Что такое элерон? Это аэродинамическое средство управления (рули крена), которым оснащаются обычные самолёты и созданные по схеме «утка». Элероны размещаются на задней кромке консолей крыла. Они предназначены для управления углом наклона «железных птиц»: в момент применения рули крена отклоняются в противоположные стороны, дифференциально. Для того чтобы самолёт склонился вправо, левый элерон направляется вниз, а правый – вверх, и наоборот.
В чём состоит принцип действия рулей крена? Подъёмная сила снижается у той части крыла, которая размещена перед элероном, поднятым вверх. У части крыла, которая размещена перед опущенным элероном, подъёмная сила возрастает. Таким образом формируется силовой момент, который модифицирует скорость вращения самолёта вокруг оси, идентичной продольной оси машины.
История
Где впервые появился элерон? Это удивительное приспособление было установлено на моноплане, созданном в 1902 году новатором Ричардом Перси из Новой Зеландии. К сожалению, его машина совершала лишь весьма неустойчивые и короткие полёты. Первым самолётом, совершившим абсолютно координируемый полёт с применением рулей крена, оказалась машина 14 Bis, изготовленная Альберто Сантос-Дюмоном. Прежде аэродинамическое средство управления заменяло искажение крыла, исполненное братьями Райт.
Итак, изучаем далее элерон. Это приспособление имеет множество достоинств. Регулирующую поверхность, которая совмещает закрылки и рули крена, именуют флаперон (flaperon). Чтобы элероны имитировали функцию выпущенных закрылков, их одновременно опускают вниз. Для длительного управления креном к этому отклонению добавляется простой дифференциальный поворот.
Для регулировки наклона у лайнеров с вышеуказанной компоновкой могут также применяться модифицирующийся вектор тяги моторов, газовые рули, спойлеры, руль направления, трансформация центра масс самолёта, дифференциальное смещение высотных рулей и прочие уловки.
Побочные явления
Как действует элерон? Это капризный механизм, который имеет некоторые недостатки. Одним из побочных эффектов его действия является незначительное рысканье в противоположную сторону. Иными словами, при использовании элеронов для поворота вправо самолёт в момент увеличения крена может немного переместиться влево. Данный эффект появляется из-за разницы в лобовом сопротивлении между левой и правой консолью крыла, вызванной переменой подъёмной силы при колебании элеронов.
Большим коэффициентом лобового сопротивления владеет та консоль крыла, у которой элерон отклонён вниз. В нынешних системах управления «железными птицами» данное побочное явление уменьшают разными приёмами. Например, для того чтобы создать крен, элероны смещают также в противоположную сторону, но на неравные углы.
Эффект реверса
Согласитесь, управление самолётом требует сноровки. Так, на скоростных машинах со значительно удлинённым крылом может замечаться эффект реверса рулей крена. Как он выглядит?
Если при отклонении элерона, размещённого близко к законцовке крыла, появилась маневренная нагрузка, крыло самолёта выворачивается, и угол атаки на нём отклоняется. Такие события могут сглаживать эффект, полученный от смещения элерона, а могут привести к противоположному результату.
Например, если необходимо увеличить подъёмную силу полукрыла, элерон отклоняется вниз. Далее на заднюю кромку крыла начинает действовать сила, устремлённая вверх, крыло выворачивается вперёд, и угол атаки на нём снижается, что сокращает подъёмную силу. Фактически, действие рулей крена на крыле при реверсе аналогично влиянию на них триммера.
Так или иначе реверс рулей крена обнаруживался на многих реактивных самолётах (особенно на Ту-134). Кстати, на Ту-22 из-за такого эффекта предельное число Маха было снижено до 1,4. Вообще, управление элеронами пилоты изучают продолжительное время. Самыми распространёнными методами предотвращения реверса рулей крена являются применение элеронов-интерцепторов (интерцепторы находятся возле центра хорды крыла и при выпуске практически не вызывают его закручивания) либо установка добавочных элеронов около центроплана. Если присутствует второй вариант, внешние (размещённые около законцовок) рули крена, нужные для продуктивного управления на низких скоростях, выключаются при высоких, и поперечное управление осуществляется за счёт внутренних элеронов, которые не дают реверса благодаря внушительной жёсткости крыла, присутствующей в области центроплана.
