Зачем удлиненному варианту горизонтальный стабилизатор большего размера?

С удлинением 787-10 Ведад Махмулин (инженер Boeing) сэкономил компании миллионы, внедрив программное решение, которое избавило от необходимости увеличивать горизонтальный стабилизатор.

Программное обеспечение снова оказалось полезным для определения размеров горизонтальных хвостов. В качестве дополнения к 787-9, учебник по конструкции самолета предполагает, что 787-10 потребуются более крупные горизонтальные стабилизаторы, компенсирующие влияние более длинного фюзеляжа на управление по тангажу. Вместо этого инженер Boeing Ведад Махмулин использовал программное обеспечение для повышения эффективности существующих стабилизаторов. Компания Boeing вручила Махмулину внутреннюю инженерную награду за решение проблемы.

Международный рейс (27 марта 2018 г.)

Когда самолет сжимается, это обычно происходит из-за уменьшенного плеча момента. При растяжке объем хвоста сохраняется, если я правильно понял этот комментарий про растяжку DC-10/MD-11:

Разве хвост MD-11 не меньше, потому что у него более длинное плечо рычага? Объем хвостового оперения у обоих самолетов должен быть совершенно одинаковым. Кроме того, никакая FCS не может помочь в балансировке самолета в широком диапазоне положений центра тяжести, и именно этот диапазон дифферентовки определяет объем хвостового оперения. @ПитерКэмпф

Так зачем же удлиненному варианту нужен горизонтальный стабилизатор большего размера?

Также из интервью с Махмулиным:

Махмулин понял, что может использовать программное обеспечение, чтобы сообщать крыльям и стабилизаторам, как летать вместе, «в отличие от необходимости производить все новые горизонтальные и вертикальные стабилизаторы», — сказал он.

Что значит "летать вместе"? (Это необязательный вопрос, не требующий конфиденциальной информации.)

Обновить и принять причину

Причина, по которой я спрашивал , почему, а не почему, заключается в том, что я не знал о каком-либо предыдущем растяжении [реактивного лайнера], требующем большего горизонтального стабилизатора. Например, все DC-8 от самых коротких до самых длинных (почти такая же протяженность, как у 787-10) сохранили горизонтальный стабилизатор на всем протяжении:

введите описание изображения здесь
Источник: Великие авиалайнеры; нажмите, чтобы посмотреть

Но затем я, наконец, вспомнил ситуацию, когда это произошло, с 737 Classic, и причиной этого была «гибкость загрузки вперед и назад», другими словами, диапазон cg, и поэтому я принимаю ответ @jwzumwalt.

Согласно этому , речь идет не о том, чтобы избежать большего хвоста, а о том, чтобы избежать более сильного хвоста. Патент по-разному ограничивает нагрузки на хвост при высоком динамическом давлении, когда задействована система подавления порывов ветра.
@PeterKämpf - я также проверил ваш разговор с DL. Отличная находка. Я согласен, что в последние десятилетия освещение « Полета» было лучше, и мало что осталось. Я мог бы закончить тем, что задал вопрос врезки. Спасибо, что пошли дальше.
Вопрос, зачем растянутому самолету хвост большего размера, был слишком поразителен для меня, чтобы оставить его в покое.
У первой классической модели 737 (-300) хвост был больше, чем у -200, от которого он был получен, но это было связано с поколениями, а не из-за растяжения. Модель -500, пришедшая на смену модели -200, имела хвост размером с модель -300.

Ответы (3)

Когда фюзеляж растягивается, плечо горизонтального стабилизатора увеличивается, и, следовательно, его эффективность увеличивается линейно с длиной фюзеляжа.

Однако из-за того, что масса распределена дальше от центра тяжести, момент инерции тангажа также увеличивается.

Если бы фюзеляж моделировался как однородный стержень, момент инерции по тангажу был бы 1 12 м л 2 , с массой м и длина л .

образ стержня и формула момента и инерции

источник: гиперфизика.phy-astr.gsu.edu

Вы видите, что момент инерции увеличивается пропорционально квадрату длины фюзеляжа, тогда как эффективность руля высоты увеличивается линейно с длиной фюзеляжа. В результате реакция на тангаж более длинного фюзеляжа с тем же горизонтальным стабилизатором/рулем высоты уменьшается.

В дополнение к изменению инерции, более тяжелый самолет нуждается в более мощных закрылках (двухщелевые по сравнению с однощелевыми раньше), что вызывает большее изменение момента тангажа.

Поэтому растянутому самолету нужен более эффективный руль высоты.

Насчет смысла "летать вдвоем" предполагаю, что это означает, что программное решение для 787-10 управляет тангажным моментом самолета не только за счет изменения угла руля высоты, но и использует рули на крыле.

