Обеспечивают ли горизонтальные стабилизаторы подъемную силу?

Горизонтальный стабилизатор обеспечивает подъемную силу, но обычно в отрицательном направлении. Можно ли обеспечить положительный подъем?

Ответ зависит от местоположения cg.

Вперед CG, ответ - нет.

За ЦТ ответ положительный, но только если ЦТ находился позади центра подъемной силы.

Другими словами, чем ближе центр тяжести к центру подъемной силы, тем большую прижимную силу должен обеспечивать хвост. Подъемной силе от горизонтального удара в «неправильном направлении» должно противодействовать крыло, и, таким образом, индуктивное сопротивление больше. Для данной полной массы самолета и тяги/мощности будет более высокая крейсерская скорость с большим центрированием на корме.

Существуют практические ограничения для экстремальных передних и задних положений ЦТ, поэтому у каждого самолета есть допустимый «конверт» для загрузки в целях безопасности.

Самолеты спроектированы так, чтобы иметь ряд допустимых мест расположения центра тяжести, чтобы облегчить загрузку перед полетом (особенно для грузовых самолетов), а также чтобы пассажиры и экипаж могли перемещаться по салону в полете.

Горизонтальные стабилизаторы могут быть меньшего размера, но это снизит гибкость загрузки, снизит комфорт пассажиров и ухудшит управляемость самолета; часто все аэродинамические поверхности и поверхности управления проектируются с учетом многих факторов, таких как хорошая гармония управления, хорошая езда в неспокойном воздухе, устойчивость при подходах к приборам, гибкая загрузка различных конфигураций грузовых / пассажирских отсеков нижней и основной палубы и т. д.

Летающие крылья и конструкции с треугольным крылом приходят на ум как самолеты без горизонтальных стабилизаторов, такие как Northrup Spirit или Convair Delta Dart.

Ваш другой вопрос: будут ли производители разрабатывать горизонтальные стабилизаторы для обеспечения подъемной силы? Надеюсь, вы уже поняли, что это не цель дизайна. Конструкция крыла настолько продвинута, что дизайнеры создают удивительно красивые и высокоэффективные крылья, которые наиболее эффективно создают подъемную силу. Посмотрите на крыло Gulfstream V или крыло Boeing 747. Неэффективно создавать крыло, которое не очень хорошо работает, а затем нуждается в дополнительной поверхности, чтобы увеличить подъемную силу. Исключением могут быть бипланы или трипланы, поскольку они использовали несколько более коротких крыльев вместо одного более длинного крыла, но это нецелесообразно для воздушного транспорта. Сколько бипланов Boeing и трипланов Airbus вы видите путешествующими по миру? Просто лучше поместить всю необходимую подъемную силу в конструкцию с одним крылом.

Как правило, если малая поверхность находится впереди основного крыла, она поднимается вверх. Если оно позади основного крыла, оно поднимается (в большинстве случаев).

Это грубое упрощение, но оно очень полезно для того, чтобы помочь себе представить, что происходит в вашем уме.

Самолет с обычным оперением похож на качели, за исключением того, что точка опоры — это не твердая точка, а середина подъемной силы, создаваемой крылом. На одном конце качелей центр тяжести пытается наклонить их вперед, как ребенок, сидящий на сиденье, а на другом конце вы нажимаете вниз, чтобы удержать ребенка, или, в случае самолета, горизонтальный хвост давит на него. момент центра тяжести, действующий впереди центра подъемной силы, чтобы удерживать его в равновесии. Если вы оторвете горизонтальное оперение, самолет будет направлен прямо на землю, как если бы вы отпустили сиденье качелей на своем конце и позволили ребенку упасть.

Самолет с уткой спереди и большим крылом сзади больше похож на самосвал. Большая ось сзади держит большую часть веса, а маленькая ось спереди держит меньшую часть веса.

Обе оси держат - и обе поверхности самолета "утка" поднимаются, но те, что сзади, выполняют большую часть фактической работы. Центр тяжести находится близко к концу с большой осью (основное крыло), а ось в передней части (поверхность утка) выполняет лишь небольшую часть общего удержания (или подъема), потому что ее работа в основном связана с управление (управление тангажем и скоростью в самолете, управление рулем и торможением в грузовике).

Самолеты с тремя поверхностями, как хвостовой, так и задней, и уткой спереди, чем-то похожи на качели, но с небольшой опорной палкой под ребенком, чтобы помочь ему удержаться, чтобы вам не приходилось сильно нажимать на него. твой конец (хвост). Можно сказать, что-то вроде гибрида качелей и самосвала.

Любая конструкция «утка» будет использовать горизонтальный стабилизатор для подъемной силы.

Авиалайнеры исторически использовали прижимную силу на хвосте, чтобы иметь достаточную статическую продольную устойчивость, но в более поздних конструкциях используется небольшая подъемная сила в крейсерском режиме и поддерживается устойчивость искусственными средствами. Иногда используется хвостовой бак , чтобы сместить центр тяжести достаточно назад.

Подъемная сила хвоста в триммированном полете меняется при использовании изогнутого аэродинамического профиля . Крылья с изогнутыми аэродинамическими профилями обычно обеспечивают положительную подъемную силу хвоста при больших углах атаки и расположении центра тяжести от среднего до заднего. Обычно нагрузка на хвост должна быть низкой, чтобы иметь достаточный запас для маневрирования.

Обратите внимание, что отрицательный изгиб аэродинамического профиля в основании хвостового оперения помогает удерживать изобары на стреловидной поверхности параллельно основанию, так что это не является непосредственным признаком преимущественно отрицательных нагрузок на хвостовое оперение. Отрицательный развал носа на хвосте также помогает задержать отрыв потока на хвосте при высоких отрицательных нагрузках, которые необходимы для балансировки самолета с выпущенными закрылками.

Противоположный. Обычно хвост давит на самолет. В то время как крылья толкают фюзеляж вверх, горизонтальный стабилизатор толкает хвост вниз. Да, это увеличивает нагрузку на крылья.

Посмотрите внимательно на аэродинамический профиль горизонтального стабилизатора, вы увидите, что он перевернут.

Кроме того, если вы посмотрите на диапазон движения полностью подвижных горизонтальных стабилизаторов на реактивных лайнерах, то увидите, что подавляющее большинство их диапазонов имеет отрицательный угол атаки.

Источник

Из соображений устойчивости хвосты создают прижимную силу.

Теоретически было бы возможно, чтобы горизонтальный удар создавал подъемную силу (силу, направленную вверх), компенсируя возникающую нестабильность с помощью системы управления по проводам, но система крыло/хвост всегда будет менее эффективной при создании подъемной силы, чем просто создание основного крыла. немного больше.