікелей қанатты ұшақтың кіші көтергіш беті
Small lifting surface of a fixed wing aircraft
Артқы қанат, сондай-ақ көлденең тұрақтандырғыш деп те аталады, бұл тікелей қанатты ұшақтардың, соның ішінде тік қанатты ұшақтар мен гиропландардың негізгі көтергіш беттерінің артындағы құйрықта орналасқан кіші көтергіш беті. Барлық тікелей қанатты ұшақтарда артқы қанаттар бола бермейді. Қанатсыз, құйрықсыз және ұшатын қанатты ұшақтарда жеке артқы қанат болмайды, ал V тәрізді құйрықты ұшақтарда тік тұрақтандырғыш, руль және артқы қанат пен лифт V пішінде екі диагональды бетті құрайды. Артқы қанаттың функциясы – тұрақтылықты және басқаруды қамтамасыз ету. Атап айтқанда, артқы қанат жылдамдық пен кеңістіктік бағыттың, отынның жұмсалуының немесе жүк немесе пайдалы жүктің түсірілуінің салдарынан туындаған қысым центрінің немесе ауырлық центрінің орналасуының өзгеруіне бейімделуге көмектеседі.
A tailplane, also known as a horizontal stabilizer, is a small lifting surface located on the tail (empennage) behind the main lifting surfaces of a fixed wing aircraft as well as other non fixed wing aircraft such as helicopters and gyroplanes. Not all fixed wing aircraft have tailplanes. Canards, tailless and flying wing aircraft have no separate tailplane, while in V tail aircraft the vertical stabilizer, rudder, and the tail plane and elevator are combined to form two diagonal surfaces in a V layout. The function of the tailplane is to provide stability and control. In particular, the tailplane helps adjust for changes in position of the centre of pressure or centre of gravity caused by changes in speed and attitude, fuel consumption, or dropping cargo or payload.
Тұрақтылық
Әдеттегі аэродинамикалық профилі бар қанат бойлық тұрақтылыққа кері әсер етеді. Яғни, мұрынды көтеретін кез келген бұзылу (мысалы, желдің күйреуі) мұрынды көтеруге бейім болатын инерциялық моментті тудырады. Ал осы бұзылу кезінде, қанаттың болуы қалпына келтіретін мұрынды төмен қарай бұру моментін жасайды, бұл қанаттың табиғи тұрақсыздығына қарсы әрекет ете алады және ұшақты бойлық жағынан тұрақты етеді (дауылбақ сияқты, әрқашан жел бағытына бұрылатындай). Ұшақтың бойлық тұрақтылығы "қолсыз" ұшу кезінде өзгеруі мүмкін, яғни ұшуды басқару жүйелері аэродинамикалық күштерге, бірақ пилоттың басқару әрекеттеріне емес, түседі.
A wing with a conventional aerofoil profile makes a negative contribution to longitudinal stability. This means that any disturbance (such as a gust) which raises the nose produces a nose up pitching moment which tends to raise the nose further. With the same disturbance, the presence of a tailplane produces a restoring nose down pitching moment, which may counteract the natural instability of the wing and make the aircraft longitudinally stable (in much the same way a weather vane always points into the wind). The longitudinal stability of an aircraft may change when it is flown "hands off"; i. e. when the flight controls are subject to aerodynamic forces but not pilot input forces.
Тығыздау
Қалқымалы қозғалысқа келтіретін күш берумен қатар (өзінен-өзі тербеліс қозғалысын тудыратын), құйрық қанат демпферлік эффект береді. Бұл, ұшақ ауырлық центрінің айналасында бұрылғанда, құйрық бөлігінде сезілетін салыстырмалы ауа ағынынан туындайды. Мысалы, ұшақ тербеліп тұрса да, жалпы қозғалыс бағытына уақытша келген кезде, құйрық қанат әлі де тербеліске қарсы бағытталған салыстырмалы ауа ағынын сезінеді.
