Может ли самолет летать без вертикального стабилизатора?

Вероятно, самолет разобьется.

Вертикальный стабилизатор обеспечивает устойчивость по рысканью обычным самолетам. Такие самолеты, как B-2, обеспечивают устойчивость с помощью компьютерного управления, а такие самолеты, как летающие крылья Northrop, предназначены для полета без него. Но если самолет, предназначенный для устойчивости с использованием вертикального стабилизатора, потеряет эту поверхность, пилотам будет очень трудно стабилизироваться вручную с помощью оставшихся систем. Хотя крен и дифференциальная тяга будут влиять на рыскание, они оба будут реагировать медленнее, чем руль направления, особенно в больших самолетах, таких как A380. Это также может привести к повреждению гидравлических систем, что затруднит управление остальными поверхностями.

Если за штурвалом находятся опытные летчики-испытатели (как в инциденте с B-52 ниже) или если отказ предвидеть и подготовить к нему, вполне возможно, что самолет будет достаточно управляемым, чтобы безопасно приземлиться. Однако, как показывают приведенные ниже инциденты, такого рода отказы случаются нечасто и могут легко превысить возможности экипажа по управлению самолетом.

Примеры, где это произошло:

Рейс 123 Japan Airlines потерял большую часть вертикального стабилизатора, когда вышла из строя задняя гермошпангоут. Несмотря на потерю гидравлических систем, пилотам удалось некоторое время удержать самолет в воздухе, но в итоге он врезался в гору.

Рейс 587 American Airlines потерял вертикальный стабилизатор, когда управление рулем направления пилота привело к чрезмерной нагрузке на конструкцию. Вскоре после этого он разбился.

В 1964 году B-52 потерял большую часть вертикального стабилизатора из-за сильной турбулентности. Пилоты смогли выдвинуть воздушные тормоза на законцовках крыла, чтобы обеспечить некоторую устойчивость. ВВС отправили самолет-охотник, чтобы помочь пилотам, и обеспечили инженерное руководство с земли. Экипаж смог вернуть самолет для безопасной посадки ( см. видео ). Было еще как минимум три случая отказа вертикального стабилизатора на B-52, и все они закончились потерей самолета. Этот конкретный полет был проведен с летчиками-испытателями, которые намеренно пролетели через турбулентность, записывая данные, чтобы помочь понять неисправности других самолетов. Однако в полете возникла неожиданно сильная турбулентность, приведшая к отделению вертикального оперения.

Как всегда, это зависит. Есть несколько вещей, которые обеспечивают курсовую устойчивость:

• Стабилизатор, очевидно,
• Положительная стреловидность крыла,
• Плавники и
• толкающие гребные винты.

Им приходится работать против дестабилизирующих частей:

• Фюзеляж,
• Внешние резервуары и магазины,
• Тракторные винты и
• Обращенные вперед гондолы двигателей.

Если вертикаль является единственной стабилизирующей частью, ее потеря означает крушение вскоре после этого. Самолеты должны быть обращены вперед, чтобы создать достаточную подъемную силу. Мгновенные исключения не в счет: истребители времен Первой мировой войны имели очень маленькое вертикальное оперение и, следовательно, низкую курсовую устойчивость. Несколько немецких летчиков времен Первой мировой войны усовершенствовали технику, при которой внезапный поворот руля выталкивал самолет за пределы устойчивого режима углов рыскания, и самолет совершал быстрый полный оборот вокруг своей вертикальной оси. Это отпугнуло бы пилотов преследующих их самолетов, потому что теперь на них указывали бы пулеметы противника. Но реальной возможности прицелиться не было, а скорость вращения была настолько высока, что реально очень немногие выстрелы пошли бы в сторону преследующего самолета.

Размер вертикального оперения многодвигательного самолета обусловлен необходимостью противодействия моменту рыскания из-за отказавшего двигателя. Если все двигатели работают, вертикальное хвостовое оперение должно быть только на 1/3 больше. Если допустима низкая голландская устойчивость к крену, ее можно сократить еще больше. Следовательно, если другие части могут обеспечить достаточную устойчивость, можно пережить частичную потерю вертикальной поверхности. Со стреловидным крылом важно летать в режиме полета, где это помогает больше всего, то есть на малой скорости. В случае с B-52H 61-023, с которым это случилось 10 января 1964 г., дополнительная помощь была оказана за счет опускания задней стойки шасси, создававшей небольшой эффект киля, и за счет смещения центра тяжести вперед за счет накачки топливо.

Кроме того, если бы стабилизатор оторвался еще, продольная устойчивость была бы потеряна. Эти ребята были и удачливыми, и очень опытными пилотами.

