Povrchy pro řízení letu - Flight control surfaces
Plochy řízení letu letadla jsou aerodynamická zařízení, která pilotovi umožňují upravovat a řídit letovou polohu letadla .
Vývoj účinné sady povrchů pro řízení letu byl zásadním pokrokem ve vývoji letadel. Počáteční snahy o konstrukci letadla s pevnými křídly uspěly v generování dostatečného vztlaku, aby se letadlo dostalo ze země, ale jakmile bylo nahoře, letadlo se ukázalo nekontrolovatelné, často s katastrofálními výsledky. Stabilní let umožňoval vývoj účinných ovládacích prvků letu.
Tento článek popisuje řídicí plochy používané na letadle s pevnými křídly konvenční konstrukce. Jiné konfigurace letadel s pevnými křídly mohou používat různé ovládací plochy, ale základní principy zůstávají. Ovládací prvky (tyč a kormidlo ) pro letadla s rotačním křídlem ( vrtulník nebo autogyro ) dosahují stejných pohybů kolem tří os otáčení , ale manipulují s rotujícími ovládacími prvky letu ( hlavní rotorový disk a zadní rotorový disk) úplně jiným způsobem.
Povrchy pro řízení letu jsou ovládány systémy řízení letu letadel .
Rozvoj
Tyto Wright bratři jsou připočítán s vyvíjením první praktické řídicích ploch. Je to hlavní součást jejich patentu na létání. Na rozdíl od moderních řídicích ploch používali deformaci křídla . Ve snaze obejít patent Wright , Glenn Curtiss dělal výklopných řídící plochy, stejný typ konceptu nejprve patentovaný některé čtyři desetiletí dříve ve Spojeném království . Výklopné ovládací povrchy mají tu výhodu, že nezpůsobují pnutí, která jsou problémem deformace křídla a lze je snadněji zabudovat do struktur.
Osy pohybu
Letadlo se může volně otáčet kolem tří os, které jsou na sebe kolmé a protínají se v jeho těžišti (CG). K řízení polohy a směru musí být pilot schopen ovládat rotaci kolem každého z nich.
Příčná osa
Příčná osa , známý také jako příčné osy , prochází letadel z křídel do křídel. Rotace kolem této osy se nazývá rozteč . Rozteč mění vertikální směr, kterým směřuje nos letadla. Tyto výtahy jsou primární řídící plochy na hřišti.
Podélná osa
Podélná osa prochází letadlem od nosu k ocasu. Rotace kolem této osy se nazývá válec . Úhlový posun kolem této osy se nazývá banka. Pilot mění úhel náklonu zvýšením vztlaku na jednom křídle a zmenšením na druhém křídle. Tento diferenciální zdvih způsobuje otáčení kolem podélné osy. Na křidélka jsou primární kontrolní banky. Kormidlo má také sekundární vliv na břehu.
Svislá osa
Svislá osa prochází letadlem shora dolů. Rotace kolem této osy se nazývá vybočení . Yaw mění směr, kterým směřuje nos letadla, doleva nebo doprava. Primární ovládání vybočení je pomocí kormidla. Křidélka mají také sekundární účinek na vybočení.
Je důležité si uvědomit, že tyto osy se pohybují s letadlem a mění se vzhledem k zemi při pohybu letadla. Například u letadla, jehož levé křídlo směřuje přímo dolů, je jeho „svislá“ osa rovnoběžná se zemí, zatímco jeho „příčná“ osa je kolmá k zemi.
Hlavní ovládací plochy
Hlavní ovládací plochy letadla s pevnými křídly jsou připevněny k draku letadla na závěsech nebo kolejích, aby se mohly pohybovat, a tak odklánět proud vzduchu, který nad nimi prochází. Toto přesměrování proudu vzduchu generuje nevyváženou sílu k otáčení roviny kolem přidružené osy.
Křidélka
.png)
Křidélka jsou namontována na zadní hraně každého křídla poblíž konců křídel a pohybují se v opačných směrech. Když pilot pohne pákou doleva nebo otočí kolečkem proti směru hodinových ručiček, levé křidélko stoupá a pravé křidélko klesá. Zvednuté křidélko snižuje vztlak na tomto křídle a snížené zvyšuje vztlak, takže posunutí páky doleva způsobí pokles levého křídla a zvednutí pravého křídla. To způsobí, že se letadlo otočí doleva a začne se otáčet doleva. Vycentrováním páčky se křidélka vrátí do neutrální polohy při zachování úhlu náklonu . Letoun bude pokračovat v otáčení, dokud opačný pohyb křidélek nevrátí úhel náklonu na nulu, aby letěl rovně.
