Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ұшақ құрауышы
Aircraft component
Тік тұрақтандырғыш немесе құйрық қанаты – ұшақтың тік құйрығының қозғалмайтын бөлігі. Әдетте, ол артқы фюзеляждың үстіне орнатылады, ал көлденең тұрақтандырғыштар фюзеляждың бүйірлеріне бекітіледі (бұл конфигурация "дәстүрлі құйрық" деп аталады). Кейде T тәрізді немесе екі құйрықты конфигурациялар да қолданылады. Вертикальді тұрақтандырғыштар кейде автокөлік спортында, мысалы, Ле-Ман прототипі жарыстарында қолданылған.
A vertical stabilizer or tail fin is the static part of the vertical tail of an aircraft. is typically mounted on top of the rear fuselage, with the horizontal stabilizers mounted on the side of the fuselage (a configuration termed "conventional tail"). Other configurations, such as T tail or twin tail, are sometimes used instead. Vertical stabilizers have occasionally been used in motor sports, with for example in Le Mans Prototype racing.
Трим және басқару
Руль – бағытты басқару беті және әдетте қанатқа немесе тік стабилизаторға ілмекті. Оны жылжыту ұшқышқа тік ось төңірегінде бұрылысты басқаруға мүмкіндік береді, яғни, ұшақтың мұрынының бағытын өзгертеді. Рульдің максималды бұрылуы әдетте рульдің қозғалыс шектеуішімен бақыланады. Белгілі бір ұшу жағдайында рульдің ең үлкен мүмкін бұрылыс бұрышы оның тоқтау шегі деп аталады. Ол рульдегі аэродинамикалық күштер мен оны қозғалысқа келтіретін механизмнен келетін механикалық күштер арасындағы тепе-теңдікті көрсетеді. Көп қозғалтқышты ұшақтар, әсіресе қанаттарына қозғалтқыштары орнатылғандар, үлкен және қуатты рульдерге ие. Олар қозғалтқыш істен шыққанда, максималды салмақта және көлденең желдің шекті жағдайында, сондай-ақ қалыпты ұшу және қону кезінде көлденең желге төзу қабілетін қамтамасыз ету үшін қажет. Рульді басқарумен қатар, ұшақты жерде жылжыту және ұшудың бастапқы кезеңінде алдыңғы немесе артқы дөңгелектерді бұру арқылы басқару жүзеге асырылады. Төмен жылдамдықтарда алдыңғы немесе артқы дөңгелектерге басқару билігі жоғары, бірақ жылдамдық артқан сайын рульдің аэродинамикалық әсері күшейеді, осылайша руль бұрылысты басқару үшін маңыздырақ болады. Кейбір ұшақтарда (әсіресе шағын ұшақтарда) екі механизм де руль педальдары арқылы басқарылады, сондықтан ұшқыш үшін ешқандай айырмашылық жоқ. Ал басқа ұшақтарда дөңгелектерді басқаруға арналған жеке руль және педальдар рульді басқарады, сонымен қатар дөңгелектерді шектеулі түрде (әдетте 5 градусқа дейін) бұруға мүмкіндік береді. Мұндай ұшақтарда ұшқыштар ұшу-қону жолағына тураланудан кейін рульді пайдалануды тоқтатады және ұшу-қону жолағынан бұрылу алдында оны қайта қолданады, жоғары жылдамдықтарда сезімтал рульмен шамадан тыс түзетулер жасауды болдырмау үшін. Педальдар жерде түзу сызып жүргенде немесе бұрылысқа кіргенде немесе одан шыққанда шағын түзетулер жасау үшін де қолданылуы мүмкін, бұрылыстың тегіс болуын қамтамасыз ету үшін рульді қолданудан бұрын. Басқару элементтері бейтарап күйде болғанда ұшақ сәл жаңғырылуы мүмкін. Бұл жағдайды түзету үшін, көбінесе рульге орнатылған, бірақ кейде рульдің өзіне орнатылған, түзету беті (трим таб) қолданылады, ол жаңғырылуды жоюға және ұшақтың түзу сызып ұшуын қамтамасыз етуге көмектеседі. Трим табтың орнын өзгерту басқару бетінің (мысалы, лифт немесе руль) бейтарап немесе тыныштық күйін реттейді. Басқару бетінің қажетті орны өзгергенде (әсіресе әртүрлі жылдамдықтарда), реттелетін трим таб операторға осы орнын сақтау үшін қажетті қолмен күшті азайтуға, дұрыс пайдаланған жағдайда нөлге дейін жеткізуге мүмкіндік береді. Осылайша, трим таб сервотаб ретінде әрекет етеді. Трим табтың қысым орталығы басқару бетінің қысым орталығынан басқару бетінің айналу осінен қашықтау болғандықтан, табтың тудырған қозғалысы басқару бетінің тудырған қозғалысына тең болуы мүмкін. Басқару бетінің осі бойынша орны басқару беті мен трим табтың күштері теңесетінше өзгереді.