61-023 был отремонтирован и летал более 40 лет после этого инцидента. Он был отправлен на пенсию в 2008 году.

Есть несколько самолетов, предназначенных для полета без вертикальных стабилизаторов (например, бомбардировщик B-2 ). Но у них есть очень умные раздельные закрылки, которые компенсируют недостаток устойчивости/управляемости, обычно обеспечиваемый горизонтальным стабилизатором/рулем направления. По сути, разделенный закрылок откроется и создаст большее сопротивление крылу, на котором расположен элерон, оттягивая эту сторону самолета назад. Таким образом, эти самолеты используют эту систему для горизонтальной устойчивости.

Если самолет не предназначен для работы без вертикального стабилизатора, у него будут проблемы, если он его потеряет. Как правило, на самолетах с горизонтальными стабилизаторами, если самолет немного отклоняется в сторону, воздушный поток будет давить на стабилизатор и, таким образом, возвращать самолет обратно в линию. Если вы потеряете эту систему, вам придется найти другой способ компенсировать нестабильность рыскания.

Теоретически возможно, что вы могли бы использовать дифференциальную тягу между двигателями, чтобы держать самолет на линии. Конечно, реакция будет очень медленной и трудноуправляемой (особенно на таком большом реактивном самолете, как А380), но вполне возможно, что это можно сделать, имея правильный самолет (один с быстро реагирующими двигателями) и правильные условия (ровный воздух, в основном).

Возможно нет. Один печальный пример — рейс 587 American Airlines . Если самолет потеряет только небольшую часть киля, все может быть в порядке, но если он полностью потеряет плавник, произойдет две важные вещи:

1. Самолет становится неустойчивым при рыскании. Если самолету нужна была такая большая поверхность за его центром тяжести (ЦТ), чтобы быть устойчивым, то без него почти нет шансов летать.
2. На большом расстоянии от ЦТ наблюдается значительная потеря массы. Это приведет к внезапному смещению центра тяжести в сторону передней части самолета, что заставит самолет нырнуть, возможно, без каких-либо шансов на восстановление.

К сказанному усугубляет тот факт, что, скорее всего, пилоты не будут знать о том, что на самом деле произошло, и им будет очень сложно принять надлежащие меры.

Он может выполнить аварийную посадку, если нет дальнейших повреждений хвостовой части, например, рулей высоты. При падении JAL 123 отсутствовал вертикальный стабилизатор, но это не было причиной крушения. Авария JAL произошла из-за отказа органов управления лифтом.

Я почти уверен, что самолет, летающий по проводам, не разобьется. Fly by wire контролирует устойчивость самолета, регулируя поверхности управления. Когда закрылки выпущены, он уравновешивает обе стороны, чтобы предотвратить рыскание. Не вижу причин, по которым отказ вертикального стабилизатора нельзя компенсировать управлением закрылками. Пилот так не мог. Компьютер да.

Редактировать: я больше не уверен. Потеря всего вертикального стабилизатора намного хуже, чем потеря одного руля направления. Но я бы сказал, что надежда еще есть.

Конечно, будет (аэродинамически говоря). Как упоминалось ранее, для этого в значительной степени требуется цифровая система управления полетом (также известная как «fly by wire»).

Lockheed Martin X-44 Manta в значительной степени похож на F-22 без вертикальных поверхностей управления полетом.

Рейс 587 совершал резкие повороты по рысканью, прежде чем вертикальный штырь сломался. Как только он был потерян, ничто не мешало вращению самолета, и он просто продолжал рыскать, пока не вошел в штопор. Если бы вертикальный стабилизатор просто оторвался при нормальном полете самолета, то кто знает, дожил бы он до посадки, но, вероятно, мгновенно не вышел бы из-под контроля.

Другими случаями, когда самолеты разбивались после потери вертикального удара, являются XB-70 , где он потерял оба своих вертикальных удара после столкновения, и рейс 611 DHL , который также потерял свой вертикальный удар из-за столкновения. Рейс 611 просуществовал дольше, чем самолет, в который он врезался, но вскоре после этого распался из-за нагрузок на самолет из-за сильного рыскания и пикирования. Следует отметить, что современный авиалайнер потеряет свою важнейшую гидравлику, если отделится плавник, что сделает все поверхности управления непригодными для использования.

Нетрудно сконструировать самолет со стреловидным крылом, чтобы он прекрасно летал без вертикального оперения. Например, такое летающее крыло "Заги"

Есть некоторые самолеты 1920-х годов, у которых нет вертикального стабилизатора, потому что прямоугольная форма их фюзеляжа обеспечивала достаточную вертикальную устойчивость. Они были менее маневренными, но вполне подходящими для эпохи. Одним из примеров является Fokker FII.