Все ли самолеты должны иметь горизонтальные и вертикальные стабилизаторы?

В зависимости от того, как вы классифицируете поверхности управления, у B-2 Spirit нет горизонтального удара, поскольку это конструкция «летающее крыло». Поскольку вы изменили вопрос, другая часть ответа заключается в том, что летающие крылья смогли обойтись и без вертикальных стабилизаторов, по крайней мере, в случае с В-2. В нем используются как спойлеры («раздельные тормозные рули»), так и дифференциал тяги, чтобы приспособиться к отсутствию вертикального стабилизатора.

Компания Northrop исследовала несколько способов применения путевого управления, которые меньше всего мешали бы радиолокационному профилю самолета, и в конечном итоге остановилась на комбинации раздельных тормозных рулей и дифференциальной тяги ~ Sweetman, Bill. «Lockheed Stealth» (2005 г.) ISBN 0-7603-1940-5 ., с. 73

(Как и в случае с управлением полетом в целом на B-2, этому очень помогла его система управления полетом по проводам).

Как немцы обнаружили в своих самолетах с летающим крылом ( Ho229 ), а ВВС США в программах YB-35 и YB-49 , летающим крыльям присуща неустойчивость, даже несмотря на то, что некоторые ранние «конструкции летающего крыла » бипланов были достаточно стабильны, чтобы летать. (Данн).

B-2 имеет систему управления по проводам для сохранения устойчивости и управляемости, поэтому ему не приходится идти на компромиссы (потери) в характеристиках, которые делали более ранние конструкции летающего крыла, чтобы сделать конструкцию «достаточно стабильной».

То, что делает руль высоты/горизонтальный удар для обычных самолетов, позволяет осуществлять продольное управление (управление по тангажу). Если вы не решите использовать этот традиционный метод, «эффект» заключается в том, что ваша конструкция должна найти другой способ установить продольное управление и устойчивость, иначе самолет рискует быть неустойчивым по этой оси.

Как и в случае с вертикальными стабилизаторами, ваша конструкция должна обеспечивать устойчивость по оси рыскания, если вы хотите сделать ее без управляющей поверхности, действующей по этой оси.

Судя по формулировке вашего вопроса, дизайн « летающее крыло » подходит. У этих самолетов нет надлежащих «хвостовых» стабилизаторов, и они все еще летают.

Среди первых летающих самолетов были модели Альфонса Пено , и они летали без вертикального оперения. Для стабилизации было достаточно толкающего винта с резиновым приводом. Правда, им не нужно было маневрировать.

Планофор Пено ( источник изображения ). Вращающийся винт заменил вертикальное оперение.

После того, как Фридрих Альборн опубликовал исследование аэродинамических качеств семени Альмитра , Иго Этрих и Франц Вельс разработали планер, вдохновленный формой семени. Он поднялся в воздух в 1906 году и стал первым летающим крылом, несущим человека. Как планер, он не мог полагаться на толкающий винт для стабилизации; вместо этого он скопировал стреловидное внешнее крыло семени Альмитра с загнутой вверх задней кромкой.

В летающих крыльях для стабилизации используются рефлекторные аэродинамические поверхности и / или стреловидность крыла в сочетании с уменьшенным углом наклона внешней части крыла (размывом). Устойчивость по рысканью обеспечивается устойчивостью по стреловидности и по тангажу за счет уменьшенного угла наклона внешней/задней части крыла. В целом, полное отсутствие хвостового оперения может привести к устойчивости самолета, но значительно снижает демпфирование. В результате получается летающая, но проблематичная конструкция.

Ни один уважающий себя дизайнер дельтапланов не стал бы дважды думать о добавлении хвостового оперения ( источник изображения ).

Третий способ избежать обычного хвостового оперения — это V-образное хвостовое оперение , изобретенное в 1930 году польским инженером Ежи Рудлицким.

Ультралайт Ultraflight Lazard с перевернутым V-образным оперением ( источник изображения )

В 1940-х и 1950-х годах управление по крену, тангажу и рысканию было продемонстрировано с помощью изменяемой геометрии крыла, цель которой заключалась в устранении сопротивления и обычно отрицательной подъемной силы хвостового оперения.

Когда в 1960-х годах были заново изобретены крылья с изменяемой геометрией, первоначальная цель была забыта или не принималась во внимание, а изменяемая геометрия была ограничена согласованием характеристик крыла с режимами полета с разной скоростью, а управление по тангажу и рысканию выполнялось обычным хвостовым оперением.

Поскольку у них был как вес шарниров крыла и приводов, так и недостатки хвостового оперения, они, вероятно, были худшими из обоих миров.

Эксперименты были ограничены прототипами с дистанционным управлением, чтобы проверить принцип перед разработкой пилотируемых самолетов (их конструктор был огорчен гибелью людей из-за некоторых более ранних изобретений). По-видимому, денежные вопросы и политика остановили дальнейшее развитие в Великобритании в то время, хотя эта страница предполагает, что НАСА изучало эту идею, обнаружив некоторые трудности, включая неожиданное сопротивление. Можно ли сейчас решить эти трудности... Понятия не имею. Я не эксперт, просто наблюдатель, поэтому мне было бы интересно узнать больше об этих идеях.

Жаль, Ласточка ( источник здесь ) была бы красивой машиной.

Источники: Жизнь Барнса Уоллиса.