Почему рупорные балансировочные рожки могут вызывать проблемы на околозвуковых скоростях?

На многих самолетах поверхности управления, такие как рули высоты, элероны, рули направления и т. Д., Имеют «рожки», которые выступают вперед от линии шарнира поверхности, охватывая законцовку крыла или стабилизатора, как видно на левой стороне этого изображения:

роговой контроль поверхности

(Изображение от Рори Макдональда здесь, на AvSE , который не скажет, где он его взял.)

Это выгодно, поскольку площадь поверхности управления перед линией шарнира нейтрализует некоторые аэродинамические силы, противодействующие отклонению поверхности управления, и обеспечивает место для размещения тяжелых предметов для уравновешивания массы поверхности управления; оба они делают органы управления полетом самолета более чувствительными и простыми в использовании.

Однако этот комментарий @PeterKämpf к этому ответу о роговой поверхности управления предполагает, что балансировочные рожки плохо подходят для околозвуковых самолетов:

Балансировка рулей снижает гидравлические нагрузки и, следовательно, массу. Это имеет смысл даже при необратимом управлении и возможно на РС-24 из-за его низкой максимальной скорости Маха. На скоростях авиалайнера контрольные рожки вызовут всевозможные проблемы, но ниже 0,74 Маха они дают явные преимущества. [Мой акцент; 0,74 Маха - это начало околозвуковой дальности для большинства самолетов, и все современные реактивные лайнеры летают на околозвуковых скоростях.]

Интуитивно можно было бы ожидать, что, во всяком случае, эти направленные вперед балансировочные рожки будут полезны в околозвуковом полете; Одна из проблем, которая может возникнуть при приближении к скорости звука, заключается в ухудшении управления полетом из-за образования ударной волны при прохождении высокоскоростного воздуха от крыла или стабилизатора на поверхность управления, 1 и рупор балансира , летящий в чистый воздух, не нарушаемый какой-либо неподвижной поверхностью перед ним, позволит сохранить некоторые возможности управления независимо от воздействия ударных волн на остальную часть поверхности управления.

Почему на околозвуковых скоростях рупорные балансировочные рожки будут чистым минусом?

1 : На практике это, как правило, наиболее очевидно в виде снижения авторитета руля высоты, что плохо в большинстве режимов полета, но особенно при полете со скоростью, близкой к скорости звука .

Ответы (1)

Смещенный назад центр давления в околозвуковом режиме является виновником, который нарушает баланс, хотя, кажется, есть обходные пути:

[...] смещение центра давления назад на околозвуковых скоростях усложнило задачу достижения баланса шарнирных моментов во всем диапазоне скоростей. Так обстояло дело с рупорной балансирной закрылковой системой управления номером 1, которая была установлена ​​на остроконечном крыле со стреловидностью 550°. Это управление, хотя и почти сбалансированное на сверхзвуковых скоростях, было сильно перебалансировано на дозвуковых скоростях. Оказалось, что добавление неуравновешенного лепестка давало возможность уменьшить большие неуравновешенные шарнирные моменты на дозвуковых скоростях без существенного изменения характеристик управляющего шарнирного момента на сверхзвуковых скоростях, так как язычки в целом показали значительные потери в эффективности на околозвуковых скоростях ( ссылки 2 и 3, например). [выделено мной]

- Гай, Лоуренс Д. «Околозвуковые и сверхзвуковые характеристики рупорного балансира с неуравновешивающим выступом на крыле со стреловидностью 55 градусов». (1957). https://ntrs.nasa.gov/citations/19930089530

Связанный: Почему центр давления (сопротивления?) смещается вперед при переходе от околозвукового к сверхзвуковому? (заголовок предполагает неправильное направление)

Почему рупорные балансировочные рожки могут вызывать проблемы на околозвуковых скоростях?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v