Просмотр полной версии : Аэродинамическая компоновка
Здравствуйте.
Просветите, плз, какие плюсы и минусы есть у нормальной аэродинамической схемы и у "утки". И почему для истребителей последнего поколения мы с амерами остановились не первой, а европейцы на второй?
Объясняю.
Крыло, в процессе создания однозначно полезной подъёмной силы, создаёт ещё и полезный не однозначно пикирующий момент. Чтобы самолёт мог в такой ситуации летать горизонтально, этот момент надо чем-то компенсировать.
В традиционной аэродинамической схеме он компенсируется хвостовым горизонтальным оперением. При этом силы, создаваемые горизонтальным оперением, давят хвост вниз, т. е. создают отрицательную подъёмную силу. Это называется потерями на балансировку. Это плохо, т. к. крыло приходится делать больше, чем необходимо, что увеличивает вес конструкции и коэффициент лобового сопротивления компоновки.
В схеме "утка" пикирующий момент компенсируется передним горизонтальным оперением (ПГО), и силы, им создаваемые , давят нос вверх, т. е. создают дополнительную подъёмную силу. Это хорошо, но переднее горизонтальное оперение не обладает демпфирующими свойствами, и самолёт с ПГО как правило неустойчив.
Это объясняется тем, что при задирании носа самолёта, допустим, вверх (Delta[Alfa]>0) на ГО и ПГО появляется сила, направленная вверх, но ГО находится позади ЦМ самолёта, и таким образом создаёт момент, возвращающий нос вниз, а ПГО находится впереди ЦМ самолёта, и создаёт момент, тянущий нос вверх, тем самым развивая полученное возмущение.
Существует, также, схема "бесхвостка". В таких компоновках при проектировании крыла обычно применяются S-образные безмоментные профили, что позволяет отказаться от отдельного стабилизатора. Однако, данная схема не позволяет создавать большие управляющие моменты, за счёт маленького плеча м/у управляющими поверхностями и ЦМ самолёта, что, в свою очередь, снижает маневренность и затрудняет применение развитой взлётно-посадочной механизации.
Таким образом видно, что наиболее выгодной является схема "утка", однако и у неё есть существенный недостаток. ПГО, расположенное перед крылом, как и любая несущая поверхность вносит в поток за собой возмущения: концевой вихрь, поле скосов потока, вязкий след. На малых углах атаки вся эта дребедень ещё проходит над крылом, и сильно на него не влияет, а при выходе на углы атаки 15 и более градусов перестаёт проходить, попадает на крыло, и начинает творить там такое... :eek:
Вот по этому все нормальные авиаконструкторы предпочитают традиционную аэродинамическую схему. :)
З.Ы.: Появление УВТ вселяет надежду в любителей бесхвосток, т. к. использование оного УВТ в качестве стабилизатора разом решает почти все проблемы этой схемы (также позволяет отказаться заодно и от ВО).
В схеме "утка" пикирующий момент компенсируется передним горизонтальным оперением (ПГО), и силы, им создаваемые , давят нос вверх, т. е. создают дополнительную подъёмную силу. Это хорошо, но переднее горизонтальное оперение не обладает демпфирующими свойствами, и самолёт с ПГО как правило неустойчив.
Т.е. без ЭДСУ эту схему не применить.
П.С. Спасибо.
схема "утка" совсем не обозначает неустойчивости.
Т.е. без ЭДСУ эту схему не применить.
П.С. Спасибо.
Ну да, конечно, ты это Мишке Сволочу с его "беркутом" скажи ;)
USSR_Rik
28.05.2004, 14:31
Крыло, в процессе создания однозначно полезной подъёмной силы, создаёт ещё и полезный не однозначно пикирующий момент.
А за счет чего создается пикирующий момент у крыла?
Статическая аэродинамическая устойчивость, однако ;)
Ну да, конечно, ты это Мишке Сволочу с его "беркутом" скажи
:) Лучше скажите, что такое демпфирующие свойства.
схема "утка" совсем не обозначает неустойчивости.
Но как я понял, тогда получается, что начинают существовать какие то ограничения?
Лучше скажите, что такое демпфирующие свойства.
Демпфирующее звено в системе уменьшает колебательность системы и повышает запас ее устойчивости.
Амортизатор на автомобиле - это демпфер.
