Имеют ли самолеты, использующие только спойлеры для управления креном, без обычных элеронов, перекрестную воздушную скорость?

Самолеты обычно имеют перекрестную воздушную скорость (минимальную воздушную скорость, ниже которой управление самолетом не может поддерживаться в случае перекоса руля направления). Это связано с тем, что по мере уменьшения скорости полета подъемная сила, создаваемая крыльями самолета, также уменьшается, что вынуждает самолет лететь под большим углом атаки, чтобы поддерживать устойчивый полет; это размещает крылья самолета ближе к их углу сваливания, уменьшая запас подъемной силы крыльев и, таким образом, уменьшая величину, на которую опущенный элерон может увеличить подъемную силу прикрепленного к нему крыла, что приводит к уменьшению максимального авторитета самолета по крену, одновременно увеличиваяскорость, с которой сопротивление увеличивается с увеличением угла атаки, и, следовательно, увеличивается серьезность неблагоприятного рыскания, создаваемого элеронами . 1

Однако не все самолеты используют элероны для управления креном; некоторые полагаются исключительно на спойлероны (спойлеры, используемые для управления креном) на верхней части крыльев. Чтобы повернуть такой самолет, спойлер на опускающемся крыле поднимается (уменьшая подъемную силу, создаваемую указанным крылом, и заставляя его опускаться), в то время как на поднимающемся крыле ничего не происходит. 2 Яркими примерами самолетов, оборудованных только спойлерами, являются B-52G/H , чьи длинные тонкие крылья скручивались до неприемлемой степени под скручивающими нагрузками, создаваемыми обычными элеронами (сокращая усталостный срок службы крыла и рискуя реверсом управления полетом и/или разрушение конструкции крыла), а МУ-2, который для достижения хороших характеристик КВП имеет большие закрылки по всей длине крыла, не оставляя места для обычных элеронов.

Поскольку система управления креном самолета только со спойлером не зависит от увеличения подъемной силы, создаваемой любым крылом, она должна быть невосприимчива к уменьшению авторитета крена на больших углах атаки, что губительно для самолета, оборудованного элеронами, с пересекающейся воздушной скоростью; таким образом, теоретически можно было бы ожидать, что самолеты, которые не используют обычные элероны для управления креном, такие как B-52G/H или MU-2, не будут иметь перекрестной воздушной скорости.

Это правда? Если нет, то почему?

1 : Это усугубляется увеличением коэффициента вертикальной перегрузки самолета свыше 1G, загрузкой самолета до максимально допустимого веса и/или убиранием закрылков (если таковые имеются)., все из которых увеличивают угол атаки, под которым самолет должен лететь, чтобы создать требуемую от него подъемную силу, и, таким образом, увеличить перекрестную воздушную скорость самолета, или за счет убирания устройств передней кромки (если таковые имеются) и /или полет с обледенелыми/насекомыми крыльями, оба из которых уменьшают угол сваливания крыла, тем самым увеличивая поперечную воздушную скорость самолета; и наоборот, поперечная воздушная скорость самолета уменьшается, если носовая часть отодвинута для поддержания коэффициента вертикальной перегрузки ниже 1G, если самолет пустой или очень мало загружен, если закрылки и предкрылки полностью выпущены, а на крыльях нет никаких повреждений. загрязнение.

2 : Большинство самолетов (кроме очень маленьких) имеют и используют спойлероны из-за их преимуществ на очень низких 3 и очень высоких 4 воздушных скоростях; однако подавляющее большинство из них также оснащены обычными элеронами.

3 : Поскольку спойлероны не увеличивают угол атаки какой-либо части крыла, на них не влияет уменьшение запаса подъемной силы и увеличение индуктивного сопротивления, которые возникают при более высоких углах атаки. Кроме того, в отличие от обычных элеронов, они производят прямое , а не отрицательное рыскание (поскольку спойлеры увеличивают сопротивление опускающемуся крылу [тому, что с поднятым спойлером], а не восходящему крылу , как это делают элероны); таким образом, для спойлеронов момент рыскания, создаваемый отклонением поверхности управления по крену, способствует предполагаемому маневру, а не частично компенсирует его.