Не стоит забывать, что натяжка, будучи более тяжелой, требует более мощных закрылков (двухщелевых, когда раньше хватало однощелевых), которые вызывают большее изменение момента тангажа. Это, по крайней мере, так же вероятно, как увеличение инерции для увеличения размера лифта.
Морген @PeterKämpf. Спасибо за комментарий, я учту это в ответе. Существует ли эмпирическое правило для количественной оценки изменения момента тангажа?
О, мальчик, не то, чтобы я знаю один. Я бы также сказал, что обычно растянутому варианту требуется такое же или меньшее хвостовое оперение (см. увеличенную вертикаль A318 для противоположной ситуации). Я ожидаю, что больший хвост обусловлен стремлением к более широкому запасу ЦГ. Что произошло в случае с 787 и программным исправлением, мне неизвестно. сейчас изучаю это
Патенты касаются нагрузки лифта, а не размера. Кажется, что хитрость заключается в том, чтобы по-разному ограничивать отклонение руля высоты, когда задействованы скоростные тормоза или система снижения нагрузки. Справочная таблица контролирует переменные пределы отклонения руля высоты в зависимости от динамического давления и угла наклона стабилизатора, но это не совсем ново. Похоже, я читал не те патенты, или Flight не уловил их фактов (тоже не совсем новых).
Он думает, что патенты, которые вы нашли, верны, Flight, вероятно, немного ошибается. Если переосмыслить, то размер стабилизатора не должен меняться или даже быть меньше при увеличении длины фюзеляжа. В статической ситуации увеличенная рука увеличивает момент. В динамической ситуации движение по тангажу вызовет более высокую вертикальную скорость хвостового оперения, и, следовательно, изменение местного угла атаки горизонтального стабилизатора из-за скорости тангажа увеличивается с увеличением длины фюзеляжа. Таким образом, гашение тангажа, вероятно, более эффективно на более длинных фюзеляжах.
Вы правы, демпфирование увеличивается с квадратом плеча рычага, а устойчивость и управляемость растут линейно.
Я считаю, что для голландского валкового и инерционного валкового соединения увеличение Iy и Iz, как вы описываете, фактически увеличивает стабильность. Двадцать лет назад НАСА опубликовало статью о динамике связи, в которой обсуждалось влияние космических челноков на ре. бывший и потеря X15 re. последний. Определяющий термин для соединения валков равен (Ix-Iy)/Iz, а предел -1. Увеличение Iy и Iz приближает результат к нулю, удаляя его от предела. Это оба высокоскоростных самолета, поэтому я не знаю применимости к авиалайнерам.
  1. Основная причина , вероятно, в том, что больший хвост увеличивает диапазон ЦТ . Растягивать самолет без увеличения диапазона ЦТ не имеет смысла. вычисление объема хвоста
  2. Часто horz stab используется для дополнительного запаса топлива, необходимого для растянутых моделей (например, MD11 и B747 ) . "...хвостовой топливный бак увеличит дальность полета и улучшит летно-технические характеристики самолета"
  3. Часть растяжки находится впереди ЦТ (и крыльев) и, следовательно, снижает эффективность хвоста. (Поплавковые самолеты часто страдают от той же проблемы с взведением в неблагоприятных погодных условиях, поэтому иногда под фюзеляжем добавляется дополнительная вертикальная поверхность.)
  4. Растяжение будет иметь более высокий общий вес, а хвостовое оперение должно будет преодолевать большую инерцию. Согласно расчету момента инерции @DeltaLima, показанному ниже.
Мне кажется, ваши 1. и 3. противоречат друг другу? Если я добавлю одну секцию перед ЦГ и одну секцию за ЦГ, и обе заполню их одинаковым весом, ЦГ не изменится? Кроме того, я не понимаю, почему вы упоминаете объем хвоста в 1. Во всяком случае, растянутая версия будет иметь большее расстояние до АС, поэтому позволяет уменьшить хвост.
1) Основной диапазон ЦТ контролируется MAC крыла (~ 15-30%), а исходное крыло рассчитано на крайние значения ЦТ. При растяжении диапазон ЦГ увеличивается (рука * вес) и изменение хорды крыла нецелесообразно. Чтобы приспособиться к новым крайним значениям центра тяжести, хвост увеличен. 3) Любая поверхность перед ЦГ создает неблагоприятные погодные условия. ЦТ плоскости поплавка не меняется, но добавленная поверхность плавучести перед ЦТ часто требует увеличения хвостовой поверхности, такой как вертикальная поверхность, добавленная под фюзеляжем.
Но обычно натяжка добавляет секции перед и после крыла, поэтому диапазон ЦГ не увеличивается? См., например , это изображение , где перед крылом добавлено больше секций, чем после для A321.
Если бы ваша причина 1 была верна, мы бы видели большие хвосты на всех растянутых самолетах, но это редкость. Во всяком случае, причина 2 (для обрезки, а не диапазона) - это средство, с помощью которого производители избегают необходимости выполнять вашу причину 1.

Растянутому варианту не нужен хвост большего размера из-за увеличенного плеча. Если вы хотите поиграть с компьютерной графикой или чем-то еще, это не зависит от растяжки. Классический контрпример — 747SP, укороченный вариант с гигантским хвостом из-за уменьшенного плеча.

введите описание изображения здесь

Зачем удлиненному варианту горизонтальный стабилизатор большего размера?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v