Кіріспе
Әуе кемесінің құрамдас бөлігі
Әуе кемесінің тұрақтандырғышы – ұзындығы бойынша (көлденең қисық) және/немесе бағытты (жанама) тұрақтылықты және басқаруды қамтамасыз ететін, әдетте бір немесе бірнеше жылжымалы басқару беттерінен тұратын аэродинамикалық бет. Тұрақтандырғыш жылжымалы басқару беттерінің ілінген кез келгені бар тұрақты немесе реттелетін құрылымға ие болуы мүмкін, немесе ол өзі толық жылжымалы бетке, мысалы, тұрақтандырғыш-басқару бетіне айналуы мүмкін. Контекстке байланысты "тұрақтандырғыш" сөзі кейде жалпы беттің алдыңғы бөлігін ғана сипаттауы мүмкін. Дәстүрлі ұшақ конфигурациясында жеке тік (қинап) және көлденең (құйрық) тұрақтандырғыштар ұшақтың құйрығында орналасқан эпеннажды құрайды. Эмпеннаждың басқа конфигурациялары, мысалы V тәрізді құйрық, ұзындығы және бағытты тұрақтандыру мен басқарудың үйлесімділігіне үлес қосатын тұрақтандырғыштармен жабдықталған. Ұзындығы бойынша тұрақтылық пен басқару басқа қанат конфигурацияларымен де қол жеткізілуі мүмкін, оның ішінде қанаттың алдыңғы бөлігіндегі тұрақтандырғыш, тандемді қанат және құйрықсыз ұшақтар. Кейбір ұшақ түрлері электрондық ұшу басқару жүйесімен тұрақтандырылады; мұндай жағдайда ұшақтың кез келген жерінде орналасқан тұрақты және жылжымалы беттер белсенді қозғалысты басу немесе тұрақтандырғыш ретінде қызмет ете алады.
Көлденең тұрақтандырғыштар
Көлденең тұрақтандырғыш ұшақты бойлық тепе-теңдікте ұстау үшін қолданылады, яғни тримдеу үшін: ол қашықтықта тік күш түсіреді, нәтижесінде ауырлық орталығына қатысты шапшаңдық моменттерінің қосындысы нөлге тең болады. Тұрақтандырғыштан түсірілетін тік күш ұшу жағдайларына байланысты өзгереді, әсіресе ұшақтың көтеру коэффициентіне және қанаттың қақпақтарының бұрылуына байланысты, олар екеуі де қысым орталығының орналасуына әсер етеді, сондай-ақ ұшақтың ауырлық орталығының орналасуына (ұшақтың жүктемесі мен отын шығынына байланысты). Ұшудың дыбыс жылдамдығына жақын кезеңінде көлденең тұрақтандырғыштарға ерекше талаптар қойылады; қанат үстіндегі ауаның жергілікті жылдамдығы дыбыс жылдамдығына жеткенде, қысым орталығы күрт артқа жылжиды. Көлденең тұрақтандырғыштың тағы бір қызметі – бойлық статикалық тұрақтылықты қамтамасыз ету. Тұрақтылықты көлік тримделген кезде ғана анықтауға болады; ол ұшақ бұзылған жағдайда тримделген күйіне оралуға бейімділігін көрсетеді. Бұл ұшақтың тұрақты қалпын сақтайды, ауа ағынына қатысты өзгермейтін шапшаңдық бұрышын пилоттың тікелей араласуысыз ұстап тұрады. Дәстүрлі қанаты бар ұшақтың статикалық тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін ұшақтың ауырлық орталығы қысым орталығынан алда болуы керек, сондықтан ұшақтың арт жағында орналасқан тұрақтандырғыш төмен бағытталған көтеру күшін тудырады. Руль биіктік осін басқаруға арналған; егер құйрық толығымен қозғалмалы болса, бүкіл құрылым басқару беті ретінде жұмыс істейді.