Системы управления
А сейчас рассмотрим управление самолётом. Группу бортовых аппаратов, гарантирующих регулировку перемещения «стальных птиц», именуют системой управления. Так как пилот размещён в кабине, а рули и элероны расположены на крыльях и хвосте самолёта, между ними установлена конструктивная связь. В её обязанности входит обеспечение надёжности, лёгкости и эффективности управления положением машины.
Разумеется, при смещении координирующих поверхностей, влияющее на них усилие увеличивается. Однако это не должно приводить к недопустимому возрастанию напряжения на рычагах регулировки.
Режим управления самолётом может быть автоматическим, полуавтоматическим и ручным. Если человек с помощью мускульной силы заставляет работать инструменты пилотирования, то такая система управления называется ручной (прямое регулирование лайнера).
Системы с ручным администрированием могут быть гидромеханическими и механическими. Фактически, мы выяснили, что крыло самолёта играет важную роль в управлении. На машинах гражданской авиации базовую регулировку осуществляют два пилота с помощью кинематических устройств, регулирующих усилия и перемещения, командных двойных рычагов, механической проводки и поверхностей управления.
Если пилот управляет машиной с помощью механизмов и устройств, обеспечивающих и повышающих качество процесса пилотирования, то система управления именуется полуавтоматической. Благодаря автоматической системе пилот лишь контролирует группу самодействующих деталей, которая создаёт и изменяет координирующие силы и факторы.
Комплекс
Средством базового управления лайнером называют комплекс бортовых устройств и конструкций, с помощью которых лётчик приводит в действие средства регулировки, изменяющие режим полёта или балансирующие машину в заданном режиме. Сюда входят рули, элероны, переставной стабилизатор. Элементы, гарантирующие регулировку добавочных деталей контроля (закрылки, спойлеры, предкрылки), именуют механизацией крыла либо вспомогательным управлением.
В систему базового координирования лайнера входят:
- командные рычаги, на которые пилот воздействует, перемещая их и прикладывая к ним усилия;
- специальные механизмы, исполнительные и автоматические устройства;
- проводка пилотирования, соединяющая системы базового контроля с командными рычагами.
Осуществление управления
Пилот выполняет продольное управление, то есть изменяет угол тангажа, отклоняя штурвальную колонку от себя или на себя. Поворачивая штурвал влево или вправо и отклоняя элероны, лётчик реализует поперечное управление, накреняя машину в нужную сторону. Для смещения руля направления пилот нажимает на педали, которые применяются также для контроля передней опоры шасси во время движения лайнера по земле.
Вообще, пилот является главным звеном в ручной и полуавтоматической системах управления, а закрылки, элероны и прочие детали самолёта – это всего лишь способ передвижения. Лётчик воспринимает и перерабатывает сведения о положении машины и рулей, действующих перегрузках, вырабатывает решение и воздействует на командные рычаги.
Требования
Базовое управление самолётом должно отвечать следующим требованиям:
- При управлении машиной движения ног и рук пилота, необходимые для смещения командных рычагов, должны совпадать с природными рефлексами человека, которые появляются при удержании равновесия. Перемещение командной рукояти в нужную сторону должно вызывать движение «стальной птицы» в том же направлении.
- Реакция лайнера на смещение командных рычагов должна иметь незначительную задержку.
- В момент отклонения инструментов контроля (рулей, элеронов и так далее) усилия, прикладываемые к командным рукояткам, должны увеличиваться плавно: их нужно направлять в сторону, обратную перемещению рукояток, а величину труда необходимо согласовывать с режимом полёта машины. Последнее помогает пилоту получить «чувство управления» самолётом.
- Рули должны действовать независимо друг от друга: отклонение, к примеру, руля высоты не может вызывать отклонение элеронов, и наоборот.
- Углы смещения рулевых поверхностей обязаны обеспечить вероятность полёта машины на всех требуемых взлётных и посадочных режимах.
Надеемся, данная статья помогла вам понять предназначение элеронов и разобраться в базовом управлении «стальных птиц».
