Zastanawiałem się nad tym pytaniem, ponieważ jeśli stabilizator poziomy jest dłuższy, oznacza to większą siłę nośną. Moje przypuszczenie na to pytanie byłoby wynikiem siły wiru na końcu skrzydła na dłuższym skrzydle
Zastanawiałem się nad tym pytaniem, ponieważ jeśli stabilizator poziomy jest dłuższy, oznacza to większą siłę nośną. Moje przypuszczenie na to pytanie byłoby wynikiem siły wiru na końcu skrzydła na dłuższym skrzydle
Poziome stabilizatory mogą być dłuższe, po prostu nie muszą być dłuższe niż są.
Każdy dodatkowy cal kwadratowy będzie dodaj opór indukowany i opór pasożytniczy (kształt / profil), który kosztuje paliwo, więc nie są większe niż jest to konieczne do zapewnienia odpowiedniej kontroli nad samolotem.
W większości samolotów poziome powierzchnie z tyłu są poziomymi stabilizatorami. Powierzchnie te faktycznie zapewniają ujemne podnoszenie, które równoważy środek ciężkości znajdujący się przed środkiem siły nośnej. Ta równowaga sił zapewnia naturalną stabilność w prosty sposób, dlatego jest to standardowa konstrukcja zarówno dla dużych, jak i małych samolotów. Oczywiście ta ujemna siła nośna działa na główne skrzydło, co zwiększa opór, więc ta powierzchnia jest tak mała, jak to możliwe, aby zapewnić wystarczającą stabilność przy jak najmniejszym oporze.
Istnieje schemat samolotu zwany skrzydło tandemowe, w którym są dwa skrzydła w konfiguracji tandemowej, które zapewniają unoszenie w górę.
Powierzchnie ogona samolotu są również nazywane „usterzenie ust”, termin pochodzący z francuskiego słowa oznaczającego lot strzały. Termin ten zatem wskazuje na cel. Stabilizatory poziome i pionowe to właśnie stabilizatory. Ich celem jest utrzymywanie kadłuba samolotu w jednej linii ze względnym wiatrem powodowanym przez samolot poruszający się w powietrzu. Bez nich samolot mógłby z łatwością wpaść w poślizg lub przewrócić się. Zapewniają również kontrolę pochylenia i odchylenia, przekierowując względny wiatr w górę lub w dół, wywierając odwrotny wpływ na płatowiec (trzecie prawo Newtona).
Nie mają one na celu generowania siły nośnej przeciwdziałającej grawitacji, aw wielu W przypadkach poziomych stabilizator działa dokładnie odwrotnie, wywierając siłę skierowaną w dół na tył statku powietrznego poprzez połączenie ujemnego nachylenia i „spuszczania” powietrza ze skrzydeł. Utrzymuje to nos w górze podczas lotu do przodu, kompensując nieznaczny rozkład ciężaru nosa, co z kolei zapewnia pożądane właściwości lotu, takie jak tendencja do pochylania się w przeciągu (jeśli zamierzasz spaść z nieba, równie dobrze mogą przyjąć postawę, która przywraca niski kąt ataku, a tym samym daje możliwość odzyskania sił).
Dlatego w tradycyjnej konfiguracji nie są większe niż są, ponieważ są nie musi. Większy stabilizator poziomy zwiększy opór ze względu na większą powierzchnię i objętość przemieszczanego powietrza, bez realnego wzmocnienia. Potencjalnie pole powierzchni sterowej mogłoby zostać zwiększone, ale istnieje ograniczenie co do tego, jak duże mogą one być, zanim siły działające na powierzchnię sterową w pozycji odchylonej przekroczą wytrzymałość materiałów powierzchni sterowej lub płatowca. Nawet wcześniej, większe powierzchnie sterowe sprawiają, że samolot jest bardziej wrażliwy na ruch drążka / jarzma, co jest przydatne dla myśliwca lub samolotu akrobacyjnego, ale potencjalnie śmiertelne dla samolotu zaprojektowanego do użytku przez pilota „zwykłego”.
Jak już wspomniano, mogą być, ale nie są, w celu zmniejszenia oporu.
Ogólnie rzecz biorąc, stabilizatory poziome w samolotach obecnej generacji są mniejsze niż ich przodkowie. Jest to wynikiem postępów w projektowaniu samolotu wraz z wprowadzeniem systemów typu fly-by-wire.