Но как я понял, тогда получается, что начинают существовать какие то ограничения?
ограничения существуют везде и всегда, как в аэродинамичесих схемах, так и в любых других артефактах.
Объясняю.
...
З.Ы.: Появление УВТ вселяет надежду в любителей бесхвосток, т. к. использование оного УВТ в качестве стабилизатора разом решает почти все проблемы этой схемы (также позволяет отказаться заодно и от ВО).
Я бы не стал так однозначно говорить о замене ВО на УВТ.
Если руль направления поворотное сопло еще может заменить, то решить вопрос путевой устойчивости (особенно на больших числах М) ему врядли под силу - этим целям служит киль.
Я бы не стал так однозначно говорить о замене ВО на УВТ.
Если руль направления поворотное сопло еще может заменить, то решить вопрос путевой устойчивости (особенно на больших числах М) ему врядли под силу - этим целям служит киль.
Во вражеских журналах (не помню, в каких) мне попадалась большая статья, где подробно этот вопрос рассматривался, и там-же были картинки F-22 и F-35 без ВО и ГО.
схема "утка" совсем не обозначает неустойчивости.
Согласен, существуют примеры устойчивых уток. Однако, если рассмотреть их внимательно, то можно заметить, что относительная площадь ПГО у них мала. Это означает, что ПГО в этих схемах применяется только как управляющая поверхность, а не как средство обеспечения устойчивости. Другими словами фактически, это не "утки", это "бесхвостки" с ПГО.
Михаил, а как вы характеризуете наши отечественные трипланы а-ля 1.44 и Су-35?
Утка хороша на столе и в яблоках :) (c) Широкопояс - преп по проектированию ЛА ФАЛТ МФТИ
Согласен, существуют примеры устойчивых уток. Однако, если рассмотреть их внимательно, то можно заметить, что относительная площадь ПГО у них мала. Это означает, что ПГО в этих схемах применяется только как управляющая поверхность, а не как средство обеспечения устойчивости. Другими словами фактически, это не "утки", это "бесхвостки" с ПГО.
это вы про вигген?
а где провести границу между обеспечением устойчивости и просто управлением?
и как бы будете различать тандем от утки, если собираетесь нагружать пго?
Во вражеских журналах (не помню, в каких) мне попадалась большая статья, где подробно этот вопрос рассматривался, и там-же были картинки F-22 и F-35 без ВО и ГО.
Нарисовать и написать можно много чего, однако строят они их что-то с ВО.
Согласен, существуют примеры устойчивых уток. Однако, если рассмотреть их внимательно, то можно заметить, что относительная площадь ПГО у них мала. Это означает, что ПГО в этих схемах применяется только как управляющая поверхность, а не как средство обеспечения устойчивости. Другими словами фактически, это не "утки", это "бесхвостки" с ПГО.
ПГО по определению не может применяться как "средство обеспечения устойчивости".
Может вы предположите, что "Вигген" неустойчивый? Или "Валькирия"? Вы видели ПГО на ХВ-70? Это "Малая площадь"?
ПГО может применяться только в двух целях:
- Как дестабилизатор
- Как управляющая поверхность
Если у самолета впереди крыла есть управляющая поверхность - это по определению "утка".
В Крылья Родины 3/1994 в статье "Практически единственный стратег" написано, что у B-1B ПГО используется для гашения поперечных колебаний длинного носа. Видимо это можно назвать обеспечением устойчивости.
это вы про вигген?
а где провести границу между обеспечением устойчивости и просто управлением?
и как бы будете различать тандем от утки, если собираетесь нагружать пго?
Очень просто. Если самолёт с ПГО статически НЕ устойчив и полёт по прямой обеспечивается системой искуственной устойчивости при помощи ПГО - это "утка".
А применительно к Виггену - на сколько я помню, у него на ПГО присутствуют закрылки, причём с системой сдува погранслоя, т.е. на взлётно-посадочных режимах ПГО используется как инструмент создания дополнительной подъёмной силы. Оно не является цельноповоротным и расположено вблизи центра масс, смысла ставить на нём органы продольного управления нет никакого - их эффективность будет мала.
Делаем вывод: Вигген - типичный представитель схемы "тандем".
Михаил, а как вы характеризуете наши отечественные трипланы а-ля 1.44 и Су-35?
