Ұшақтың қанаттары мен бағыттайтын беттері: ұшу бағытын басқару, қауіпсіздікті қамтамасыз ету. Авиация тарихы мен негізгі ұшу принциптері туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ұшақтың ұшу позыциясын реттеуге және басқаруға пилотқа мүмкіндік беретін бет.
Surface that allows a pilot to adjust and control an aircraft's flight attitude
Ұшақтың ұшуды басқару беттері – пилотқа ұшақтың ұшу позыциясын реттеуге және басқаруға мүмкіндік беретін аэродинамикалық құрылғылар. Ұшуды басқарудың тиімді жүйесін әзірлеу – ұшақтарды дамытудағы маңызды қадам болды. Қанаттары бекітілген ұшақтарды жасауға жасалған алғашқы тырабындар ұшақты жерге көтеру үшін жеткілікті көтеру күшін жасады, бірақ ұшып қалғаннан кейін, ұшақты басқару мүмкін болмай, көбінесе апатқа ұшырады. Ұшуды басқарудың тиімді әдістерін әзірлеу – тұрақты ұшуға мүмкіндік берді. Бұл мақалада дәстүрлі конструкциядағы қанаттары бекітілген ұшақта қолданылатын басқару беттері сипатталады. Басқа қанаттары бекітілген ұшақ конструкциялары басқа басқару беттерін қолдануы мүмкін, бірақ негізгі принциптер сақталады. Айналмалы қанатты ұшақтардың (вертолет немесе автогироскоп) басқару элементтері (штурвал және руль) үш айналу осі бойынша бірдей қозғалыстарды орындайды, бірақ айналмалы ұшуды басқару элементтерін (негізгі ротор дискісі және құйрық ротор дискісі) мүлдем басқаша басқарады. Ұшуды басқару беттерін ұшуды басқару жүйелері басқарады. Жалпы сұйықтық ағынын басқару беті ретінде қарастырылатын рульдер, әсіресе, ұшақтар мен су кемелері арасында ортақ қолданылады.
Aircraft flight control surfaces are aerodynamic devices allowing a pilot to adjust and control the aircraft's flight attitude. Development of an effective set of flight control surfaces was a critical advance in the development of aircraft. Early efforts at fixed wing aircraft design succeeded in generating sufficient lift to get the aircraft off the ground, but once aloft, the aircraft proved uncontrollable, often with disastrous results. The development of effective flight controls is what allowed stable flight. This article describes the control surfaces used on a fixed wing aircraft of conventional design. Other fixed wing aircraft configurations may use different control surfaces but the basic principles remain. The controls (stick and rudder) for rotary wing aircraft (helicopter or autogyro) accomplish the same motions about the three axes of rotation, but manipulate the rotating flight controls (main rotor disk and tail rotor disk) in a completely different manner. Flight control surfaces are operated by aircraft flight control systems. Considered as a generalized fluid control surface, rudders, in particular, are shared between aircraft and watercraft.
Даму
Райт ағайындылары алғашқы қолданылатын басқару беттерін жасағандарымен танылады. Бұл олардың ұшуға қатысты патентінің маңызды бөлігі болды. Қазіргі заманғы басқару беттерінен өзгеше, олар қанатты иіп басқарды. Райт патентін айналып өту мақсатында Гленн Кертисс иілмелі басқару беттерін жасады, бұл концепцияның өзі төрт он жылдай бұрын Ұлыбританияда патенттелген болатын. Иілмелі басқару беттерінің артықшылығы – қанаттың иілуінен туындайтын кернеулерді болдырмауы және оларды құрылымға енгізудің оңай болуы.
The Wright brothers are credited with developing the first practical control surfaces. It is a main part of their patent on flying. Unlike modern control surfaces, they used wing warping. In an attempt to circumvent the Wright patent, Glenn Curtiss made hinged control surfaces, the same type of concept first patented some four decades earlier in the United Kingdom. Hinged control surfaces have the advantage of not causing stresses that are a problem of wing warping and are easier to build into structures.
Қозғалыс осьтері
Ұшақ өзара перпендикуляр және ауырлық орталығында (АО) қиылысатын үш осьтің айналасында еркін айналуға қабілетті. Позициясын және бағытын басқару үшін ұшқыш әрбір ось бойынша айналуды басқара алуы тиіс.
An aircraft is free to rotate around three axes that are perpendicular to each other and intersect at its center of gravity (CG). To control position and direction a pilot must be able to control rotation about each of them.
Көлденең ось
Көлденең ось, сонымен қатар бүйірлік ось деп те аталады, ұшақтың қанатының ұшынан қанатының ұшына дейін өтеді. Бұл ось бойынша айналу тебілу деп аталады. Тебілу ұшақтың мұрны бағытталған тік бағытты өзгертеді. Рульдер – тебілуді басқаруға арналған негізгі жақтары.