Poziome stabilizatory są zaprojektowane tak, aby nadać statkowi powietrznemu stabilność, dając ujemny moment pitching. Samo skrzydło samolotu jest niestabilne. Gdy generowana jest siła nośna, skrzydło podnosi się, co zwiększa kąt natarcia, zwiększając siłę nośną. Ten proces trwa aż do przeciągnięcia skrzydła. Stabilizator poziomy jest w rzeczywistości mniejszym skrzydłem umieszczonym po drugiej stronie środka ciężkości w większej odległości, negując ten moment pochylenia głównego skrzydła.
Zatem zasadniczo stabilizator poziomy wytwarza pozytywny wzrost , ale negatywny moment pochylenia . Im większy stabilizator poziomy, tym większa siła nośna i stabilność, ale także opór.
Jednym ze sposobów zmniejszenia oporu jest zastosowanie mniejszego stabilizatora poziomego, ale zmniejsza to stabilność, wymagając od pilota ciągłej regulacji elementy sterujące do latania samolotem. Jednak wprowadzenie sterowania komputerowego (systemy fly-by-wire) oznaczało, że statek powietrzny może być niestabilny, a komputer stale reguluje elementy sterujące, aby uzyskać stabilny lot.
W rezultacie samolot zaprojektował po latach 90-tych XX wieku w większości miały systemy sterowania typu fly-by-wire z mniejszymi poziomymi stabilizatorami, co skutkuje mniejszym oporem i zmniejszonym zużyciem paliwa.
Jako przykład porównaj stabilizatory poziome DC10 i MD11.
Źródło: Boeing 757 Maya
MD11 był oparty na DC10, z rozciągniętym kadłubem i zwiększoną rozpiętością skrzydeł, jednak z mniejszym statecznikiem. Osiągnięto to za pomocą (częściowo) sterowanego komputerowo stabilizatora poziomego. Jak widać na zdjęciu, stabilizator poziomy w MD11 był mniejszy niż DC10, chociaż samolot był większy.
Tak więc powodem stosowania mniejszych stabilizatorów poziomych jest zmniejszenie ciężaru i oporu, a osiąga się to głównie dzięki zastosowaniu sterowanych komputerowo powierzchni sterowych. Ponieważ mniejszy stabilizator rozluźnia stabilność, nawet jeśli może mieć wystarczającą kontrolę ze względu na dłuższe ramię momentowe:
Rozluźnione konstrukcje stabilności nie są ograniczone do odrzutowców wojskowych. McDonnell Douglas MD-11 ma łagodną konstrukcję stabilności, która została wdrożona w celu oszczędzania paliwa. Aby zapewnić stabilność i bezpieczny lot, wprowadzono LSAS (Longitudinal Stability Augmentation System), aby skompensować dość krótki stabilizator poziomy MD-11 i zapewnić stabilność samolotu. Jednak zdarzały się incydenty, w których rozluźniona stabilność MD-11 powodowała „zdenerwowanie podczas lotu”.
Projektanci Concorde przyjęli inne podejście: usunęli poziome płaszczyzny ogonowe, aby maksymalnie zmniejszyć opór.
Każda niepotrzebna rzecz (pod / pylon / itp.) na zewnątrz kadłuba lub pod skrzydła zwiększają opór, nawet bez podnoszenia siły nośnej.
Innym historycznym przykładem jest MD-11, ewolucja DC-10. Jeśli zauważysz, MD-11, nawet jeśli jest dłuższy i cięższy, ma mniejsze tylne płaszczyzny dla lepszych osiągów podczas rejsu.
Pozioma tylna płaszczyzna może być dłuższa, aby utrzymać stałą powierzchnię ogona, cięciwa zostanie odpowiednio zmniejszona. Wyższy współczynnik wydłużenia ogona skutkowałby większym momentem zginającym stopkę, a zatem cięższą konstrukcją.
Większy współczynnik wydłużenia zmniejsza indukowany opór, bardzo pożądany w głównym skrzydle, ale ma drugorzędne znaczenie w stateczniku. Indukowany opór jest proporcjonalny do uniesienia, a generowanie siły nośnej statecznika jest i tak zminimalizowane, aby uzyskać minimalny opór trymu.