Введение

Лифты – это органы управления полетом, обычно расположенные в хвостовой части самолета, которые управляют углом тангажа, а следовательно, углом атаки и подъемной силой крыла. Лифты обычно шарнирно крепятся к хвостовому оперению или горизонтальному стабилизатору. Они могут быть единственным органом управления тангажом, а иногда располагаются в передней части самолета (на ранних самолетах и самолетах с предкрылками) или интегрированы в цельноповоротное хвостовое оперение, также называемое цельноповоротным стабилизатором.

Эффективность управления лифтом

Лифт – это система управления самолётом, позволяющая изменять угол тангажа. Горизонтальный стабилизатор обычно создает направленную вниз силу, которая уравновешивает момент опускания носа, создаваемый подъёмной силой крыла, которая обычно приложена в точке (центр подъёмной силы крыла), расположенной позади центра тяжести самолёта. Влияние сопротивления воздуха и изменения тяги двигателя также могут создавать моменты тангажа, которые необходимо компенсировать с помощью горизонтального стабилизатора. И горизонтальный стабилизатор, и лифт способствуют устойчивости на тангаж, но только лифт обеспечивает управление тангажом. Он делает это, уменьшая или увеличивая направленную вниз силу, создаваемую стабилизатором: увеличение этой силы, достигаемое отклонением лифта вверх, опускает хвостовое оперение и поднимает нос. При постоянной скорости увеличение угла атаки крыла приводит к увеличению подъёмной силы, ускоряя самолёт вверх. При этом также увеличиваются сопротивление и требуемая мощность. Уменьшение направленной вниз силы на хвостовом оперении, достигаемое отклонением лифта вниз, поднимает хвостовое оперение и опускает нос. При постоянной скорости уменьшение угла атаки уменьшает подъёмную силу, ускоряя самолёт вниз. На многих самолётах малой скорости имеется триммерная вкладка на задней кромке лифта, которую пилот может регулировать для устранения усилий на штурвале при желаемом положении и скорости полёта. Сверхзвуковые самолёты обычно оснащаются цельноповоротными хвостовыми плоскостями (стабилизаторами), поскольку ударные волны, возникающие на горизонтальном стабилизаторе, значительно снижают эффективность обычных лифтов при сверхзвуковой скорости. Самолёты с дельтавидным крылом объединяют функции элеронов и лифтов – а также соответствующие органы управления – в одну управляющую поверхность, называемую элевоном.

Расположение лифтов

Лифты обычно расположены в хвостовой части самолета. В некоторых самолетах органы управления тангажом находятся в передней части, перед крылом. В самолетах с двумя плоскостями такая компоновка называется «канардом» (французское слово, означающее «утка») или «тандемным крылом». Первые самолеты братьев Райт были канардами; Mignet Pou du Ciel и Rutan Quickie – тандемного типа. Некоторые ранние трехплоскостные самолеты имели передние лифты (Curtiss/AEA June Bug); современные трехплоскостные самолеты могут иметь как передние (канарды), так и задние лифты (Grumman X 29).

Исследования

Существует несколько технологических исследований и разработок, направленных на интеграцию функций систем управления полетом самолетов, таких как элероны, рули высоты, элевоны, закрылки и предкрылки, непосредственно в крылья для выполнения аэродинамических задач с преимуществами в виде уменьшения: массы, стоимости, сопротивления, инерции (для более быстрого и сильного отклика управления), сложности (за счет механической простоты, меньшего количества движущихся частей или поверхностей, снижения затрат на обслуживание) и эффективной площади рассеяния радаров для обеспечения малозаметности. Эти технологии могут найти применение в широком спектре беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и истребителях шестого поколения. Два наиболее перспективных подхода – гибкие крылья и флюидика. В гибких крыльях значительная часть или вся поверхность крыла может изменять свою форму в полете для управления потоком воздуха. Проект X-53 Active Aeroelastic Wing реализуется NASA. Проект Adaptive Compliant Wing – это совместная военная и коммерческая разработка. Флюидика основана на управлении циркуляцией потока, при котором сложные механические компоненты заменяются более простыми флюидными системами (щелями, излучающими воздушные потоки), позволяющими отклонять мощные потоки жидкости с помощью небольших струй или потоков, изменяя тем самым направление движения аппарата. Применение флюидики обещает снижение массы, затрат (до 50% меньше), очень низкую инерцию и быстродействие, а также упрощение конструкции.