The rudder is the directional control surface and is usually hinged to the fin or vertical stabilizer. Moving it allows the pilot to control yaw about the vertical axis, i. e., change the horizontal direction in which the nose is pointing. Maximum rudder deflection is usually controlled by a rudder travel limiter. The largest achievable angle of a rudder at a particular flight condition is called its blowdown limit. It represents a balance between the aerodynamic forces on the rudder and the mechanical forces from the actuating mechanism. Multi engined aircraft, especially those with wing mounted engines, have large powerful rudders. They are required to provide sufficient control after an engine failure on take off at maximum weight and cross wind limit and cross wind capability on normal take off and landing. For taxiing and during the beginning of the take off, aircraft are steered by a combination of rudder input as well as turning the nosewheel or tailwheel. At slow speeds the nosewheel or tailwheel has the most control authority, but as the speed increases the aerodynamic effects of the rudder increases, thereby making the rudder more and more important for yaw control. In some aircraft (mainly small aircraft) both of these mechanisms are controlled by the rudder pedals so there is no difference to the pilot. In other aircraft there is a special tiller controlling the wheel steering and the pedals control the rudder, and a limited amount of wheel steering (usually 5 degrees of nosewheel steering). For these aircraft the pilots stop using the tiller after lining up with the runway prior to take off, and begin using it after landing before turning off the runway, to prevent over correcting with the sensitive tiller at high speeds. The pedals may also be used for small corrections while taxiing in a straight line, or leading in or out of a turn, before applying the tiller, to keep the turn smooth. With the controls in the neutral position, a plane may still gently yaw to one side. This is corrected through the setting of a trim surface, often a separate trim tab mounted on the rudder but sometimes the rudder itself, to counteract the yaw and ensure the plane flies in a straight line. Changing the setting of a trim tab adjusts the neutral or resting position of a control surface (such as an elevator or rudder). As the desired position of a control surface changes (corresponding mainly to different speeds), an adjustable trim tab will allow the operator to reduce the manual force required to maintain that position—to zero, if used correctly. Thus the trim tab acts as a servo tab. Because the center of pressure of the trim tab is further away from the axis of rotation of the control surface than the center of pressure of the control surface, the movement generated by the tab can match the movement generated by the control surface. The position of the control surface on its axis will change until the torque from the control surface and the trim surface balance each other.