4 : поскольку аэродинамическая сила, создаваемая отклонением спойлерона, прикладывается почти на средней хорде (а не на задней кромке крыла, как в случае с элеронами), отклонение спойлерона создает гораздо меньшие скручивающие нагрузки на конструкцию крыла при очень высоких скоростях полета, чем отклонение элеронов уменьшает величину скручивания крыла (что снижает способность самолета управлять креном, сокращает усталостную долговечность конструкции крыла и, при достаточно высоких скоростях полета, может вызвать полный реверс управления и/или разрушение конструкции крыла). крыла, все из которых, как правило, считаются нежелательными), вызванные отклонениями рулевой поверхности по крену.

Я ни разу не слышал о термине Crossover Airspeed.
@CarloFelicione -- Скорость кроссовера: «Чтобы еще больше усложнить проблему, конфигурация и скорость полета (закрылки 1 и 190 узлов) помещают самолет в режим полета, при котором полностью отклоненный руль направления пересилит систему поперечного управления. Это явление стало определяется как «переходная скорость» или скорость, при которой система поперечного управления (элероны и интерцепторы крена) могла точно сбалансировать доступное полное отклонение руля направления » . Погуглите "скорость кроссовера", чтобы узнать больше.
Нет, Mitsubishi не публиковала кроссоверную скорость полета.
Кажется, в вопросе не указан горизонтальный полет. Поскольку развернутый спойлер приводит к чистому уменьшению коэффициента подъемной силы и увеличению коэффициента лобового сопротивления всей системы крыла, безусловно, существует некоторая настройка мощности, ниже которой нельзя поддерживать высоту с перевернутым рулем направления, но я думаю, что это не совсем так. отвечать.
Я не думаю, что на него можно ответить в общем виде, как отредактировано. Как вы объясняете, не должно быть, но мы можем представить ситуацию, когда это было бы так (например, приводы спойлеронов не могут двигаться на очень большой скорости). Но любая разумная конструкция вывела бы такие условия за пределы летной оболочки. Как мы можем тогда оценить, склонен ли самолет к такому пересечению, если условия ограничены другими факторами (и, следовательно, вероятно, даже не проверены)?
Вы видели руль направления на B-52G/H? Не займет много времени, чтобы преодолеть жесткую перегрузку этой вкладки. ;)
Вы можете сократить вопрос до « Могут ли элероны или спойлероны противодействовать полностью отклоненному рулю направления на всем диапазоне полета любого самолета? »

Ответы (3)

В руководстве по летной эксплуатации МУ-2 не упоминается ни о какой воздушной скорости кроссовера. Я предполагаю, что это из-за отличного управления спойлеронов.

Я думаю, вы имеете в виду Vmc / Vmca или минимальную управляемую скорость полета (я видел сокращение в обоих направлениях). Я никогда не слышал о термине "пересекающаяся скорость полета".

Все многодвигательные самолеты (кроме таких, как Cessna Skymaster, где двигатели расположены в двухтактной конфигурации вдоль центральной продольной оси) проходят испытания для определения этой воздушной скорости во время сертификационных испытательных полетов. Vmc обозначается на указателе воздушной скорости красной радиальной линией над белой дугой, которая указывает, когда можно безопасно выпускать закрылки и управлять ими. (Есть еще одна красная линия, которая указывает скорость полета Vne или Never Exceed).

Это никогда не следует путать с синей радиальной линией, обозначающей Vyse, или с лучшей скоростью набора высоты с одним двигателем.