The transverse axis, also known as lateral axis, passes through an aircraft from wingtip to wingtip. Rotation about this axis is called pitch. Pitch changes the vertical direction that the aircraft's nose is pointing. The elevators are the primary control surfaces for pitch.
Ұзындығы бойынша ось
Ұзындық осі ұшақтың мұрынан құйрығына дейін өтеді. Бұл ось бойынша айналуды "құлау" деп атайды. Ұшқыш бір қанатының көтеру күшін арттырып, екіншісін азайту арқылы бұрылу бұрышын өзгертеді. Бұл көтеру күшінің айырмашылығы ұзындық осьтің айналуына себеп болады. Аэлерондар бұрылуды бақылаудың негізгі құралы болып табылады. Руль де бұрылуға қосалқы әсер етеді.
The longitudinal axis passes through the aircraft from nose to tail. Rotation about this axis is called roll. The pilot changes bank angle by increasing the lift on one wing and decreasing it on the other. This differential lift causes rotation around the longitudinal axis. The ailerons are the primary control of bank. The rudder also has a secondary effect on bank.
Тік ось
Тік ось ұшақтың үстінен төменге қарай өтеді. Бұл ось бойынша айналу "жаңылма" деп аталады. Олар төмен жылдамдықпен, үлкен шағылыс бұрышымен ұшу кезінде, соның ішінде ұшып көтерілу және қонуға түсу кезінде қолданылады. Кейбір ұшақтар "флаперонмен" жабдықталған, олар көбінесе "ішкі айлерон" деп аталады. Бұл құрылғылар негізінен айлерон ретінде жұмыс істейді, бірақ кейбір ұшақтарда қақпақтарды түсірген кезде "төмен иіледі", соның салдарынан қақпақ пен ішкі айлеронды басқару функциясын бірге атқарады.
The vertical axis passes through an aircraft from top to bottom. Rotation about this axis is called yaw. They are used during low speed, high angle of attack flight including take off and descent for landing. Some aircraft are equipped with "flaperons", which are more commonly called "inboard ailerons". These devices function primarily as ailerons, but on some aircraft, will "droop" when the flaps are deployed, thus acting as both a flap and a roll control inboard aileron.
Қалқандар
Алып барушы жиек құрылғылары деп те аталатын слаттар – қанаттың алдыңғы жағына қосылатын, көтергіш күшті арттыруға арналған элементтер. Олар қанат үстіндегі ауа ағынын өзгертіп, қанаттың тоқтау жылдамдығын азайтуға көмектеседі. Слаттар тұрақты немесе қысылатын болуы мүмкін. Мысалы, Fieseler Fi 156 Storch ұшағындағы тұрақты слаттар, төмен жылдамдықпен ұшу және STOL (қысқа қону-көтеру) мүмкіндіктерін жақсартады, бірақ жоғары жылдамдық көрсеткіштерін нашарлатады. Көптеген авиалайнерлерде қолданылатын қысылатын слаттар, ұшып көтерілу мен қону кезінде тоқтау жылдамдығын төмендетсе, круиздік режимде жиырылады.
Slats, also known as leading edge devices, are extensions to the front of a wing for lift augmentation, and are intended to reduce the stalling speed by altering the airflow over the wing. Slats may be fixed or retractable fixed slats (e. g. as on the Fieseler Fi 156 Storch) give excellent slow speed and STOL capabilities, but compromise higher speed performance. Retractable slats, as seen on most airliners, provide reduced stalling speed for take off and landing, but are retracted for cruising.
Ауалы тежегіштер
Ауа тежегіштері соққыны арттыру үшін қолданылады. Спойлерлер ауа тежегіштерінің қызметін атқаруы мүмкін, бірақ олар таза ауа тежегіштері емес, себебі олар лифт демпферлері ретінде немесе кейбір жағдайларда рульді басқару беттері ретінде де жұмыс істейді. Ауа тежегіштері әдетте фюзеляждан (көбінесе қарама-қарсы жақтарында симметриялы түрде) ауа ағынына қарай сыртқа бұрылатын беттер болып табылады, бұл формалық соққыны арттыру үшін жасалады. Олар көбінесе ұшақтың басқа бөліктерінде орналасқандықтан, қанаттың көтеру күшіне тікелей әсер етпейді. Олардың мақсаты – ұшақты баяулату. Олар әсіресе тік төмен түсу қажет болғанда өте пайдалы. Олар жоғары өнімді әскери және азаматтық ұшақтарда, әсіресе кері жылдамдықпен ұшу мүмкіндігі жоқ ұшақтарда кеңінен қолданылады.
Air brakes are used to increase drag. Spoilers might act as air brakes, but are not pure air brakes as they also function as lift dumpers or in some cases as roll control surfaces. Air brakes are usually surfaces that deflect outwards from the fuselage (in most cases symmetrically on opposing sides) into the airstream in order to increase form drag. As they are in most cases located elsewhere on the aircraft, they do not directly affect the lift generated by the wing. Their purpose is to slow down the aircraft. They are particularly useful when a high rate of descent is required. They are common on high performance military aircraft as well as civilian aircraft, especially those lacking reverse thrust capability.