Қисық тұрақтылығы
Тік құйрық жарықшалық тұрақтылықта шешуші роль атқарады, ұшақ сырғанағанда ауырлық центріне қатысты қажетті қалпына келтіру моментінің көп бөлігін қамтамасыз етеді. Жарықшалық тұрақтылық әдетте жарықшалық бұрышқа қатысты момент коэффициентінің туындысы арқылы өлшенеді. Тік құйрық үстіндегі ауа ағынына ұшақтың фюзеляжы, қанаттары және қозғалтқыштары мөлшері мен бағыты бойынша әсер етеді. Құйрық тудыратын көтеру күші немесе бүйірлік күш әр градус жарықшалық бұрыш үшін жылдамдықпен төмендегендіктен (көтеру қисығының еңістігі) тұрақтылық төмендейді. Бұл, дыбыс асты жылдамдыққа қарағанда, қысымның өте әртүрлі таралуынан – соққы толқындары мен кеңею толқындарынан туындайды. Ұшақтың ең жоғары жұмыс жылдамдығында қажетті тұрақтылыққа қол жеткізу үшін тік құйрықты үлкейтуге болады, мысалы, North American F-100 Super Sabre (бастапқы құйрық ауданының қажеттілігі кем бағаланған). Қосымша ауданды құрсаулы қанаттарды орнату арқылы (мысалы, Vought F-8 Crusader-дің жоғары жылдамдықты, кейінгі нұсқаларында) немесе қанат ұштарын бүктеу арқылы (мысалы, North American XB-70 Valkyrie) қосуға болады. Егер үлкен құйрық қабылданбаса, құйрықтың бүйірлік күшін арттыру және бағыттық тұрақтылықты қалпына келтіру үшін рульдің автоматты бұрылуын пайдалануға болады. Бұл әдіс Avro Arrow ұшағында қолданылған.
The vertical tail plays a determining role in yaw stability, providing most of the required restoring moment about the center of gravity when the aircraft slips. Yaw stability is typically quantified using the derivative of moment coefficient with respect to yaw angle. The airflow over the vertical tail is often influenced by the fuselage, wings and engines of the aircraft, both in magnitude and direction. The stability is reduced because the lift, or side force, generated by the tail reduces with speed for each degree of sideslip angle (lift curve slope). This results from the very different pressure distribution, with shock waves and expansion waves, compared to subsonic. To achieve the required stability at the maximum operating speed of the aircraft the vertical tail may be enlarged, such as on the North American F 100 Super Sabre (the initial fin area requirement was underestimated). Extra area may be added by installing ventral fins (such as on higher speed, later versions of the Vought F 8 Crusader), or folding down wingtips (such as on the North American XB 70 Valkyrie). If a bigger tail is not acceptable automatic rudder deflections may be used to increase the tail side force and restore directional stability. This method was used on the Avro Arrow.
Тік құйрықтың ұшып кетуі
Тік құйрықта кейде алдыңғы бөлігінде филет немесе арқалық қанат болады, ол тік беттің тоқтау бұрышын арттыруға көмектеседі (соның салдарынан тұйықталған ағыннан көтерілу пайда болады) және осылайша рульді құлыптау немесе рульдің кері бұрылуы деп аталатын құбылыстың алдын алады. Рульді құлыптау, бұрылған рульге (мысалы, тұрақты бүйірлеу кезінде) тік құйрық тоқтағанда күш кенеттен кері бұрылуымен пайда болады. Бұл рульді толық бұрылыста қалдырып, пилотқа оны орталату мүмкіндігін бермейді. Арқалық қанаттар 1940 жылдары пайда болды, мысалы, 1942 жылғы Douglas DC-4 ұшағында, бұл 1970 жылдары жасалған F-16 сияқты истребительдердің қанаттарындағы ағын бұрығыштарынан бұрын болды.
The vertical tail sometimes features a fillet or dorsal fin at its forward base, which helps to increase the stall angle of the vertical surface (resulting in vortex lift), and in this way prevent a phenomenon called rudder lock or rudder reversal. Rudder lock occurs when the force on a deflected rudder (e. g. in a steady sideslip) suddenly reverses as the vertical tail stalls. This may leave the rudder stuck at full deflection with the pilot unable to recenter it. The dorsal fin was introduced in the 1940s, for example on the 1942 Douglas DC 4, predating the wing strakes of the fighter aircraft developed in the 1970s, such as the F 16.