1.44 - типичная "утка", а Су-35 - триплан, где ПГО применяется для снижения степени продольной статической устойчивости. Делается это потому, что статически не устойчивые самолёты имеют большую маневренность.
ПГО по определению не может применяться как "средство обеспечения устойчивости".
Может вы предположите, что "Вигген" неустойчивый? Или "Валькирия"? Вы видели ПГО на ХВ-70? Это "Малая площадь"?
ПГО может применяться как средство обеспечения устойчивости при применении системы искуственной устойчивости. При применении этой системы в качестве средства обеспечения устойчивости можно применять вообще всё, что создаёт управляющие моменты: ГО, ПГО, УВТ, струйные рули, флаперроны, спойлеры, аэродинамические тормоза, створки шасси и грузоотсека, V-образное хвостовое оперение, скоростную перекачку топлива, высунувшегося из кабины бортмеханника, и т. д. и т. п. :)
Про XB-70: имеется в виду малая относительная площадь ПГО.
Ещё в то время иногда применялся такой хитрый приём: ПГО на дозвуке флюгировалось, и не участвовало в создании подъёмной силы, а при достижении М=1 стопорилось в нейтральном положении, смещая аэродинамический фокус вперёд. М/б на Валькирии оно так и применялось.
1.44 - типичная "утка", а Су-35 - триплан, где ПГО применяется для снижения степени продольной статической устойчивости. Делается это потому, что статически не устойчивые самолёты имеют большую маневренность.
Я это знаю. Интересно, стоила ли на Су-35 игра свеч?
Да и у 1.44 есть на хвосте управляющие поверхности.
Очень просто. Если самолёт с ПГО статически НЕ устойчив и полёт по прямой обеспечивается системой искуственной устойчивости при помощи ПГО - это "утка".
Это в каком ВУЗе такое рассказывают???
Аэродинамическая компоновка никак не связана с балансировкой, это РАЗНЫЕ понятия...
Mikhael, ну вы заряжаете... то есть когда в 1920-30 начали экспрементировать с утками - они все имели эдсу? вот скажем флаер братьев райт - это тандем или бесхвостка?
Из моего скромного лётного опыта
лично мне canard больше нравиться
(по многим причинам а особено по лётным характеристикам).
Вот я даже смотрю на Су-27 и Су-35/37..
.... и второй (по виду)мне както родней.
Ну разве это не гадкие утята?
Просто сердце радуется за них :D
А как canard по управляемости, устойчивости продольной? Сколько стоит такой аппарат и из чего он сделан, пластик дерево?
Вот кусочек по теме из книги "Летательные аппараты нетрадиционных схем" Бауэрса:
Так как первый взлетевший летательный аппарат тяжелее воздуха - самолет братьев Райт «Флайер» (1903 год) - построен по схеме, которая сегодня известна под названием «утка», представляется логичным начать нашу книгу о летательных аппаратах нетрадиционных схем с самолетов этого класса.
ОШИБОЧНЫЙ ТЕРМИН
Во-первых, термин «утка»-ошибочный. Под «уткой» в авиации общепринято понимать самолет, горизонтальное оперение которого - стабилизатор и рули высоты-расположено перед крылом, а не позади него.
Этот термин может быть с таким же успехом применен и к дирижаблям, и к планерам. В частности, первые модели жестких дирижаблей Цеппелина оснащались расположенными впереди горизонтальными поверхностями управления в дополнение к традиционным хвостовым. Обычно термин
«утка» подразумевает расположение в передней части летательного аппарата основных, а не вспомогательных средств аэродинамического управления. Этот термин появился впервые во Франции; его происхождение, вероятно, связано с тем, что крыло летящей утки находится ближе к ее хвосту, чем к голове, а вовсе не потому, что эта птица управляет своим полетом с помощью специального органа, расположенного перед крылом. Летательные аппараты этой схемы получили довольно широкое распространение.
Многие самолеты схемы «утка» можно рассматривать как самолеты с тандемными крыльями, переднее крыло которых относительно мало. В этом случае переднее горизонтальное оперение (ПГО), состоящее обычно из неподвижных (стабилизаторы) и подвижных (рули высоты) поверхностей,
несет значительную часть аэродинамической нагрузки.
