Разрешает ли электронная система управления хвостовые плавники меньшего размера (площадь и толщина) для реактивных лайнеров?

После долгих гугл-фу, для 777 это поразительное да (в конце концов, кто-то был прав).

Из документа ICAS 1996 года (см. PDF-страницы 2, 4 и 5) об инновациях 777-го использование ослабленной устойчивости и законов FBW действительно помогло уменьшить площадь хвостового оперения и его вес:

В документе упоминается крестовина колеса/руля направления. Колесо здесь является ярмом. До 777 Boeing размер хвостового оперения основывался на управлении выключенным двигателем в полете с помощью только штурвала. Эта цифровая шпала позволила плавник меньшего размера:

Вертикальный стабилизатор. Традиционный размер вертикального стабилизатора основан, прежде всего, на удовлетворении требований, связанных со статической курсовой устойчивостью. Характеристики бокового скольжения и способность пилота контролировать последствия отказа двигателя в воздухе с помощью только колеса определяли размеры вертикальных стабилизаторов на предыдущих самолетах Boeing. При использовании крестовины «руль/руль» такие же желаемые характеристики управления боковым скольжением и неработающим двигателем могут быть достигнуты с помощью вертикального стабилизатора меньшего размера. Вход руля за счет поперечины компенсирует уменьшенную площадь.

Еще меньшее оперение четырехъядерного A345/6 остается открытым .

Оказывается, моя догадка была обоснованной. A340 использует поверхности крена , чтобы дополнить рыскание:

Гибкость электродистанционного управления использовалась для оптимизации скорости V _MCG . Фактически, эффективность руля направления была увеличена на земле за счет полного и асимметричного развертывания внутренних и внешних элеронов со стороны действия педали в зависимости от хода руля направления: внутренний элерон направлен вниз, а внешний элерон дополнен одним спойлером. подается команда вверх.$^1$

И снова посмотрев видео с тестом двигателя , это становится хорошо видно:

Примечание: либо автор смешал внутреннее с внешним, либо Airbus обновил его с тех пор, либо перевернул их для -5/600, в любом случае это не меняет ответа.

$^1$: C. FAVRE (1994) Fly-by-wire для коммерческих самолетов: опыт Airbus, International Journal of Control, 59:1, 139-157, https://doi.org/10.1080/00207179408923072 p. 153

Активные поверхности более эффективны в обеспечении стабильности, чем пассивные поверхности. Если бы вертикальное оперение могло быть полностью подвижной поверхностью, оно было бы даже меньше, чем у А340.

Фюзеляж хочет расположиться перпендикулярно воздушному потоку. Неподвижное вертикальное оперение противодействует этому, обеспечивая больший стабилизирующий момент, чем дестабилизирующий момент фюзеляжа. Но дестабилизирующий момент фюзеляжа при угле скольжения добавляет к моменту OEI.

Если бы вертикальное оперение было полностью подвижным, оно могло бы противодействовать моменту OEI с нулевым углом бокового скольжения и, следовательно, могло бы быть меньше. Конечно, к резервированию предъявляются гораздо более высокие требования, поскольку вся электроника и аппаратура силового привода должны работать, тогда как фиксированное вертикальное оперение просто пассивно компенсирует это.

Строго говоря, для этого не требуется FBW, компенсация отклонения руля может быть обеспечена и входной цепью автопилота обычного механического тросового управления. Но тогда это исполнительное оборудование должно функционировать в соответствии с требованиями предотвращения катастрофических отказов.

Нет. Полномочия руля направления на этих самолетах зависят от требований к мощности рыскания в наихудшем случае при условии асимметричной тяги, и размер киля связан с этим, а также с желаемыми характеристиками естественного демпфирования рыскания (флюгера). Является ли это FBW или нет, не имеет значения, за исключением того, что система FBW может помочь с контролем рыскания во время отказа двигателя. Независимо от типа системы управления необходимая площадь поверхности равна необходимой площади поверхности.

В любом случае, за исключением случаев отказа двигателя, большинство систем руля направления уже «управляются по проводам», даже если они являются традиционными системами с тросовым приводом, во время нормальной работы. Система демпфера рыскания, которая есть почти на всех транспортных самолетах, управляет рулем направления независимо от действий пилота в ответ на отклонения рыскания, определяемые акселерометрами, и это заботится о неблагоприятном рыскании элеронов, а также о движениях рыскания и тенденциях к горизонтальному крену, которые могут возникнуть. от рысканья, вызванного турбулентностью.

Демпферы рыскания обычно имеют около 1/3 всего доступного движения руля направления и работают постоянно в фоновом режиме во время полета. В воздухе пилот стоит на полу, и ему не нужно активно координировать полет с рулем направления. Педали руля направления касаются только в полете, если двигатель глохнет.