Výtah
Výtah je pohyblivá část výškovky , zavěšené na zadní pevné části vodorovné ocasní plochy. Výtahy se pohybují nahoru a dolů společně. Když pilot zatáhne páku dozadu, výtahy jdou nahoru. Zatlačením páky dopředu způsobíte, že výtahy klesnou. Zvednuté výtahy tlačí dolů na ocas a způsobují, že se nos zvedne. Díky tomu křídla létají pod vyšším úhlem náběhu , což vytváří větší vztlak a větší odpor . Centrování páčky vrátí výtahy do neutrální polohy a zastaví změnu výšky tónu. Některá letadla, například MD-80 , používají záložku serva na povrchu výtahu k aerodynamickému přesunutí hlavního povrchu do polohy. Směr pohybu ovládacího jazýčku bude tedy ve směru opačném k hlavnímu ovládacímu povrchu. Z tohoto důvodu vypadá ocas MD-80, jako by měl „dělený“ výtahový systém.
V uspořádání kachny jsou výtahy zavěšeny na zadní straně přední roviny a pohybují se v opačném smyslu, například když pilot zatáhne páku zpět, výtahy klesnou dolů, aby zvýšily zdvih vpředu a zvedly nos nahoru.
Kormidlo
Kormidlo je obvykle namontován na zadní hraně vertikální stabilizátor , část ocasních ploch . Když pilot stiskne levý pedál, kormidlo se vychýlí doleva. Sešlápnutím pravého pedálu se kormidlo vychýlí doprava. Vychylování kormidla doprava tlačí ocas doleva a způsobuje, že se nos odkloní doprava. Vystředění pedálů kormidla vrátí kormidlo do neutrální polohy a zastaví vybočení.
Sekundární účinky kontrol
Křidélka
Křidélka primárně řídí válec. Kdykoli se zvyšuje zdvih, zvyšuje se také indukovaný odpor . Když se hůl posune doleva, aby se letadlo naklonilo doleva, pravé křidélko se sklopí, což zvyšuje vztlak na pravém křídle, a proto zvyšuje indukovaný odpor na pravém křídle. Používání křidélek způsobuje nežádoucí vybočení , což znamená, že nos letadla se otáčí ve směru opačném k aplikaci křidélek. Když pohybem páky doleva nakloníte křídla, protiběžné vybočení posune nos letadla doprava . Nepříznivé vybočení je výraznější u lehkých letadel s dlouhými křídly, jako jsou kluzáky. Působí proti němu pilot s kormidlem. Diferenciální křidélka jsou křidélka, která byla upravena tak, že klesající křidélka se vychýlí méně než vzhůru pohybující se křivka, což snižuje nežádoucí vybočení.
Kormidlo
Kormidlo je základní ovládací plocha, která je obvykle ovládána pedály, nikoli hůlkou. Je to primární prostředek k řízení vybočení - rotace letounu kolem jeho svislé osy. Kormidlo může být také vyzváno, aby působilo proti nepříznivému vybočení vyvolanému povrchy pro řízení klopení.
Pokud je kormidlo nepřetržitě aplikováno ve vodorovném letu, letadlo se nejprve vychýlí ve směru aplikovaného kormidla - primární účinek kormidla. Po několika sekundách bude mít letadlo tendenci se naklánět ve směru vybočení. To vyplývá zpočátku ze zvýšené rychlosti křídla opačného ke směru vybočení a snížené rychlosti druhého křídla. Čím rychlejší křídlo generuje větší vztlak, a tak stoupá, zatímco druhé křídlo má sklon klesat kvůli menšímu vztlaku. Pokračující používání kormidla udržuje tendenci k převrácení, protože letadlo letí pod úhlem k proudění vzduchu - smykem k přednímu křídlu. Když použijete pravé kormidlo v letadle s vzepětí, levé křídlo bude mít větší úhel náběhu a pravé křídlo bude mít menší úhel náběhu, což bude mít za následek náklon doprava. Letadlo s katedrálou bude mít opačný účinek. Tento účinek kormidla se běžně používá v modelech letadel, kde je-li v konstrukci křídla zahrnut dostatečný vzepětí nebo mnohostěnu, může být zcela vynecháno ovládání primárního náklonu, jako jsou křidélka.
