Почему у С-141 и С-5 Т-образное хвостовое оперение?

Это сводится к вопросу философии. Или, если вы менее щедры, это вопрос моды. Обратите внимание, что российский аналог С-141, Ил-76, также использует Т-образное хвостовое оперение, в то время как Ан-124 использует обычное хвостовое оперение.

Т-образные хвосты были в моде в начале реактивной эры . Они получили широкое распространение сначала в истребителях, а затем и в транспортных самолетах , потому что:

1. Иметь более длинное плечо рычага при размещении поверх стреловидной вертикали, что уменьшает размер и массу хвоста,
2. Разрешить меньшую вертикальную хвостовую часть из-за эффекта торцевой пластины, что снижает требования к дверям и потолкам ангара. В случае с A400M Т-образное хвостовое оперение позволило уменьшить высоту примерно на 2 метра.
3. Оставайтесь в невозмущенном потоке во время срыва. С двигателями, установленными на крыле, что приводит к более переднему положению крыла, опасность глубокого сваливания снижается по сравнению с конфигурацией с двигателями, установленными на хвосте.
4. Учитывайте меньшее интерференционное сопротивление, особенно в сочетании с корпусом Кюхемана на пересечении вертикального и горизонтального хвостового оперения.

Поэтому, если в вашей команде концептуальных дизайнеров преобладают специалисты по аэродинамике, она будет склонна отдавать предпочтение версии с Т-образным хвостовым оперением. Только когда учитываются эффекты второго порядка, обычный хвост выигрывает . И эти эффекты второго порядка станут известны только на опыте.

Что это за эффекты?

1. Флаттер! Задняя погрузочная рампа требует разрезания задней части фюзеляжа, что снижает его жесткость на кручение. Добавьте к этому массу на длинном плече рычага (горизонтальный хвост), и вы получите структуру с очень низкой собственной частотой. Чтобы получить эту частоту за пределами используемого диапазона скоростей, вам нужно сделать фюзеляж более жестким,
2. что добавляет структурной массы. Обе поверхности оперения могут быть меньше для Т-образного хвостового оперения, но весь самолет будет немного тяжелее. Во время летных испытаний C-141 было обнаружено, что антиметрическая мода изгиба крыла прекрасно сочетается с крутильной собственной модой хвостового оперения, что привело к некоторым пугающим кадрам . Кроме того, связь между вращением руля высоты и горизонтальным кручением хвоста необходима для значительного увеличения баланса массы хвоста.
3. А потом все еще есть это затяжное подозрение, что вы можете попасть в глубокую стойло. Однако, учитывая большое расстояние между крылом и хвостовым оперением конфигурации с установленными на крыле двигателями, это представляет меньшую угрозу, чем может показаться.
4. Настоящей проблемой, однако, является склонность Т-образного хвостового оперения создавать сильный тангаж при боковом скольжении. Низкий хвост устранит этот эффект.

Военные самолеты с высоким крылом (оба c141 и c5) используют Т-образные хвостовые оперения по нескольким причинам.

• для предотвращения повреждения хвоста камнями и мусором при посадке за пределами аэропорта
• чтобы хвосты не попадали на линию тяги двигателя (которые выше, чем у низкоплана) во время крейсерского полета, когда вибрация может вызвать усталость
• Т-образное хвостовое оперение может быть меньше (легче с меньшим сопротивлением), поскольку горизонтальный стабилизатор расположен дальше за фюзеляжем, а вертикальный стабилизатор имеет «концевую пластину», которая повышает его эффективность.

Глубокое сваливание - это не та же проблема, что и у низкоплана с Т-образным хвостовым оперением. На высокоплане с Т-образным хвостовым оперением горизонтальный стабилизатор находится примерно в том же месте по вертикали относительно крыла, что и в стандартном оперении на низкоплане, и поэтому больше не подвержен гашению крыла в сваливании. .

Основная причина заключается в том, что это облегчает встраивание большого грузового люка и аппарели в заднюю часть самолета для погрузки и разгрузки. Нет лонжерона руля высоты, проходящего через середину задней части самолета и мешающего.

Обратите внимание, что и нынешние транспортные средства C17, и A400m, самые последние конструкции, также используют Т-образное хвостовое оперение. Оба имеют большие грузовые люки в задней части.

Верно то, что C130 не использует Т-образное хвостовое оперение и имеет большой грузовой люк в задней части, но его лифты построены очень высоко в фюзеляже, и эта конструкция не была перенесена в более поздние C5, C141 или последующие крупные военные транспорты. . (C130 - это конструкция 1950-х годов). Кроме того, C130 имеет тенденцию двигаться с более низкой воздушной скоростью, чем C5, C141, C17 и A400m, поэтому может быть аэродинамический фактор, хотя я так или иначе не могу найти какую-либо достоверную информацию об этом. .

Я работал над обоими самолетами в Lockheed (1967-1983). Причиной Т-образного хвостового оперения является требование правительства о том, что самолет должен иметь возможность приземлиться в углублении или, скажем, в широкой канаве. Стабилизатор должен преодолевать требуемую высоту депрессии. Правда, мне 80 лет, но мой разум достаточно ясен, чтобы помнить об этом. Мы провели огромное количество времени в киосках для проверки летных испытаний из-за Т-образного хвостового оперения. То были времена.