In addition to giving a restoring force (which on its own would cause oscillatory motion) a tailplane gives damping. This is caused by the relative wind seen by the tail as the aircraft rotates around the centre of gravity. For example, when the aircraft is oscillating, but is momentarily aligned with the overall vehicle's motion, the tailplane still sees a relative wind that is opposing the oscillation.
Көтергіш
Ұшақтың конструкциясы мен ұшу режиміне байланысты, оның құйрық жаны оң көтерілу күшін немесе теріс көтерілу күшін (төмен басу) тудыруы мүмкін. Кейде тұрақты ұшақта бұл әрқашан таза төмен басу күші болады деп есептеледі, бірақ бұл рас емес. Алғашқы конструкциялардың кейбірінде, мысалы Bleriot XI, ауырлық центрі бейтарап нүкте мен құйрық жанының арасында орналасқан, ол да оң көтерілу күшін қамтамасыз еткен. Дегенмен, мұндай конструкция тұрақсыз болуы мүмкін және олар көбінесе басқаруда қиындықтарға тап болды. Тұрақтылық талаптары Бірінші дүниежүзілік соғысқа дейін толыққанды түсінілмеген – осы кезеңде британдық Bristol Scout жеңіл бипланы азаматтық мақсаттар үшін жасалған, оның өндірісі Бірінші дүниежүзілік соғыстың басында және 1914-1916 жылдар аралығындағы британдық әскери қызметінде жалғасты. Осы кезде ауырлық центрін алға жылжыту, көтерілу күші жоқ құйрық жанын пайдалануға мүмкіндік беретіні анықталды, онда көтерілу күші номиналды түрде оң немесе теріс емес, бірақ нөлге тең, бұл тұрақтырақ мінез-құлыққа әкеледі. Бірінші дүниежүзілік соғыстан бастап соғыстар аралық кезеңге дейінгі оң көтерілу күшіне ие болған ұшақтардың мысалдары: Sopwith Camel, Чарльз Линдбергтің Spirit of St. Louis, Gee Bee Model R Racer – бәрі де басқаруы қиын ұшақтар репутациясына ие, сондай-ақ басқаруға оңай Fleet Finch екі орындық канадалық оқу бипланы, оның құйрық жаны ертеректегі Bristol Scout-қа ұқсас, жазық төменгі аэродинамикалық пішінге ие. Бірақ сақтылықпен көтерілу күшіне ие құйрық жанын тұрақты етуге болады. Мысалы, Bachem Ba 349 Natter VTOL зымырандық қозғалтқышты ұшағы, көтерілу құйрығымен жабдықталған және ұшу кезінде тұрақты және басқарылатын болды. Кейбір ұшақтар мен ұшу режимдері құйрық жанынан айтарлықтай төмен басу күшін жасауды талап етеді. Бұл әсіресе баяу және үлкен шабуыл бұрышымен (AoA) ұшқанда маңызды. Кейбір түрлерінде, осы ұшу режиміндегі талаптар соншалықты жоғары болды, бұл құйрық жанының тоқтауына әкелді. Gloster Meteor T.7 ұшағында ауа тежегіштері жұмыс істеген кезде турбуленттілік салдарынан тоқтау тудырылуы мүмкін. McDonnell Douglas F 4 Phantom II ұшағында бұл бастапқыда ұшу және қону кезінде болды, ал жоғары AoA кезінде ауа ағыны мен төмен басу күшін сақтау үшін құйрық жанының алдыңғы жиегіне кері бұрышпен тақталар орнатылды. Pilatus P 3 оқу ұшағына айналған кезде ұқсас әсерді жою үшін құрсақ қылызы қажет болды, ал McDonnell Douglas T 45 Goshawk қанатқа қақпақтар түсірілген кезде қанаттан артық ағынға ұшырады, нәтижесінде фюзеляжға бекітілген кішкентай "SMURF" беті орнатылды, ол тұрақтандырушының алдыңғы жиегінің түбімен сәйкес келді.