Құрылымдық факторлар
Үлкен немесе жылдам ұшақтың рулі мен қанаты айтарлықтай күшке ұшырайды, бұл күш рульдің бұрылуымен артады. Ең қиын жағдай – бақылаудан шығу, яғни ақаулық, қанат пен руль тұрғысынан шамадан тыс жақтап ауысу. Ірі көлік ұшақтары үшін қалпына келтіруге қажетті тұрақтандыру моменті негізінен қанаттан келеді, рульдің бұрылуына аса қажеттілік жоқ. Осы жағдайларда мұндай ұшақтар толық руль бұрылысына төтеп беруге міндетті емес, себебі құрылымдық ақаудың алдын алу үшін қажетті құрылымдық салмақ оларды коммерциялық тұрғыдан тиімсіз етеді. American Airlines рейсі 587 кезінде толық қанат және руль жиынтығы жоғалды, себебі ұшқыштар өте ірі реактивті ұшақтың ізінде келе жатқанда рульді толық бұрған. Ашық ауа турбуленттілігі Boeing B-52 Stratofortress ұшағының толық қанат және руль жиынтығының бұзылуына себеп болды, содан кейін ұшқыштар сәтті қону жасады. Жел соғу мен маневрлік жүктемелерге арналған құралдармен жабдықталған B-52 бомбалаушылары ашық ауа турбуленттілігінен туындаған жел соғуларды жобалық шектен әлдеқайда жоғары, 34 000 фут биіктікте ең жоғары жүктемелермен тіркеді. English Electric Lightning T4 прототипінің қанаты жоғары жылдамдықты роликтерді орындау кезінде инерциялық роликпен байланыс салдарынан бұзылды. Қанат кеңейтіліп, нығайтылды және ролик жылдамдығы шектелді. Алайда, алғашқы T5 ұшағы да ракеталық жиынтығымен жылдам сынақтар кезінде қанат бұзылысына ұшырады. Lightning ұшағы M 0.97 жылдамдығымен ұшу кезінде, жақыннан ұшып келе жатқан ұшақтардың өзара әрекеттесуі салдарынан қанатын жоғалтты. Ұшақтарды топтастыру кезінде арақашықтық сақтау сияқты шектеулер енгізілді. McDonnell Douglas F/A 18 Hornet ұшағының екі қанаты да құйрықтың алдындағы алдыңғы жиек кеңейтудің (LEX) бұрқасының бұзылуынан немесе жарылуынан соққыға ұшырайды. LEX қоршауының орнатылуы соққыны айтарлықтай азайтады және қанаттың тозу мерзімін ұзартады.
The rudder and fin on a large, or fast, aircraft are each subject to a considerable force which increases with rudder deflection. An extreme case occurs with a departure from controlled flight, known as an upset, which in the context of fin and rudder is excessive sideslip. For large transport aircraft the stabilizing moment necessary for recovery comes from the fin with little requirement for rudder deflection. These aircraft do not have a requirement to withstand near full rudder deflections in these circumstances because the structural weight required to prevent structural failure would make them commercially unviable. Loss of the complete fin and rudder assembly occurred on American Airlines Flight 587 when the pilots used full rudder deflections while following in the wake of a very large jet. Clear air turbulence caused the failure of the complete fin and rudder assembly on a Boeing B 52 Stratofortress after which the pilots made a successful landing. B 52 bombers instrumented for gust and manoeuvre loads recorded gusts from clear air turbulence considerably more than the design limit with highest loads at 34,000 feet. The English Electric Lightning T4 prototype fin failure was caused by inertial roll coupling while doing high rate rolls. The fin was enlarged, strengthened and roll rate limitations were imposed. However, the first T5 also had a fin failure while doing rapid rolling trials with rocket pack extended. A Lightning lost its fin due to interaction between aircraft in close proximity at low level when flying in formation at M 0.97, an aerobatic display routine. Limitations were imposed including separation between aircraft when in formation. The McDonnell Douglas F/A 18 Hornet twin fins are subject to buffeting from the breakdown or bursting of the leading edge extension (LEX) vortex in front of the tail. The addition of a LEX fence significantly reduces the buffeting and increases fin fatigue life.
Барлық қозғалатын құйрық қанаты
Барлық қозғалатын қанаттары бар, бірақ пайдалануға енбеген ұшақтар Солтүстік Американың F 107 және BAC TSR 2 болды. Lockheed SR 71 Blackbird және North American X 15 ұшақтарында қанаттың және рульдің қозғалмайтын бөліктері қолданылды, ал қалған биіктікте рульдер пайдаланылды. SR 71 үшін дәстүрлі рульдер жеткіліксіз болар еді, себебі қозғалтқыш істен шыққан жағдайда қанатты тым көп бұру қажет болар еді, бұл қабылдауға келмейтін кедергі тудырар еді. X 15 үшін алғашқы ұсынылған конструкцияларда дәстүрлі тұрақты қанат және артқы руль, сондай-ақ құрсақ қанаты болған. Бұл конструкция арқалық және құрсақ қанаттарымен ауыстырылды, олардың сыртқы жартысы руль ретінде жұмыс істейтін болды.
Aircraft with all moving fins, but which did not enter service, were the North American F 107 and the BAC TSR 2. The Lockheed SR 71 Blackbird and North American X 15 used fixed stubs for the fins and rudders for the remaining height. Conventional rudders would have been inadequate for the SR 71 because excessive deflections would have been required for the engine out case causing unacceptable trim drag. Early configurations put forward for the X 15 show a conventional fixed fin and trailing rudder, and a ventral fin. This was changed to dorsal and ventral fins each with the outer half acting as a rudder.
Көптік құйрық қанаттары
Екі құйрықты ұшақтар екі тік қанатшадан тұрады. Көптеген қазіргі заманғы әскери ұшақтар осы конфигурацияны қолданады. Екі рульдік құрылым, астыңғы жағдайда, аяқпен басқару арқылы немесе жайпаңдату арқылы (McDonnell Douglas F/A 18 Hornet) бойлық бағытты басқару үшін қолданылуы мүмкін. Екі рульдік құрылым сондай-ақ, Lockheed Martin F 22 Raptor сияқты, жылдамдықты басқару үшін дифференциалдық рульдік және басқа басқару беттерін бірге пайдаланады, себебі оның арнайы тежегіші жоқ. Екі құйрық H-тәрізді, екі қанатты/рульдік конструкция түрінде болуы мүмкін, мысалы, Солтүстік Американың B-25 Mitchell орта бомбалаушысы немесе Avro Lancaster, немесе екі бағаналы конструкция, онда артқы ұшақ корпусы екі жеке бағанадан тұрады, әрқайсысы бір қанат және рульге көлденең тұрақтандырғыш қосылған, мысалы, Солтүстік Американың Rockwell OV-10 Bronco немесе Armstrong Whitworth AW.660 Argosy көлігі. Екі құйрықтың бір түрі – үш құйрық, ол үш тік қанатшадан тұрады. Екінші дүниежүзілік соғыс кезеңіндегі Avro Manchester ұшағына үшінші қанатша берілді, өйткені бастапқы екі қанатша жеткіліксіз болды. Lockheed Constellation үш қанатшаны қолданды, ұшаққа қажетті тік қанатша ауданын беру үшін, сонымен бірге жалпы биіктігін техникалық қызмет көрсету үшін ангарларға сыйып тұратындай төмен ұстады. V-тәрізді құйрықта жеке тік немесе көлденең қанатшалар жоқ. Олардың орнына, олар руль-элеваторлар деп аталатын басқару беттеріне біріктірілген, олар питч пен рыска басқаруды қамтамасыз етеді. Бұл конфигурация V әрпіне ұқсайды және "көбелек құйрығы" деп те аталады. Beechcraft Bonanza Model 35 және Lockheed F 117 Nighthawk осы конфигурацияны қолданады. Rutan VariEze және Rutan Long EZ ұшақтарындағы канардты итеру конфигурациясындағы қанат ұштары, қанат ұшы құрылғысы және тік қанатша ретінде қызмет етеді. Осы және басқа ұқсас ұшақтардың көптеген басқа туындылары осы конструкциялық элементті пайдаланады.