В последние годы термин «утка» стал применяться для описания самолетов, оснащенных вспомогательными поверхностями аэродинамического управления, установленными на носовой части, вообще говоря, самолетов довольно традиционных схем (а также некоторых самолетов с треугольным
крылом), для обеспечения балансировки летательного аппарата или управления обтекающим его потоком, а не для осуществления основного управления или создания части суммарной подъемной силы, как это бывает на классической «утке».
ПОЧЕМУ ПЕРЕДНЕЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ?
До того, как братья Райт непосредственно приступили к созданию самолета, они
знали о многих ранее построенных различными изобретателями летательных аппаратах. Более того, конечно же, они неоднократно наблюдали полет птиц. Почему же они решили разместить оперение впереди? Во-первых, братья Райт прекрасно понимали функции «горизонтального руля» при управлении положением самолета в пространстве и считали, что расположенное
впереди оперение будет выполнять такие функции более эффективно, чем хвостовое.
В этом они оказались правы, но недостатков такого технического решения они,
конечно же, не знали.
Второй основной причиной их выбора было место проведения первых полетов,
которые выполнялись с песчаной площадки, и поэтому отсутствовала возможность
использования шасси колесного типа. И созданные ранее планеры, и первый
«Флайер» оснащались полозковым шасси, при котором фюзеляж самолета располагался очень близко к земле. В то же время братья Райт понимали необходимость большого угла атаки при взлете и посадке.
Низкосидящая машина типа «Флайера» наверняка цепляла бы хвостовым оперением за землю, если бы оно было выбрано;
поэтому конструкторы отказались от такого решения. Они установили в хвостовой
части своего летательного аппарата вертикальный киль. Балки, поддерживающие
киль, оснащались шарнирами и с помощью тросовой проводки могли отклоняться
вверх, не оказывая влияния на управляемость самолета, так как киль не отклонялся относительно набегающего потока.
ДОСТОИНСТВА
В современном понимании главным преимуществом аэродинамической схемы
«утка» считается повышение маневренности самолета, что привлекает к этой схеме создателей военной техники. Более высокие маневренные качества самолетов такой схемы оказались очень полезными в совершенствовании характеристик некоторых из созданных в последнее время ультралегких летательных аппаратов.
Еще одним преимуществом самолетов схемы «утка» считается то, что практически всегда можно построить такой летательный аппарат с естественной противоштопорной защитой: срыв воздушного потока на ПГО происходит раньше, чем на крыле, создающем большую часть подъемной силы, поэтому нос самолета в этом случае слегка опускается, и машина возвращается в нормальный полет.
НЕДОСТАТКИ
Существенным недостатком схемы «утка» является то, что летательным аппаратам этой схемы присуща продольная неустойчивость. Вместо того чтобы демпфировать движения самолета относительно поперечной оси (по тангажу), как это делает, например, оперение стрелы, воздействие воздушного потока на переднее горизонтальное оперение усиливает соответствующие возмущения. В своих записках О. Райт отмечал, что устойчивость «утки» по тангажу определяется мастерством летчика.
Опыт первых полетов показал, что в том случае, когда на переднем горизонтальном оперении создается значительная подъемная сила, она оказывает существенное влияние на балансировку самолета.
Срыв потока на ПГО вызывает примерно такое же воздействие на балансировку летательного аппарата, как, например, складывание пары ножек стола-две другие ножки продолжают поддерживать противоположный конец, и стол падает в ту сторону, где опора отсутствует. Поэтому противоштопорные достоинства самолетов схемы «утка» довольно скоро поблекли. Самолеты этой схемы практически полностью исчезли из практики авиастроения вплоть до того,
как в начале второй мировой войны начали проводиться углубленные исследования «утки», нацеленные на поиск возможных путей повышения характеристик маневренности самолетов. Однако и в этот период
развития авиации не удалось реализовать достоинства этой схемы.
Лишь в последние годы было создано несколько очень удачных самолетов схемы
«утка», которые продемонстрировали преимущества этой схемы в некоторых специфических условиях применения авиационной техники. Однако на этих самолетах уже применялись специальные средства предотвращения мощного срыва потока с ПГО.
срыв воздушного потока на ПГО происходит раньше, чем на крыле, создающем большую часть подъемной силы, поэтому нос самолета в этом случае слегка опускается, и машина возвращается в нормальный полет.
