Аэродинамика триммера: как оно работает?

[Мотылёк]

Навеяно темой про триммеры и зависящую от них маневренность.
вопрос местным гуру аэродинамики
Я правильно понимаю механизм действия триммера на полет ЛА?

Возьмем для примера триммер РВ.
Отклоняем триммер вниз. На него начинает давить поток воздуха. Вверх.
Триммер уходит вверх и тянет за собой РВ.
РВ отклоняется вверх (триммер остается отклоненным вниз). На него начинает давить поток воздуха. Вниз.
Хвост самолета, под действием этой силы стремится уйти вниз. Нос поднимается - летим вверх.

Если ручку не придерживать (говорим про реальный ЛА), то плоскость РВ займет такое положение, при котором моменты сил (относительно оси качания РВ), действующих на РВ и триммер РВ, сравняются.
А коль они сравняются (равнодействующая = 0), то что за сила давит вниз на хвост самолета, заставляя его поднимать нос?
Напомню, пилот ручку не трогает!

[mr_tank]

что за сила давит вниз на хвост самолета

смотри на стабилизатор.

[Eclipse]

Триммер выставляет управляющую плоскость (элероны, рули высоты и направления( в определенное положение, в пределах допуступного хода этой плоскости. А как самолет управляется с помощью разных рулей думаю объяснять не надо. Задача триммера снизить нагрузку на летчика. "Триммер уходит вверх..." в следствие того что его тянут металическим троссом, а не в следствие того что на него давит воздух. Триммера это как дополнительный РУС, разбросанный по всей кабине и плоскости сами по себе никаких положений не занимают... разве что только когда тяги перебиты.
Все это ИМХО, т.к. я не гуру аэродинамики, но вроде правильно объяснил.

[Мотылёк]

смотри на стабилизатор.

А что на него смотреть? Я про аэродинамику реальных крафтов спрашиваю, а не про то, как это визуализировано в Иле.

[Maximus_G]

А коль они сравняются (равнодействующая = 0), то что за сила давит вниз на хвост самолета, заставляя его поднимать нос?
Напомню, пилот ручку не трогает!

Брошенная ручка не означает, что она останется в центре. Согласно данному примеру, она уйдет "на себя". В таком положении самолет и сбалансируется, сумма моментов будет равна нулю.

[timsz]

Триммер сбалансирует момент РВ, но не сбалансирует силу, которая действует на ГО.

[Olsiv]

Попробую вкратце пересказать , что написано в учебнике аэродинамике.
Если мы штурвалом управления триммера выставляем управляющую поверхность триммера например вниз, тона триммере возникает подьёмная сила, направленная вверх. Эта сила, заставляет двигаться руль высоты вверх до тех пор пока она не будет скомпенсирована давлением набегающего воздуха.
В чём хитрость? В том , что точки приложения сил , действующих на триммер и руль высоты находятся в разных местах. Поэтому, когда момент силы, давящей на триммер снизу будет скомпенсирован большей силой давящей вниз на весь стабилизатор-руль высоты из за разности плеч. Таким образом результирующая сила на весь стабилизатор-руль высоты будет направлена вниз. Самолёт выводится из равновесия и увеличивает угол атаки.

[Мотылёк]

Триммер выставляет управляющую плоскость (элероны, рули высоты и направления( в определенное положение, в пределах допуступного хода этой плоскости.

Ничего подобного.
Триммер - отдельная управляющая плоскость, и выставляется отдельным органом управления. Закреплен на триммируемом руле, выставляется относительно неподвижной плоскости. Кинематику я знаю, мне б с аэродинамикой разобраться!

Задача триммера снизить нагрузку на летчика.

Да. Только, в отлдичие от бустера/усилителя, он не увеличивает усилие, передаваемое на управляющую плоскость. а лишь смещает "нулевое" положение РУС(педалей).

"Триммер уходит вверх..." в следствие того что его тянут металическим троссом, а не в следствие того что на него давит воздух.

Повторю подробнее.
От того, что триммер тянут тросом, он поворачивается, :old: оказываясь под некоторым углом атаки к набегающему потоку воздуха. А вот воздух-то и толкает триммер, отчего он смещается, увлекая за собой триммируемый руль

и плоскости сами по себе никаких положений не занимают... разве что только когда тяги перебиты.

Посмею не согласиться... Но истина рождается в споре!
Я в первом посте вроде объяснил, почему (ПМСМ) при триммировании, управляющие плоскости отклоняются от нейтрального положения. Но забыл упомянуть, что так происходит лишь в полете. На стоянке штурвальчиками хоть закрутись - рули отклоняться не будут.
Поэтому в иле отклоняющиеся на стоянке при триммировании рули - УНВП.

[Мотылёк]

Если мы штурвалом управления триммера выставляем управляющую поверхность триммера например вниз, тона триммере возникает подьёмная сила, направленная вверх. Эта сила, заставляет двигаться руль высоты вверх до тех пор пока она не будет скомпенсирована давлением набегающего воздуха.
В чём хитрость? В том , что точки приложения сил , действующих на триммер и руль высоты находятся в разных местах. Поэтому, когда момент силы, давящей на триммер снизу будет скомпенсирован большей силой давящей вниз на весь стабилизатор-руль высоты из за разности плеч. Таким образом результирующая сила на весь стабилизатор-руль высоты будет направлена вниз. Самолёт выводится из равновесия и увеличивает угол атаки.

УРРАААА!!!:p
Tverza, тебе Спасиба! (1 шт. свежая, горячая)
Я был прав!

[Мотылёк]

сабж
Почему (полу-)балансирные рули в годы ВОВ были редкостью? Ведь, теоретически, если площадь до оси вращения будет равна площади после, то такой руль можно вращать "одной левой" на любых скоростях. Ну, почти любых. Плечо силы-то минимальное! И триммер на таком руле более эффективен...
Пример: горизонтальное оперение Су-27: рули не имеют сочленений и поворачиваются целиком.

[timsz]

УРРАААА!!!:p
Tverza, тебе Спасиба! (1 шт. свежая, горячая)
Я был прав!

Не уверен.

Вообще подход: "РВ отклоняется, а набегающий поток давит на него..." не совсем правильный (а, может, и совсем не правильный). Например, он не объясняет, почему, если подуть между двух изогнутых бумажек, они притягиваются друг к другу, а не разлетаются.

На самом деле просто создается такое обтекание, при котором давление с одной стороны меньше, чем давление с другой. Из-за разности давления создается подъемная сила.

[SLI=TOT_53=]

Вот тут жевали жевали, жевали жевали...
http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=38565

[Maximus_G]

Почему (полу-)балансирные рули в годы ВОВ были редкостью? Ведь, теоретически, если площадь до оси вращения будет равна площади после, то такой руль можно вращать "одной левой" на любых скоростях.

Скорее всего именно из-за этого. Слишком высокая чувствительность в некотором диапазоне режимов, что вызывает необходимость городить соответствующий регулирующий механизм.

Цельноповоротные РВ стали использовать при переходе на сверхзвук, когда эффективности обычных рулей было уже недостаточно.

[Мотылёк]

Вообще подход: "РВ отклоняется, а набегающий поток давит на него..." ...не объясняет, почему, если подуть между двух изогнутых бумажек, они притягиваются друг к другу, а не разлетаются.

Виноват, упростил.
А про закон Бернули мы знаем.

[Мотылёк]

Слишком высокая чувствительность в некотором диапазоне режимов, что вызывает необходимость городить соответствующий регулирующий механизм.

Всё равно, не понимаю. Никто ж не запрещал делать полубалансирные рули... И было бы усилие на ручке не 100-200 кг, а 10-20, что очень даж приемлемо.
Кстати, у мессеров наблюдаются зачатки полубалансиров.

[mr_tank]

УРРАААА!!!:p
Tverza, тебе Спасиба! (1 шт. свежая, горячая)
Я был прав!

а я тебе и сказал, смотри на стабилизатор. Ты к чему Ил приплел?

[timsz]

Всё равно, не понимаю. Никто ж не запрещал делать полубалансирные рули... И было бы усилие на ручке не 100-200 кг, а 10-20, что очень даж приемлемо.
Кстати, у мессеров наблюдаются зачатки полубалансиров.

Возможно, обтекание у них плохое.

[mr_tank]

Всё равно, не понимаю. Никто ж не запрещал делать полубалансирные рули...

потому как для человека недопустимо делать ненагруженные управляющие органы. Погляди на джойстики, зачем там пружины? А насчет 100кг, ты не прав, меньше. В крейсерском полете усилия должны быть оптимальными, естественно, на высоких скоростях усилия возрастут, на малых, наоборот, упадут. И сделать усилия одинаковыми на всем диапазоне не получится.

[Maximus_G]

Всё равно, не понимаю. Никто ж не запрещал делать полубалансирные рули... И было бы усилие на ручке не 100-200 кг, а 10-20, что очень даж приемлемо.
Кстати, у мессеров наблюдаются зачатки полубалансиров.

100-200 - это перебор, при таких усилиях самолет был бы совершенно неуправляем из кабины.
Насчет цельноповоротных рулей всё же думаю, что вопросы чувствительности управления, простоты и прочности конструкции были определяющими.
А то, что у мессеров наблюдается - это да, такое и используется нынче на современных поршневых. Комфортные ощущения от ручки мессера отмечаются ветеранами, читал где-то. Что впрочем не отменило потребности в триммере РВ.

[mr_tank]

Насчет цельноповоротных рулей всё же думаю, что вопросы чувствительности управления, простоты и прочности конструкции были определяющими.

вообще-то, если применить цельноповоротный стаб на поршневике он просто перестанет выполнять свою роль.

[SAIGAK]

В чём хитрость? В том , что точки приложения сил , действующих на триммер и руль высоты находятся в разных местах. Поэтому, когда момент силы, давящей на триммер снизу будет скомпенсирован большей силой давящей вниз на весь стабилизатор-руль высоты из за разности плеч. Таким образом результирующая сила на весь стабилизатор-руль высоты будет направлена вниз. Самолёт выводится из равновесия и увеличивает угол атаки.

И почему же? Точка приложения сил одна - ось РВ. Триммер то сам под напором воздуха не крутится, и этот самый поток как раз-таки и прилогается к оси РВ.
mr_tank правильно сказал - надо смотреть на стабилизатор. Силы, действующие на триммер и РВ уравновешивают друг друга. Но аэродинамика элемента "стабилизатор+РВ" меняется, и тут его уже надо рассматривать как обычное крыло.

[timsz]

И почему же? Точка приложения сил одна - ось РВ. Триммер то сам под напором воздуха не крутится, и этот самый поток как раз-таки и прилогается к оси РВ.
mr_tank правильно сказал - надо смотреть на стабилизатор. Силы, действующие на триммер и РВ уравновешивают друг друга. Но аэродинамика элемента "стабилизатор+РВ" меняется, и тут его уже надо рассматривать как обычное крыло.

На РВ сила распределена. Поэтому равнодействующая прикладывается где-то посредине. А триммер использует полное плечо. За счет этого вся сила от РВ не уравновешивается триммером.

С другой стороны согласен, что сам РВ создает только часть подъемной силы ГО, поэтому и относительное уменьшение силы из-за триммера еще меньше.

[Maximus_G]

вообще-то, если применить цельноповоротный стаб на поршневике он просто перестанет выполнять свою роль.

По какой причине?

[Vovantro]

Триммера в реале служат для снятия усилий пилота к ручке управления самолётом (компенсация усилий)! Они незначительно действоавли на положение самолёта в полёте, особенно при больших скоростях, они облегчали управление! В Ил-2 триммер это овобще не триммер - это полноценный корректор положения плоскостей органов управления - рулей! Если и осталять триммер то он должен быть по другому реализован! К примеру так: если пилот собирается набрать высоту (РУС на себя) ему ведь придётся снять триммерами нагрузку на движение колонки штурвала на себя, и он триммерует рули высоты на отклонение рулей вверх - ему становится легче тянуть РУС на себя - в игре бы это выглядело следующим образом - просто бы рули в этом направлении отклонались быстрее, вот и всё, с учётом скорости самолёта по отношению к скорости набегающего потока воздуха - т.е. чем быстрее летит самолёт тем сложнее отклонить руль высоты, но триммерами улучшить отклонение рулей в одном из направлений, хоть и не значительно, при больших скоростях, но всё же - в данном примере рули высоты вверх отклонялись бы быстрее вверх, чем вниз!

Редактированно: Кстати - почему в этом приведённом примере быстрее вверх чем вниз рули высоты откланяются - спросят некоторые? Ну кто не понял - потому что пилоту оттриммеровавшему "руль высоты на взлёт" легче добрать РУС на себя стало - потому и быстрее рули вверх поднимаются!

Ну а в игре что мы имеем - разве триммера? :mad:

[SAIGAK]

На РВ сила распределена. Поэтому равнодействующая прикладывается где-то посредине. А триммер использует полное плечо. За счет этого вся сила от РВ не уравновешивается триммером.

С другой стороны согласен, что сам РВ создает только часть подъемной силы ГО, поэтому и относительное уменьшение силы из-за триммера еще меньше.

Моменты сил РВ и триммера, приложенные к оси РВ равны. Иначе бы РВ так и крутился постоянно. И даже при незначительном отклонении РВ подъемная сила ГО меняется.