Без рулей и элеронов

Можно ли обойтись без таких привычных элементов самолета, как рули и элероны?

Популярная механикаHi-Tech

Без рулей и элеронов

В поисках резервов совершенствования авиатехники инженеры пересматривают существующие технические решения, проверяя, нет ли в них чего-нибудь лишнего, что можно выбросить, упростив конструкцию. В последнее время исследователи обратили внимание на такие привычные элементы самолета, как рули и элероны. Можно ли обойтись без них? Что можно выиграть без подвижных поверхностей управления?

Текст: Константин Предаченко

Дальше всех в этом направлении продвинулись британцы. В рамках программы FLAVIIR (Flapless Air Vehicle Integrated Industrial Research) десять британских университетов при помощи и финансировании BAE Systems и Research Councils UK в течение шести лет (с 2004 до 2010 года) и с бюджетом 6,5 млн фунтов построили прототип беспилотного летательного аппарата Demon UAV, управление которым обеспечивалось без подвижных поверхностей – только струями воздуха. Это был демонстратор технологий весом 90 кг, показавший принципиальную возможность использования органов управления нового типа. Дальнейшие работы в данном направлении при участии фирмы BAE Systems и Манчестерского университета привели к созданию более зрелого прототипа БПЛА с низким уровнем радиолокационной заметности – Magma UAV, поднявшегося в воздух семь лет спустя.

Дело принципа

Для управления самолетами в настоящее время используются два принципа: аэродинамический и реактивный (третий, балансирный, применяется в дельтапланах, но на иных типах летательных аппаратов он широкого распространения не получил). В первом случае отклонение подвижных поверхностей управления на крыльях и оперении приводит к местному изменению подъемной силы, а плечо от центра масс до точки приложения этой силы создает поворачивающий момент. По сути, эта система использует энергию набегающего потока воздуха – так называемый скоростной напор (произведение половины квадрата скорости потока на плотность). Если энергия потока мала (малая скорость или малая плотность окружающей среды при большой высоте полета), самолет становится трудноуправляемым, а то и вообще перестает реагировать на шевеление рулями. Справедливости ради необходимо заметить, что, когда говорят о скорости и энергии потока, на самом деле имеют в виду скорость самолета и его же кинетическую энергию. Однако в аэродинамике для упрощения расчетов принято рассматривать самолет неподвижным относительно набегающего воздушного потока, скорость которого принимают равной скорости полета – это так называемый принцип обратимости.

В случаях малой скорости и/или большой высоты применяют реактивную, или струйную, систему управления (RCS – reaction control system). На концах крыльев и фюзеляжа устанавливают сопла, через которые под давлением вырываются струи сжатого воздуха, или размещают миниатюрные реактивные двигатели. Сжатый воздух используется на малых скоростях, когда плотность высокая, что позволяет брать атмосферный воздух, отбирая его, например, от компрессора двигателя. Это в основном самолеты вертикальных взлета и посадки, которым необходимо управление в режиме висения. Реактивные двигатели применяются на больших высотах, где плотность низкая и эффективности обычных аэродинамических рулей не хватает даже при околокосмических скоростях, то есть для орбитальных самолетов и суборбитальных ракетопланов. Отклоняемый вектор тяги боевых самолетов тоже пример воплощения реактивной системы управления, только используется тяга основного двигателя.

Реактивные закрылки

Реализованная в беспилотных Demon и Magma концепция, получившая название Circulation Control Wing (управление циркуляцией на крыле), находится как раз на стыке этих подходов. Да, используются струи воздуха, выдуваемые через щель на задней кромке крыла или киля. Но задача этих струй – не образовать реактивную тягу, а повлиять на обтекание впереди расположенной поверхности, создав на ней аэродинамические силы и моменты.

Сама идея применять выдув воздуха через плоские щели для изменения обтекания аэродинамического профиля далеко не нова. Принцип «все новое – это хорошо забытое старое» справедлив и в этом случае: так называемая концепция реактивного закрылка (jet flap) активно обсуждалась с начала 1950-х годов. Однако тогда цели были иные – увеличить подъемную силу на крыле для сокращения длины пробега/ разбега и уменьшения скорости полета. Выдув был симметричен на левом и правом полукрыле, а со всякой асимметрией рекомендовалось бороться, чтобы самолет не перевернулся при заходе на посадку или наборе высоты. Сейчас все с точностью до наоборот: именно асимметрия стала целью. Необходимо получить разную подъемную силу, чтобы эта разность вызвала вращение самолета по крену.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Анатомия шоу Анатомия шоу

Фестиваль фейерверков «Ростех»

Популярная механика, август'19
kiozk спрашивает kiozk спрашивает

Мы хотим сделать kiozk ещё лучше! Для этого нам важно знать ваше мнение

kiozk говорит!, август'19
В Иркутске синтезировали вещество, защищающее от вируса гриппа В Иркутске синтезировали вещество, защищающее от вируса гриппа

Синтезировали вещество, защищающее от вируса гриппа, в том числе H1N1

National Geographic, март'18
Секретный ингредиент Секретный ингредиент

Обыкновенная тыква поможет решить множество проблем!