Қанат тұрақтандырушымен өзара әрекеттесу
Көтергіш күшінің пайда болуымен байланысты жоғары және төмен ағындар, қанат пен тұрақтандырғыш арасындағы аэродинамикалық өзара әрекеттесудің бастауы болып табылады, бұл әрбір беттің тиімді шабуыл бұрышының өзгеруіне алып келеді. Қанаттың құйрыққа тигізетін әсері, кері әсерге қарағанда әлдеқайда күштірек, және оны Прандтльдің көтергіш сызық теориясы арқылы модельдеуге болады. Алайда, көп беттер арасындағы өзара әрекеттесуді дәл бағалау үшін компьютерлік модельдеу немесе жел тоннеліндегі сынақтар қажет.
Әдеттегі артқы ұшақ
Әдеттегі конфигурация бойынша көлденең тұрақтандырғыш – ұшақтың арт жағында орналасқан кішкентай көлденең құйрық немесе құйрық жапырағы болып табылады. Бұл ең көп таралған конфигурация. Көптеген ұшақтарда құйрық жапырағы құрамында артқы жағы шығыршықталған лифт бетімен жабдықталған тұрақты бет болады. Пилоттың басқару күшін азайту үшін түзету тілшелері қолданылуы мүмкін. Piper PA 24 Comanche және Piper PA 28 Cherokee сияқты кейбір жеңіл ұшақтарда жеке лифті жоқ, тұрақтандырғыш деп аталатын толық қозғалмалы тұрақтандырғыш бар. Тұрақтандырғыштар көптеген үстінкүмдік ұшақтарда да кездеседі, онда жеке лифт басқаруы қабылдауға болмайтын қарсылық тудырады. Көптеген авиалайнерлер мен көліктік ұшақтарда үлкен, баяу қозғалатын, түзетуге болатын құйрық жапырағы және онымен біріктірілген жеке қозғалатын лифттер болады. Лифттерді пилот немесе автопилот басқарады және олар негізінен ұшақтың кеңістіктік бағытын өзгертуге қызмет етеді, ал тұрақты бет (көлденең статикалық тепе-теңдікті сақтау) үшін және ұшақты қисайту осі бойынша тұрақтандыру үшін толық құрастырылым қолданылады. Боинг-737 ұшағында реттелетін тұрақтандырғыш жүйесі электрмен жұмыс істейтін бұрандалы механизммен қамтамасыз етіледі. Әдеттегі конфигурацияның нұсқаларына T-тұрақтандырғыш, крест тәрізді тұрақтандырғыш, қос тұрақтандырғыш және қос балкаға орнатылған тұрақтандырғыш кіреді.
Үш қабатты әуе кемесі
Piaggio P.180 Avanti немесе Scaled Composites Triumph және Catbird сияқты үш бетті ұшақтарда, құйрық жаны қанаттары дәстүрлі ұшақтардағыдай тұрақтандырғыш болып табылады; алдыңғы жаны қанаты, канар немесе алдыңғы қанат деп аталатын, көтеру күшін қамтамасыз етеді және тепе-теңдік сақтау беті ретінде қызмет етеді. Кейбір ертерек үш бетті ұшақтар, мысалы, Curtiss AEA June Bug немесе Voisin 1907 бипланы, дәстүрлі орналасқан және қосымша алдыңғы бағытты басқару бетімен жабдықталған, ол "лифт" немесе кейде "тұрақтандырғыш" деп аталған. Бұл ұшақтардың құйрық жаны қанаттарында лифт болмағандықтан, оларды қазіргі кездегі дәстүрлі тұрақтандырғыштар деп атауға болмайды. Мысалы, Voisin – негізгі және артқы қанаттары бар тандемді көтеру схемасы, ал алдыңғы қанаты тұрақтандыруға немесе көтеруге арналмаған; ол "эквилибр" ("балансер") деп аталды және бағытты басқару және түзету беті ретінде қолданылды.
Құйрығы жоқ ұшақтар
Құйрығы жоқ ұшақтарда жеке көлденең тұрақтандырғыш болмайды. Құйрығы жоқ ұшақта көлденең тұрақтандыру беті негізгі қанаттың бір бөлігі болып табылады. Мұндай ұшақтың бойлық тұрақтылығы, ұшақтың аэродинамикалық центрі ауырлық центрінен артқа жылжытылған арқасында қамтамасыз етіледі. Бұл көбінесе қанаттың конструкциясын өзгерту арқылы жасалады, мысалы, қанат бойындағы шағылысу бұрышын өзгерту (қанаттың бұрылуы немесе қисаюы) арқылы, немесе кері иілген қанат профильдерін қолдану арқылы.