Vmc определяется изготовителем как минимальная скорость полета, при которой возможно восстановление путевого управления самолетом в пределах 20° при изменении курса и последующее сохранение прямолинейного полета с креном не более 5° при внезапном отказе одного двигателя с:

  • Взлетная мощность обоих двигателей
  • Самый задний допустимый центр тяжести
  • Закрылки во взлетном положении
  • Шасси убрано
  • Ветряная мельница винта с конфигурацией взлетного шага (или с флюгированием, если оно автоматически флюгируется)

На Mitsubishi MU-2 Vmc составляет от 89 до 100 узлов (калиброванная воздушная скорость) в зависимости от конфигурации самолета в любой момент времени .

Нет, это не то, что я имею в виду. Пересекающаяся воздушная скорость - это воздушная скорость, ниже которой максимальный авторитет крена от боковых органов управления самолета меньше, чем момент крена, вызванный боковым скольжением, от полностью отклоненного руля направления, как объясняется в вопросе, на который мой вопрос связан с ответом.
С другой стороны (это не то, о чем вопрос в любом случае), более длинная аббревиатура Vmca означает минимальную скорость управления на воздушной скорости и используется в отличие от Vmcg, минимальной скорости управления на земле .

Я понимаю, к чему вы клоните, по сути, ваша точка зрения заключается в том, что если пилот максимально отклонил руль направления, существует ли минимальная скорость полета, при которой его можно было бы преодолеть с помощью управления элеронами или спойлерами? Но я сильно сомневаюсь, что авиастроители тестируют это явление, во всяком случае за 38 лет в авиации я ни разу не встречал такого термина. Жесткий перекладывание руля направления на любой скорости полета на чем-либо, кроме полностью пилотажного самолета, вызовет много горя. Рейс 587 American Airlines был примером того, что произойдет с авиалайнером, если будет отдана команда на полное отклонение руля направления. Как упоминалось выше, самолеты действительно тестируются на Vmca.

В то же время можно отметить, что на многих легких самолетах можно было выполнить маневр бокового скольжения с полным вводом руля направления и элеронов, чтобы быстро потерять высоту, и действительно, этот маневр использовался в аварийной ситуации рейса 143 Air Canada, а также рейс 110 TACA. Однако крайне сомнительно, что производители когда-либо публиковали «кроссоверную скорость полета».

AA587 не является хорошим примером, поскольку перенапряжение вертикального стабилизатора было динамическим эффектом, вызванным быстрым переключением между левой и правой командами, а не просто удержанием руля направления в упоре. Лучшими примерами могут быть United Airlines 585 и USAir 427, где полное отклонение руля направления было результатом неисправности привода (оба аварии), и Northwest Airlines 85, который благополучно приземлился, но у 747 руль направления раздвоен, и только половина его заблокирована. в крайнем отклоненном положении, в то время как пилоты держали другой отклоненным в другую сторону для компенсации.

Может быть нехорошо доверять элеронам или спойлеронам на больших углах атаки.

Начнем с того, что «минимальная поперечная скорость» — это минимальная воздушная скорость, при которой самолет имеет достаточную способность к крену , чтобы создать боковое скольжение, противоположное жесткому рулю направления. Скольжение в противоположном направлении оказывает боковую силу на горизонтальный стабилизатор, помогая противодействовать силе руля направления.

Трудности с элеронами на более высоких углах атаки заключаются в следующем: элерон, направленный вниз, создает сопротивление с той же стороны, что и руль направления, создавая «антикоординированное» состояние (ухудшает рыскание). Кроме того, при высоком УА законцовка крыла может заглохнуть, что усугубит проблемы. С другой стороны, поднятый вверх элерон при большом УА блокируется крылом от воздушного потока, что снижает его эффективность. Спойлерон, хотя и немного безопаснее, будет иметь те же проблемы.

Одним из решений, особенно с авиалайнерами, обладающими большой доступной тягой, было бы использование раскладушки на противоположном крыле, чтобы держать прямо. И, наконец, как и на гипотетическом B-52 I, избавиться от вертикального стабилизатора/руля направления и просто использовать раскладушки.

С текущим BUFF дифференциальная тяга также является опцией.

Имеют ли самолеты, использующие только спойлеры для управления креном, без обычных элеронов, перекрестную воздушную скорость?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v