Разрешыте не согласится с вышесказанным. Срыв потока на ПГО начинается ранше, чем на крыле из за более высокой удельной нагрузки. При выходе ПГО на закритический угол атаки начинается реское снижение подемной силы в резултате чего апарат реско опускает нос, что в свою очередь приводит к более возрвстанию угла атаки. машына становится неуправляемой вплоть до вертикалного тангажа и наращевания еффективной скорости. Это явление называется "Клювок" если не ошыбаюсь и является главным недостатком утки. Хотя при принятие грамотных решеней вероятнось клювка уменшается. Для предотвращения данного явления ПГО рассчитывается на углы отаки превышающие углы отаки крыла, применяется угол стреловидности меньше крыла, используются турбулизаторы потока и системы смыва приграничного слоя, а также автоматичесские системы сигнализации и предотвращения закритичесского обтекания ПГО.
к сожелению в данны момент никакой литературы под рукой нет, но где-то была книга Егеря онлайн. Можно поискать ;)
Удачию
Как странно. С одной стороны манёвренность улучшается. С другой уменьшается...
ilinav
Как странно. С одной стороны манёвренность улучшается. С другой уменьшается...
Маневренность улутшается за счет снижения уделной нагрузки на крыло. В отличие от классичесской аэродинамической схемы, где стабильник создает отрицательную подемную силу, на утке все горизонтальные плоскости создают положытелную, что в свою очередь дает возможность уменьшить плошодь крыла и следователно - мидельное сопративление апарата. Также на утке легче добится уменьшения неблагаприятной интерференсии крыла и ГО. В большенстве случияв (ест конечно исльючения, например МиГ-8, которы между прочем потерпел катастрофу именно в следствие клювка) плоскость ПГО находится над плоскостю крыла и возмущенный поток с ГО праходит над крылом. это особеено важно на "серезных" углах отаки.
С любой несущей поверхности сходит т.н. концевой вихрь, в том числе и с ПГО. На некоторых углах атаки он обязательно попадает на крыло (причём, обычно это очень не большие углы атаки) и начинает на нём создавать дополнительные вертикальные составляющие скорости. Как видно на рисунке, часть крыла начинает работать (в зелёной зоне) при меньших местных углах атаки, часть - при больших (оранжевая зона). При этом в оранжевой зоне может легко организоваться местный срыв потока. Если такое произойдёт при взлёте или посадке - самолёту кранты.
С-80 изначально проектировался с тандемным крылом, и именно данная проблема заставила суховцев вернуться к старой доброй традиционной схеме.
С любой несущей поверхности сходит т.н. концевой вихрь, в том числе и с ПГО.
Естественно нет ничего абсолютно идельного на свете. Если ест разница давления на верхней и нижней поверхности крыла, естественно будет и перетекание потока от высокова к низкому + поступателное двйжение по Х оси и получается вихревой поток. Хотя избавится от этого явления не получается, можно ее уменьшыть, В принципе за счет уменьшения радиуса вихря. Вот как это зделал дяденька Рутан:
И все же как conard в практическом применении. Хотелось бы услышать от человека летавшем на этом аппарате. Все преимущества и недостатки. Конструкция конечно оригинальная, красивая.
Military_upir
01.06.2004, 21:20
Разрешыте не согласится с вышесказанным. Срыв потока на ПГО начинается ранше, чем на крыле из за более высокой удельной нагрузки. Не совсем так. При грамотном проектировании ,ПГО( переднее крыло :)) можно поставить под большим углом установки чем основное, естественно срыв начнется на нем раньше. А чтобы не было клевка ПГО(переднее крыло :)) необьходимо сделать большого удлинения( на беркут мишкин поссмотри) ТОгда доля падения подьемной силы из-за срыва будет относительно небольшой(вихь то не везде отходит) и опускание носа будет плавным
И все же как conard в практическом применении. Хотелось бы услышать от человека летавшем на этом аппарате. Все преимущества и недостатки. Конструкция конечно оригинальная, красивая.
Вот тут:
http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?p=172052#post172052
я уже писал про Беркут.
Эд Колано
я хорошо знал когда он писал эту статью.
Конечно я неимею его опыта, но я и не летел практически ни на чём кроме Беркута.
Хочу сказать что каждый из них имеет слегка различную характеристику.
Я летал на 2х из всех..... 9ти летающих в мире.
И таких тонкостей полёта как он не смогу описать.
Powered by vBulletin® Version 4.2.5 Copyright © 2025 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot