СТАБИЛИЗАТОРЫ И КИЛИ

Стабилизатор может быть разъемным и неразъемным. Разъемный стабилизатор состоит из двух половин - левой и правой, прикрепленных к фюзеляжу или килю.

Киль и разъемный стабилизатор представляют собой консольные балки, а неразъемный стабилизатор - двухопорную балку с двумя консолями.

Конструктивно силовые схемы стабилизатора и киля мало чем отличаются от конструктивно-силовых схем крыла.

Для конструктивно-силовых схем стабилизатора и киля может быть применена та же классификация, которая применялась для схем крыла. Характер нагруження и работа отдельных силовых элементов аналогичны на-гружению и работе этих элементов в крыле.

У самолетов небольших размеров с центральным расположением вертикального оперения киль иногда изготовляется как одно целое с фюзеляжем (рис. 8.7).

Конструкция силовых элементов - лонжеронов, стрингеров, нервюр и обшивки - ничем не отличается от конструкции этих элементов в крьше.

РУЛИ

Конструкция рулей точно такая же, как и конструкция элеронов. Рули, как и элероны, имеют аэродинамическую компенсацию. Следует лишь заметить, что для рулей не применяется внутренняя аэродинамическая компенсация по причине больишх углов отклонения рулей и невозможности поэтому разместить в тонком стабилизаторе или киле внутренний компенсатор. Рули так же, как и элероны, должны иметь весовую балансировку.

Руль высоты может состоять из двух половин, а может быть и сплошным. Последний вариант встречается сравнительно редко.

Рис. 8.7. Киль, изготовленный как одно целое с фюзеляжем

Рычаг \ управления

Рис. 8.8. Схема соединения двух половин руля стреловидного горизонтального оперения

Но и руль высоты, состоящий из двух половин, управляется, как правило, с цомощью одного рычага. С этой целью две половинки руля соединяются между собой, и на оси симметрии устанавливается рычаг управления. В случае стреловидного оперения оси вращения двух половинуля пересекаются под углом. Но и здесь желательно осуществлять управление при помощи одного рычага, установленного в плоскости симметрии самолета. Обеспечивается зто постановкой на оси вращения руля двух карданных узлов (рис, 8.8).

На некоторых современных скоростных самолетах, особенно тяжелых, где в системах управления используются усилители, с целью повышения надежности применяется секционирование рулей. При этом каждая секция руля имеет независимый привод управления.

К узлам навески рулей предъявляются те же fpe6oBaHHH, что и к узлам навески элерона, поэтому и конструктивно они вьтолняются одинаково.

§ 6. КОНСТРУКЦИЯ СТЫКОВЫХ УЗЛОВ

Узлы крепления разъемного стабилизатора к фюзеляжу или килю и узлы крепления киля к фюзеляжу конструктивно выполняются так же, как и узлы крепления крьша. В лонжеронных схемах это обычно шарнирные узлы, установленные на поясах лонжеронов. Крепление моноблочного оперения осуществляется по всему контуру.

Крепление неразъемного стабилизатора к фюзеляжу или килю осуществляется обычно в четырех точках с помощью щарнирных узлов (рис. 8.9). Стыковой болт в таком узле работает на срез. Встречаются конструкции

/ 2

Рис. 8.9. Узел крепления неразъемного стабилизатора

Рис. 8.10. Стьжовой узел с. болтом, работающим на растяжение:

1 - лонжерон стабилизатора;

2 - нервюра стабилизатора;

3 - кронштейн на стабилизаторе; 4 - шпангоут фюзеляжа; 5 - обшивка фюзеляжа; б -кронштейн на фюзеляже; 7 -

стыковой болт

S Гребеньков

Рис 8.11 Перехший узел стабилизатора с регулируемым на земле углом установки

СТЫКОВЫХ узлов, в которых стыковые болты работают на растяжение (рис. 8.10)

Если предусматривается регулировка на земле установочного угла стабилизатора, то обычно на передних узл устанавливается специальная гребенка (рис. 8.11). Гребенка имеет прорезь, в которой может перемещаться стыковой болт. Фиксация узла в требуемом положении производится припомощи гребенчатых шайб, подкладываемых под головку болта и гайку.

§ 7 СРЕДСТВА АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ САМОЛЕТА

Под балансировкой понимают приведение к нулю моментов всех действующих на самолет сил относительно его центра масс К средствам аэро; динамической балансировки самолета относятся подвижной стабилизатор и триммеры. Эти средства должны обеспечивать балансировку самолета в гйризонтальном полете с брошенным управлением.

Средством продольной балансировки является подвижной стабилизатор - стабилизатор с изменяемым в полете углом установки (рис. 8.12) Узлы одного из креплений - либо передаего, либо заднего - делаются шарнирными, ось-их является осью вращения. Другое крепление делается подвижным по вертикали, что и обеспечивает изменение в полете угла установки стабилизатора. Схема с подвижным передним креплением является более удобной, так как передние узлы менее нагружены и изменение угаа установки стабилизатора меньше влияет на положение оси вращения руля высоты. - .

Ддя обеспечения балансировки самолета относительно всех -грех осей используются триммеры. Триммер представляет.собой небольшой руль, установленный на всех рулевых поверхностях (руле высоты, руле направления, элероне), и конструктивно ничем не отличается от сервокомпенсатора. Отличие состоит лишь в управлении. Управляется триммер не от командного р>1чага управления соответствующей рулевой поверхностью, а от самостоятельного штурвала или рычага.

а) 6)

Рис. 8.12. Схемы стабилизаторов с изменением в полете углом установки

Угол отклонения триммера относительно рулевой поверхности не должен меняться при ее поворотах. Для этого механизм управления триммера л5ДШ1е всего устанавливать в руле (рис. 8.13, а). Если по конструктивным соображениям это сделать трудно, механизм управления устанавливается в части конструкции, к которой прикреплен руль, и соединяется с триммером кинематической связью так, чтобы повороты руля не приводили к изменению угла отклонения триммера (риС. 8.13,6) или изменение этого угла бьшо небольшим (рис. 8.13, в).

Механизм управления триммером чаще всего винтовой или червячный. Он приводится в действие обычно от электромоторчика, управление которым осуществляется пилотом из кабины. Раньше барабан винтового механизма обычно приводился во вращение при помощи троса, идущего от барабана, установленного в кабине, и вращаемого пилотом при помощи штур-вальчика

При отклонении -триммера возникающая на нем аэродинамическая сила создает момент относительно оси вращения руля, под действием которого руль начинает отклоняться. Отклоняться он будет до тех пор, пока момент от возникшей на нем силы относительно оси вращения не уравновесит момент триммера. Летчик отклоняет триммер так, чтобы возникшая при повороте руля сила сбалансировала самолет на данноти режиме полета. ,

Триммер на руле высоты служит для продольной балансировки самолёта при изменении режима его полета или при изменении в полете центровки самолета из-за вьггорания горючего и сброса грузов. -

Триммер на руле направления испоЯь:ется для п)ггевой балансировки самолета при остановке одного издвигателей.

Триммер на элероне обеспечивает поперечную балансировку и служит дл уравновешивания реактивного момен-га винта, а также, для устранещя крена, возникающего при остановке части двигателей на многомоторном самолете. Так как элероны имеют между собой кинематическую связь, триммер обычно устанавливается на одном из них.

Размеры триммеров определяются величиной силы, необходимой для балансировки самолета. Обычно для рулей высоты площадь триммера

&,р.з = (0,05...0,l)Sp., для рулей направления

Stp.h = (0,03...0,1) Sp. , для элерона .

тр.э

= (0,04.. .0,08) Sg,

Триммер имеет те же недостатки, что и сервокомпенсатор: снижает эффективность руля ( так как возникающая на нем сила противоположна силе руля) и может способствовать возникновению вибраций, особенно если не устранены люфты в узлах навески и в системе управления.

,6) Ю

Рис. 8.13. Схемы управления триммерами

Рис. 8.14. Конструкция триммера

Рис. 8.15. Триммер с шомпольным креплением (поперечное сечение)

Рис. 8.16. Схема триммерач;ервокомпенсатора

Конструкция триммера относительно проста. Одним из важных требований, предъявляемых к триммеру, является требованиенаименьшей массы. Триммер, размещенный у задней кромки руля, требует увеличения балансировочных грузов. Небольшие по размерам триммеры иногда представляют собой согнутый по профилю лист, подкрепленный диафрагмами (рис. 8.14). Навеска его осуществляется на то1щевых шарнирах.

На рис. 8.15 показано поперечное сечение триммера; крепящегося к рулевой поверхности при помощи шомпола. Продольный набор его состоит из переднего профиля и хвостового стрингера, поперечный набор - из нескольких диафрагм, обшивка-жесткая.

В последнее время широкое применение находят триммеры из пластмассы. - .

Большие по размерам трймМеры навешиваются на объмных шарнирах.

Чтобы не нагружать триммер дополнительным изгибающим моментом, рьиаг управления устанавливается в сечении узла навески или вблизи его.

На рулях направления и элеронах небольших самолетов иногда вместо управляемых триммеров применяются неуправляемые. Такой триммер представляет собой пластинку, заделанную в задней кромке руля или элерона. Отгибанием пластинки на земле в ту или иную сторону достигается снятие нагрузок с управления в установившемся полете. Причиной возникновения таких нагрузок может быть неточность изготовления отдельных частей самолета и их стыковки, несовершенства регулировки и т.п.

На. некоторых самолетах устанавливаются триммеры-сервокомпенсаторы, выполняющие, функции и триммеров и сервокомпенсаторов (рис. 8.16). При отклонении руля триммер-сервокомпенсатор работает как сервокомпенсатор, а при включении механизма управления он работает как триммер.

§ 8. ЦЕЛЬНОУПРАВЛЯЕМОЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ

Смещение фокуса крьша назад при сверхзвуковых скоростях полета приводит к увеличению продольной статической устойчивости самолета, что требует повышения эффективности продольного управления. При возникновении на горизонтальнрм оперении скачка уплотнения площадь оперения, подверженная аэродинамическому воздействию отклоненного руля, ограни-

чивается пространством за скачком. Дальнейший рост скорости ведет к перемещению скачка назад, а следовательно, и к уменьшению этой площади. Начиная с какого-то значения числа М скачок при отклонении руля перемещается на его переднюю кромку и эффективность продольного управления в этом случае будет зависеть лишь от площади руля и его угла отклонения.

Необходимость повышения эффективности продольного управления потребует значительного увеличения площади руля высоты и его углов отклонения, что приведет в большому росту лобового сопротивления. В этом случае постановка цельноуправляемого горизонтального оперения позволяет при той же эффективности продольного управления получить меньшее лобовое сопротивление.

Форма в плане цельноуправляемого горизонтального оперения чаще всего треугольная иЛи стреловидная.

. При выборе положения оси вращения цельноуправляемого горизонтального оперения необходимо стремиться, чтобы шарнирный момент бьш по возможности меньшим, т.е. чтобы ось вращения Проходила вблизи центра давления. Так как на дозвуковьГх скоростях полета центр давления находится примерно на 25 %, а на сверхзвуковых скоростях примерно на 50 % средней геометрической хорды, то ось вращения должна проходить где-то посередине между двумя этими точками.

Ось вращения может быть перпендикулярной плоскости симметршГ самолета (рис. 8.Ь7, а) и может был, направлена к ней под углом (рис. 8.17, б). Каждый из этих двух вариантов имеет свои преимущества и недостатки. -

В первом варианте конструктивно проще осуществить управление, да и ось получается неразрезной, что выгодно в весовом отношении. Но здесь из-за неравномерности аэродинамической компенсации по размаху получаются большие крутящие моменты в конструкции и несколько сложнее силовая схема оперения, так как ось не проходит во всех сечениях вблизи максимальных толщин профиля.

Ось вращения\может быть выполнена по двум конструктивно-силовым схемам:

1) ось жестко связана с фюзеляжем (рис. 8.18, а);

2) ось жестко связана с оперением (рис. 8.18, б).

В схеме на.рис. 8.18, а рычаг управления размещен на горизонтальном оперении. Оперение крепится на оси на подщипниках. Для уменьшения реакций в подшипниках расстояние между ними желательно делать боль- шим. В этом случае ось работает только на изгиб.

В схеме на рйс. 8.18, б рычаг управления закреплен на оси, представляющей собой продолжение лонжерона оперения. Здесь ось работает и на кручение, поэтому она должна иметь замкнутое поперечное сечение.

вращения

Рис. 8.17. Схема расположения оси враще- Рис. 8.18. Схемы закрепления оси вращения цельноуправляемого горизонтального ния цельноуправляемого горизонтально-оперения го оперения