Тік тұрақтандырғыштар
Тік тұрақтандырғыш бағытты (немесе еңкейю) тұрақтылығын қамтамасыз етеді және әдетте бекітілген қанат пен оның артқы жиегіне шарнирленген жылдам басқару рулінен тұрады. Сирек жағдайларда, шарнир болмайды және тұрақтылық пен басқару үшін бүкіл қанат беті бұрылады. Ұшақ көлденең желге тап болғанда, еңкейю тұрақтылығы ұшақтың желге қарай бұрылуына себеп болады, желдің бағытымен бұрылуына емес. Фюзеляж геометриясы, қозғалтқыш қаптары және айналмалы винттер жақтық статикалық тұрақтылыққа әсер етеді және тұрақтандырғыштың қажетті мөлшерін анықтайды. Барлық ұшақтарда тік тұрақтандырғыш болмайды. Оның орнына қанаттың сыпырылуы мен диэдрлік бірдей деңгейде бағытты тұрақтылықты қамтамасыз ете алады, ал бағытты басқару көбінесе ұшақтың бұрылуын қажет ететін жағына қарсылық қосу арқылы жүзеге асырылады, бұл спойлерлер немесе бөлінген элерон түрінде болуы мүмкін.
Құйрықсыз бағыттау тұрақтандыру және басқару
Тік тұрақтандырғышты пайдалану ең көп таралған болса да, дискретті тік тұрақтандырғышсыз бағыттағы тұрақтылықты қол жеткізу мүмкін. Бұл қанаттың артқа қарай қисайтылуымен қамтамасыз етіледі және кейбір жағдайларда, мысалы, көбінесе аспалы қанаттарда қолданылатын Рогальо қанатында, қанаттың қажеттілігі болмайды. Тұрақтандыру. Қисайтылған қанат жаққа бұрылғанда, сыртқы қанаттың қисайтылуы төмендейді, соның салдарынан қарсылық күшейеді, ал ішкі қанаттың қисайтылуы артады, қарсылық азаяды. Бұл қарсылықтың таралуындағы өзгеріс, қалпына келтіру моментін тудырады. Бақылау. Жаққа бағытты басқарудың бір жолы – дифференциалдық ауа тежегіштерді қолданып, қарсылыққа тікелей әсер ету. Бұл техника электрондық басқару жүйелеріне қолайлы, мысалы, Northrop Grumman B-2 ұшу қанатында қолданылады.
Ұзындықты бағыттаушы тұрақтандырғыштар
Кейбір ұшақтарда көлденең және тік тұрақтандырғыштар V-тұйық деп аталатын бір жұп бетке біріктіріледі. Бұл конструкцияда екі тұрақтандырғыш (қанаттар мен рульдер) бір-біріне 90–120° бұрышпен орналасады, бұл дәстүрлі құйрықтардың көпшілігіндегідей тік бағыттағыға қарағанда үлкен көлденең проекциялық ауданына ие болады. Қозғалатын басқару беттері рудерваторлар деп аталады. Осылайша V-тұйық, рульдеу және көлденең бағытты тұрақтандырушы ретінде әрекет етеді. V-тұйық конфигурациясы құйрықтың суға батқан ауданын едәуір азайтуға мүмкіндік берсе де, басқару механизмдерінің күрделілігі артады. Бұл көбінесе жалпы ауданының ұлғаюына алып келеді, бұл бастапқы артықшылықты азайтады немесе жоққа шығарады. Beechcraft Bonanza жеңіл ұшағы бастапқыда V-тұйықпен жасалған. Басқа да біріктірілген конструкциялар бар. General Atomics MQ-1 Predator пилотсыз ұшағында V-тұйық кері бұрылған. Lockheed XFV ұшағының құйрық беттерін фюзеляж арқылы қарсы жаққа созылатын беттері бар V-тұйық деп сипаттауға болады. LearAvia Lear Fan ұшағында Y-тұйық болған. Барлық қос құйрықты конструкциялар, құйрықтың екі жақты бұрышымен, бойлық және бағыттық тұрақтандырудың комбинациясын қамтамасыз етеді.