Depending on the aircraft design and flight regime, its tailplane may create positive lift or negative lift (downforce). It is sometimes assumed that on a stable aircraft this will always be a net down force, but this is untrue. On some pioneer designs, such as the Bleriot XI, the centre of gravity was between the neutral point and the tailplane, which also provided positive lift. However this arrangement can be unstable and these designs often had severe handling issues. The requirements for stability were not understood until shortly before World War I – the era within which the British Bristol Scout light biplane was designed for civilian use, with an airfoiled lifting tail throughout its production run into the early World War I years and British military service from 1914 to 1916 – when it was realised that moving the centre of gravity further forwards allowed the use of a non lifting tailplane in which the lift is nominally neither positive nor negative but zero, which leads to more stable behaviour. Later examples of aircraft from World War I and onwards into the interwar years that had positive lift tailplanes include, chronologically, the Sopwith Camel, Charles Lindbergh's Spirit of St. Louis, the Gee Bee Model R Racer all aircraft with a reputation for being difficult to fly, and the easier to fly Fleet Finch two seat Canadian trainer biplane, itself possessing a flat bottom airfoiled tailplane unit not unlike the earlier Bristol Scout. But with care a lifting tailplane can be made stable. An example is provided by the Bachem Ba 349 Natter VTOL rocket powered interceptor, which had a lifting tail and was both stable and controllable in flight. Some aircraft and flight modes can require the tailplane to generate substantial downforce. This is particularly so when flying slowly and at a high angle of attack (AoA). On some types, the demand in this flight mode has been so extreme that it has caused the tailplane to stall. On the Gloster Meteor T.7 a stall could be triggered by turbulence when the airbrakes were deployed. On the McDonnell Douglas F 4 Phantom II it initially occurred during takeoff and landing approach, and leading edge slats were fitted to the tailplane upside down in order to maintain smooth airflow and downforce "lift" at high AoA. The Pilatus P 3 trainer required a ventral keel to cure a similar effect when spun, while the McDonnell Douglas T 45 Goshawk suffered excess downwash from the wing when the flaps were deployed, necessitating a small "SMURF" surface fixed to the fuselage, such that it aligned with the stabilizer leading edge root at the critical angle.
Белсенді тұрақтылық
Лифтті басқаруға компьютерді қолдану, аэродинамикалық тұрақсыз ұшақтарды да осылай басқаруға мүмкіндік береді. F-16 сияқты ұшақтар жасанды тұрақтылықпен ұшырылады. Бұл артықшылықтың себебі - құйрық қондырғысынан туындайтын кедергінің айтарлықтай төмендеуі және маневрлеу қабілетінің артуы.
Using a computer to control the elevator allows aerodynamically unstable aircraft to be flown in the same manner. Aircraft such as the F 16 are flown with artificial stability. The advantage of this is a significant reduction in drag caused by the tailplane, and improved maneuverability.
Мах-тук
Трансониялық жылдамдықтарда ұшақ, соққы толқындарының қалыптасуы мен жылжуы салдарынан, қысым центрінің артқа қарай жылғанын сезінуі мүмкін. Бұл Мах құлауы деп аталатын, ұшақтың мұрын бөлігін төмен қарай бұру моментіне әкеледі. Тепе-теңдікті сақтау үшін айтарлықтай түзету күші қажет болуы мүмкін, және мұндай түзету көбінесе толықтай басқарылатын құйрық жапырағы (all-flying tailplane) немесе стабилизатор арқылы жасалады.
At transonic speeds, an aircraft can experience a shift rearwards in the center of pressure due to the buildup and movement of shockwaves. This causes a nose down pitching moment called Mach tuck. Significant trim force may be needed to maintain equilibrium, and this is most often provided using the whole tailplane in the form of an all flying tailplane or stabilator.