Otáčení letadla
Na rozdíl od otáčení lodi musí být změna směru letadla obvykle provedena pomocí křidélek, nikoli kormidla. Kormidlo otočí (stočí) letadlo, ale má malý vliv na jeho směr jízdy. U letadel je změna směru způsobena vodorovnou složkou výtahu, která působí na křídla. Pilot nakloní sílu zdvihu, která je kolmá na křídla, ve směru zamýšleného zatočení tak, že se letadlo otočí do zatáčky. Se zvětšujícím se náklonem lze zvedací sílu rozdělit na dvě složky: jednu působící svisle a druhou vodorovně.
Pokud je celkový zdvih udržován konstantní, vertikální složka výtahu se sníží. Vzhledem k tomu, že hmotnost letadla se nemění, mělo by to za následek sestup letadla, pokud mu nebude čelit. K udržení vodorovného letu je nutný zvýšený kladný (vzestupný) výtah ke zvýšení úhlu náběhu, zvýšení celkového generovaného vztlaku a udržení vertikální složky výtahu na stejné hodnotě jako hmotnost letadla. To nemůže pokračovat donekonečna. Celkový faktor zatížení potřebný k udržení vodorovného letu přímo souvisí s úhlem náklonu . To znamená, že pro danou rychlost letu lze udržovat vodorovný let pouze do určitého daného úhlu náklonu. Za tímto úhlem náklonu utrpí letadlo zrychlené zastavení, pokud se pilot pokusí vygenerovat dostatečný vztlak k udržení vodorovného letu.
Alternativní hlavní ovládací plochy
Některé konfigurace letadel mají nestandardní primární ovládací prvky. Například místo výtahů v zadní části stabilizátorů může úhel změnit celá ocasní plocha . Některá letadla mají ocas ve tvaru písmene V a pohyblivé části v jejich zadní části kombinují funkce výtahů a směrovky. Letadlo křídla Delta může mít v zadní části křídla „ eleony “, které kombinují funkce výtahů a křidélek.
Sekundární řídicí plochy
Spoilery
U letadel s nízkým odporem, jako jsou kluzáky , se spoilery používají k narušení proudění vzduchu přes křídlo a výraznému snížení vztlaku. To umožňuje pilotovi kluzáku ztratit nadmořskou výšku bez nadměrné rychlosti letu. Spoilery se někdy nazývají „vyklápěče“. Spoilery, které lze použít asymetricky, se nazývají spoilerony a mohou ovlivnit roli letadla.
Klapky
Klapky jsou namontovány na zadní hraně na vnitřní části každého křídla (poblíž kořenů křídla). Jsou odkloněny dolů, aby se zvýšilo efektivní zakřivení křídla. Klapky zvyšují maximální koeficient vztlaku letadla a tím snižují jeho pádovou rychlost. Používají se při nízké rychlosti, vysokém úhlu útoku, včetně vzletu a sestupu pro přistání. Některá letadla jsou vybavena „ flaperony “, kterým se běžněji říká „vnitřní křidélka“. Tato zařízení fungují primárně jako křidélka, ale na některých letadlech „poklesnou“, když jsou vztlakové klapky nasazeny, a fungují tak jako klapka, tak i jako vnitřní ovládací křidélka klopení.
Lamely
Lamely , také známé jako zařízení s náběžnou hranou , jsou prodloužením přední části křídla pro zvětšení zdvihu a jsou určeny ke snížení pádové rychlosti změnou proudu vzduchu přes křídlo. Lamely mohou být pevné nebo zasouvatelné - pevné lamely (např. Jako u modelu Fieseler Fi 156 Storch ) poskytují vynikající pomalou rychlost a schopnosti STOL , ale snižují výkon při vyšších rychlostech. Zatahovací lamely, jak je vidět na většině dopravních letadel, poskytují sníženou pádovou rychlost při vzletu a přistání, ale jsou zasunuty při jízdě.
Vzduchové brzdy
Pro zvýšení odporu se používají vzduchové brzdy. Spojlery mohou působit jako vzduchové brzdy, ale nejedná se o čisté vzduchové brzdy, protože fungují také jako vyklápěče nebo v některých případech jako ovládací plochy pro naklánění. Vzduchové brzdy jsou obvykle povrchy, které se odklánějí směrem ven z trupu (ve většině případů symetricky na protilehlých stranách) do proudu vzduchu, aby se zvýšil tvarový odpor. Protože jsou ve většině případů umístěny jinde v letadle, nemají přímý vliv na vztlak generovaný křídlem. Jejich účelem je zpomalit letadlo. Jsou zvláště užitečné, když je vyžadována vysoká rychlost klesání. Jsou běžné u vysoce výkonných vojenských letadel i civilních letadel, zejména u těch, které postrádají schopnost zpětného tahu.