Twin tail aircraft have two vertical stabilizers. Many modern combat aircraft use this configuration. The twin rudders may be used in the gear down configuration for additional longitudinal control with toe in or flare out (McDonnell Douglas F/A 18 Hornet). Twin rudders are also used as an airbrake as in the case of the Lockheed Martin F 22 Raptor which uses differential rudder, together with other control surface deflections, for speed control as it has no dedicated airbrake. A twin tail may be either H tail, twin fin/rudder construction attached to a single fuselage, such as North American B 25 Mitchell medium bomber or Avro Lancaster, or twin boom where the rear airframe consists of two separate boom structures each with one single fin and rudder joined by a horizontal stabiliser, such as North American Rockwell OV 10 Bronco or Armstrong Whitworth AW.660 Argosy transport. A variation on the twin tail, the triple tail has three vertical stabilizers. The WW II era Avro Manchester was given a third fin when the original twin fin proved insufficient. The Lockheed Constellation used three fins to give the airplane the required vertical stabilizer area while at the same time keeping the overall height low enough so that it could fit into hangars for maintenance. A V tail has no distinct vertical or horizontal stabilizers. Rather, they are merged into control surfaces known as ruddervators which control both pitch and yaw. The arrangement looks like the letter V, and is also known as a "butterfly tail". The Beechcraft Bonanza Model 35 uses this configuration, as does the Lockheed F 117 Nighthawk. Winglets on the canard pusher configuration Rutan VariEze and Rutan Long EZ, acting as both a wingtip device and a vertical stabilizer. Several other derivatives of these and other similar aircraft use this design element.
Бұралып тұрған құйрық
Lockheed Jetstar ұшағында ерекше крест тәрізді дизайн қолданылады. Ұзына бойымен тепе-теңдікті сақтау үшін бүкіл құйрық бөлігі артқы қанаттың төменгі спарына бекітілген нүктесінен 10 градусқа жоғары және төмен иіледі.
An unusual cruciform design is used on the Lockheed Jetstar. For longitudinal trim the entire tail assembly pivots up and down through 10 degrees about an attachment point at the bottom of the fin rear spar.
Сақтау үшін бүктеу
Солтүстік Америкалық А-5 Вигиланте ұшағының тік қанатының жоғарғы бөлігі ангар палубасының биіктігімен шектелгендіктен жанына бүктеледі.
The top part of the vertical fin on the North American A 5 Vigilante folds to the side due to the hangar deck height restriction.
Автомобильді пайдалану
Тік құйрыққа ұқсас құрылғылар 1955 жылғы Jaguar D түрі немесе 2013 жылғы Lamborghini Veneno сияқты автомобильдерде қолданылған. Жарыс машиналарынде оның басты мақсаты – жоғары жылдамдық кезінде кенеттен болатын жарылыстардан туындайтын аударылыстарды азайту, себебі бұрылыстарда немесе айналу кезінде үлкен жарылыс бұрыштарына ұшырағанда көлік көтеріліп, аударылуы мүмкін. 2011 жылдан бері тік стабилизатор барлық жаңадан бекітілген Ле-Ман прототиптері үшін міндетті болып табылады. Кейбір Формула-1 командалары артқы қанатқа ауа ағынын бұзып, соққыны азайту үшін тік стабилизаторды пайдаланды. Ең радикальды жүйе – 2010 жылғы McLaren MP4 25 және Ferrari F10 машиналарында қолданылған "F арнасы" болды. Жүргізушінің қалауы бойынша, бұл жүйе машинаның алдыңғы бөлігіндегі арнадан ауаны тік қанаттағы туннель арқылы артқы қанатқа бағыттап, оны бұзып, түзу учаскелерде қажет емес соққыны азайтатын. Бұл жүйе 2011 жылғы Формула-1 маусымында тыйым салынды.
Devices similar to vertical tails have been used on cars such as the 1955 Jaguar D type or the 2013 Lamborghini Veneno. On race cars, its primary purpose is to reduce sudden high speed yaw induced blow overs that would cause cars to flip due to lift when subject to extreme yaw angles during cornering or in a spin. Since 2011, the vertical stabilizer has become mandatory for all newly homologated Le Mans Prototypes. Some Formula 1 teams utilized a vertical stabilizer as a way to disrupt the airflow to the rear wing reducing drag, the most radical system being the "F duct" found in the 2010 McLaren MP4 25 and Ferrari F10. On demand by the driver, this system diverted air from a duct in the front of the car through a tunnel in the vertical fin onto the rear wing to stall it and reduce drag on the straights on which downforce was not needed. The system was banned for the 2011 Formula 1 season.