Бақылау кесу беттері
Қанаттар мен басқару беттерінен туындайтын көтерілу және қарсылық күштерін жүк пен жылдамдықтың кең диапазонында теңестіруге пилотқа мүмкіндік беретін түзету құрылғылары бар. Бұл қажетті ұшу қалпын түзету немесе сақтау үшін жұмсалатын күшті азайтады.
Trimming controls allow a pilot to balance the lift and drag being produced by the wings and control surfaces over a wide range of load and airspeed. This reduces the effort required to adjust or maintain a desired flight attitude.
Лифттің орнатуы
Лифттік түзету әуе кемесін тепе-теңдеу үшін қажетті басқару күшін, құйрықтағы дұрыс аэродинамикалық күшті сақтауға арналған күшпен теңестіреді. Белгілі бір ұшу жаттығуларын орындау кезінде, қажетті шабуыл бұрышын сақтау үшін көп мөлшерде түзету қажет болуы мүмкін. Бұл әсіресе баяу ұшу кезінде маңызды, онда мұрынды көтеру қажет, бұл өз кезегінде құйрыққа күшті төмен бағытталған күш түсіруді талап етеді. Лифттік түзету, құйрық арқылы өтетін ауа ағынының жылдамдығымен байланысты, сондықтан ұшақтың жылдамдығы өзгергенде қайта түзету қажет. Ұшақтың маңызды конструкциялық параметрі – тегіс ұшу үшін түзетілгендегі тұрақтылығы. Желдің күйреуі немесе турбуленттік сияқты кез келген бұзылыстар қысқа мерзім ішінде жойылса, ұшақ өзінің тегіс ұшу жылдамдығына оралады.
Elevator trim balances the control force necessary to maintain the correct aerodynamic force on the tail to balance the aircraft. Whilst carrying out certain flight exercises, a lot of trim could be required to maintain the desired angle of attack. This mainly applies to slow flight, where a nose up attitude is required, in turn requiring a lot of trim causing the tailplane to exert a strong downforce. Elevator trim is correlated with the speed of the airflow over the tail, thus airspeed changes to the aircraft require re trimming. An important design parameter for aircraft is the stability of the aircraft when trimmed for level flight. Any disturbances such as gusts or turbulence will be damped over a short period of time and the aircraft will return to its level flight trimmed airspeed.
Құйрықты кесу
Ең жеңіл ұшақтардан басқа, лифтердегі тримтабтар қажетті күш пен қозғалыс ауқымын бере алмайды. Тиісті түзету күшін қамтамасыз ету үшін бүкіл көлденең қанат жазықтығы бұрылысқа реттелетіндей жасалады. Бұл ұшқышқа қанаттың артқы жағынан қажетті көтерілу күшін (оң немесе теріс) таңдауға және лифтерлердің қарсылығын азайтуға мүмкіндік береді.
Except for very light aircraft, trim tabs on the elevators are unable to provide the force and range of motion desired. To provide the appropriate trim force the entire horizontal tail plane is made adjustable in pitch. This allows the pilot to select exactly the right amount of positive or negative lift from the tail plane while reducing drag from the elevators.
Көктемгі кесу
Ең қарапайым құрылымда, түзету механикалық серіппе (немесе эластик) арқылы жасалады, ол ұшқыштың басқару әрекетін күшейту үшін қажетті күшті қосады. Серіппе әдетте лифт тримдік тұтқасына жалғанады, бұл ұшқышқа қолданылатын серіппе күшін реттеуге мүмкіндік береді.
In the simplest arrangement, trimming is done by a mechanical spring (or bungee) which adds appropriate force to augment the pilot's control input. The spring is usually connected to an elevator trim lever to allow the pilot to set the spring force applied.
Руль мен элеронның жиектері
Көптеген тұрақты қанатты ұшақтарда лифтте түзетуге арналған беттік бөлік болады, бірақ үлкен ұшақтарда рульге және аэрондарға да түзету бақылаулары болады. Рульді түзетудің мақсаты – қозғалтқыштардың асимметриялық итермелеу күшіне қарсы тұру. Аэрондарды түзету ұшақтың ауырлық орталығының ұшақ осінен ығысуының әсерін жоюға көмектеседі. Мұның себебі ұшақтың бір жағына екінші жағына қарағанда көбірек отын немесе жүк салынуы мүмкін, мысалы, бір отын багында басқасына қарағанда отын көп болған жағдайда.
Most fixed wing aircraft have a trimming control surface on the elevator, but larger aircraft also have a trim control for the rudder, and another for the ailerons. The rudder trim is to counter any asymmetric thrust from the engines. Aileron trim is to counter the effects of the centre of gravity being displaced from the aircraft centerline. This can be caused by fuel or an item of payload being loaded more on one side of the aircraft compared to the other, such as when one fuel tank has more fuel than the other.