Сколько двигаются элероны на коммерческом авиалайнере для маневрирования и балансировки?

1. Я никогда не летал на самолетах, только летал на них, но я изучаю аэрокосмическую технику. Если бы элероны все время отклонялись, я бы сказал, что это проблема дифферента. Обратите внимание, что MD-88 - это старые самолеты (представленные в 1980 году, а производство остановлено в 1999 году, источник: Wiki-страница о серии MD80 ), поэтому следует ожидать некоторых особенностей, таких как некоторая нестабильность по крену или дрейф. Я не изучал деградацию самолетов с течением времени, но смысл в этом есть. Я должен был упомянуть, что, поскольку stackexchange не любит, когда люди делятся мнениями.

2. Этот вопрос для меня более интересен, поскольку мы можем провести некоторые расчеты, чтобы установить некоторые простые факты. Давайте прикинем, какая сила потребуется, чтобы получить угловое ускорение, скажем, 5 градусов в секунду в квадрате, очень крайний случай. Постепенные повороты начинаются с угловых ускорений около 2 градусов в секунду в квадрате; таким образом, вход в 30-градусный крен занимает около 15 секунд.

   Наиболее важной вещью, которая потребуется, является оценка момента инерции массы (MMOI) самолета вдоль его оси X (которая является осью, указывающей в направлении полета).

   Сначала максимальная взлетная масса (MTOW) берется из данных ( массовые данные MD88 ), а размеры аппроксимируются из чертежей и данных ( данные размеров MD88 ) .

   Затем самолет моделируется в виде заполненного цилиндра с крыльями в виде двух прямоугольных параллелепипедов. Масса этих трех секций аппроксимирована из массовой доли, как указано в этой статье. Сведение всех чисел приводит к приблизительному$I_x$для МД-88 как$3350 \times 10^3$ $kg$ $m^2$.

   Мы знаем это$M = I \alpha$, где$M$момент качения,$I$это MMOI и$\alpha$это угловое ускорение. 5 градусов на секунду в квадрате — это примерно 0,09 радиана на секунду в квадрате. И$M = Fl$, где$F$сила от элерона и$l$является плечом момента. Плечо момента около 16$m$так как размах полукрыла около 17,9$m$. Итак, у нас есть$F = \frac{I \alpha}{l}$. Это приводит к тому, что требуется усилие 19000 Н с обоих элеронов и около 9500 Н с каждого элерона.

   В нормальном полете (приблизительно при взлетной массе) крылья производят около 600$kN$сил, чтобы удержать самолет в воздухе. Для этого довольно экстремального крена элеронам необходимо создать 10$kN$разница в подъемной силе (которая составляет около 2% от общей подъемной силы).

   Оценим требуемое изменение коэффициента подъемной силы для этого изменения подъемной силы. Предполагая, что один элерон воздействует на 15 % поверхности крыла, полет на высоте 10 км и скорость полета 230 м/с, получаем, что каждый элерон должен вызывать изменение коэффициента подъемной силы сегмента крыла на 0,05. Взгляните на изображение ниже, чтобы понять, насколько сильно изменяется коэффициент подъемной силы при отклонении закрылков . Кажется очевидным, что для достижения необходимого порядка величины изменения коэффициента подъемной силы требуется отклонение примерно на 5 градусов.

_{(источник: stanford.edu )}

Теперь, когда у нас есть некоторое представление о порядке величин, мы можем поговорить об отклонении элеронов . Используя информацию из документации по размерам элеронов , мы можем подумать о моменте, вызванном вашим конкретным вопросом. Если мы представим отклонение в 5 мм (кажется нормальным для стабилизации, но слишком мало для управления), мы можем приблизить отклонение элеронов примерно на 0,7 градуса (при условии, что$c_a/c$0,25 и длина хорды 1,5$m$). Следовательно, я не думаю, что отклонений в несколько миллиметров достаточно, чтобы повернуть самолет, как это требуется при маневрах посадки вокруг аэропорта. Таким образом, я думаю, что обрезанный элерон, который вы видели, выполняет тяжелую работу по крену.

В требуемую величину отклонения элеронов вносятся дополнительные тонкости, обусловленные другими конструктивными параметрами, такими как угол падения крыла и особенности аэродинамического профиля в законцовках крыла. Первый вводит разницу в степени отклонения левого и правого элеронов, а второй может привести к тому, что секции с элеронами будут иметь более высокую подъемную силу, чтобы получить лучшее распределение подъемной силы по крылу. Это всего лишь две из многих вещей, которые взаимодействуют, чтобы определить динамику качения самолета.

Я хотел включить больше источников для своей работы, но, по-видимому, я могу включить только две ссылки; поэтому я удалил весь вспомогательный материал и оставил для рассмотрения только изображение. Если вам нужны источники для моего анализа, пришлите мне сообщение.