Ovládejte ořezávací plochy
Ovládací prvky ořezávání umožňují pilotovi vyvážit vztlak a odpor vytvářený křídly a ovládacími plochami v širokém rozsahu zátěže a rychlosti letu. To snižuje úsilí potřebné k úpravě nebo udržování požadované letové polohy .
Obložení výtahu
Výškové vyvážení vyvažuje řídicí sílu potřebnou k udržení správné aerodynamické síly na ocas, aby se letadlo vyrovnalo. Při provádění určitých letových cvičení by mohlo být vyžadováno hodně úpravy, aby se udržel požadovaný úhel náběhu. To platí zejména pro pomalý let , kde je vyžadován postoj „nose-up“, který zase vyžaduje hodně trimu, což způsobí, že ocasní letadlo bude vyvíjet silný přítlak. Výškový trim koreluje s rychlostí proudění vzduchu přes ocas, takže změny rychlosti letu v letadle vyžadují opětovné trimování. Důležitým konstrukčním parametrem letadla je stabilita letadla upraveného pro vodorovný let. Jakákoli narušení, jako jsou poryvy nebo turbulence, budou na krátkou dobu utlumeny a letadlo se vrátí do své rychlosti letu se sníženou úrovní letu.
Oříznutí ocasní roviny
S výjimkou velmi lehkých letadel nejsou ořezávací jazýčky na výtazích schopné poskytovat požadovanou sílu a rozsah pohybu. Aby byla zajištěna příslušná vyvažovací síla, je celá vodorovná ocasní rovina nastavitelná ve sklonu. To umožňuje pilotovi zvolit přesně správné množství kladného nebo záporného vztlaku z ocasní roviny při současném snížení odporu z výtahů.
Ovládací houkačka
Ovládací houkačka je část ovládací plochy, která vyčnívá před bod otáčení. Generuje sílu, která má tendenci zvyšovat vychýlení povrchu, čímž se snižuje řídicí tlak, který zažívá pilot. Ovládací klaksony mohou také obsahovat protizávaží, které pomáhá vyrovnat ovládání a zabránit jeho chvění v proudu vzduchu. Některé designy mají samostatná protizávažící závaží.
(V rádiem řízených modelech letadel má termín „kontrolní klakson“ jiný význam.)
Jarní obložení
V nejjednodušším uspořádání se ořezávání provádí mechanickou pružinou (nebo bungee ), která přidává příslušnou sílu ke zvýšení řídicího vstupu pilota. Pružina je obvykle spojena s ozdobnou pákou výtahu, aby pilot mohl nastavit použitou sílu pružiny.
Obložení kormidla a křidélek
Většina letadel s pevnými křídly má ořezovou ovládací plochu na výtahu , ale větší letadla mají také oříznutí pro kormidlo a další pro křidélka. Obložení kormidla je proti jakémukoli asymetrickému tahu z motorů. Obložení křidélek má čelit účinkům posunutí těžiště od středové osy letadla. To může být způsobeno tím, že palivo nebo položka užitečného zatížení jsou naloženy více na jednu stranu letadla ve srovnání s druhou, například když má jedna palivová nádrž více paliva než druhá.
Viz také
- Ovládací prvky leteckého motoru
- Systémy řízení letu letadel
- Letová mechanika letadel
- Let s deaktivovanými ovládacími prvky
- Pohyby lodí
- Šest stupňů volnosti
- V-ocas
- Deformace křídla
Poznámky
Reference
- Příručka soukromého pilota ; Jeppesen Sanderson; ISBN 0-88487-238-6 (vázaná kniha, 1999)
- Příručka pro létání letadlem ; Americké ministerstvo dopravy, Federální letecký úřad, FAA-8083-3A. (2004)
- Clancy, LJ (1975) Aerodynamika Pitman Publishing Limited, London ISBN 0-273-01120-0
externí odkazy
- Jasné vysvětlení řízení letu modelu pomocí BMFA
- Podívejte se, jak to letí John S. Denker. Nová rotace vnímání, postupů a principů letu.