Лиза, март'18
Как спрятать голову в железо Как спрятать голову в железо

История доспехов в европейском Средневековье и технология воссоздания в наши дни

Популярная механика, апрель'18
О самом важном: Ольга Михайловская подводит итоги Mercedes-Benz Fashion Week Russia О самом важном: Ольга Михайловская подводит итоги Mercedes-Benz Fashion Week Russia

Африканские мотивы, технологичные материалы и талантливые дизайнеры-новички

Vogue, март'18
Нервы шалят! Почему я срываюсь? Нервы шалят! Почему я срываюсь?

Как справиться с расшалившимися нервами

9 месяцев, март'18
Любовь на острие бритвы Любовь на острие бритвы

Катрин Денев и Марчелло Мастроянни

Лиза, март'18
Частично вооруженная армия Частично вооруженная армия

Первый всероссийский съезд охранников подвел итоги и сплотил ряды

Огонёк, март'18
Забастовка в Италии 8 марта оставит туристов без транспорта Забастовка в Италии 8 марта оставит туристов без транспорта

Передвижения по столице Италии будут затруднены

National Geographic, март'18
Раздевайся, ложись Раздевайся, ложись

Фрагменты из новой книги Эмили Чанг по итогам оргий в Сан-Франциско

Tatler, апрель'18
Где заниматься бегом: зал, манеж, улица — ищем плюсы и минусы Где заниматься бегом: зал, манеж, улица — ищем плюсы и минусы

Бег — один из лучших универсальных способов привести тело в порядок

Men’s Health, март'18
У муравьеда Лектора в Калининградском зоопарке появилась подруга У муравьеда Лектора в Калининградском зоопарке появилась подруга

В Калининградский зоопарк доставили самку гигантского муравьеда по кличке Кайя

National Geographic, март'18
Высокая кухня Высокая кухня

Французская кухня ассоциируется исключительно с изысканной кулинарией

9 месяцев, апрель'18
Робот вместо отдела кадров Робот вместо отдела кадров

Цифровая эпоха переворачивает представление о рабочих буднях

CHIP, апрель'18
Естественные дети Естественные дети

В чем особенности «естественного» подхода к воспитанию

Домашний Очаг, апрель'18
Один день из жизни Зельфиры Трегуловой Один день из жизни Зельфиры Трегуловой

Vogue записал за директором Третьяковской галереи монологи о жизни в искусстве

Vogue, март'18
В гостях у Поппи Делевинь В гостях у Поппи Делевинь

Знаменитая тусовщица Лондона переехала жить на тихую окраину

Vogue, март'18
Маршрут Маршрут

Алексей Ягудин прогулялся по одному из любимых районов Москвы

SNC, апрель'18
Последний рывок Последний рывок

Как помочь ребенку закончить учебный год и сохранить остатки здоровья?

Добрые советы, апрель'18
Вот что можно смело забирать с собой из номера отеля, а что — полный зашквар Вот что можно смело забирать с собой из номера отеля, а что — полный зашквар

Эти советы матерых экспертов спасут тебя от тюрьмы и позора

Maxim, март'18
Ни рыбы, ни мяса: новые данные о состоянии экосистем планеты Ни рыбы, ни мяса: новые данные о состоянии экосистем планеты

Последствия изменения климата будут более катастрофическими, чем считалось ранее

National Geographic, март'18
Духи — орудие соблазна Духи — орудие соблазна

Весна — самое время не только обновить гардероб, но и выбрать новый парфюм

Psychologies, март'18
5 причин побывать в Ярославле 5 причин побывать в Ярославле

Продегустировать буррату, пожить в квартире Шпака, купить майолику

National Geographic, март'18
Чего-то не хватает Чего-то не хватает

Современные россияне, как правило, недовольны своей интимной жизнью

Glamour, апрель'18
Дети Арбата Дети Арбата

Трехэтажная квартира в арбатских переулках превратилась в арт‑пространство

AD, апрель'18
Гладкие секреты Гладкие секреты

Тонкости глажки

Лиза, март'18
Лёгкость бытия: Всё о детоксе Лёгкость бытия: Всё о детоксе

Что такое детокс, какими бывают очищающие диеты и вообще — нужны ли они

Yoga Journal, март'18
В Москве появились дикие животные В Москве появились дикие животные

Исчезновение естественной среды обитания вынуждает зверей приходить в города

National Geographic, март'18
Почему слон выдыхает дым: видео Почему слон выдыхает дым: видео

В индийском национальном парке была замечена слониха, выпускающая клубы дыма

National Geographic, март'18