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

Популярная механикаHi-Tech

Без рулей и элеронов

Текст: Константин Предаченко

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?

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, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Выход дракона Выход дракона

Впервые в истории лидером по количеству космических запусков станет Китай

Популярная механика
Девушка с татуировкой Девушка с татуировкой

Анжелина Джоли рассказала о жизни во Франции и воспитании детей

Vogue
С горочки спустился С горочки спустился

Мы встретились с чемпионом России по форкроссу Иваном Кунаевым

Популярная механика
Диет Вигман: как сделать скульптуру из тени Диет Вигман: как сделать скульптуру из тени

Диет Вигман «пишет» двумерные картины посредством трехмерных скульптур

Популярная механика
Точечный старт Точечный старт

История отечественного авиаконструктора – Владимира Мясищева

Популярная механика
Римский профиль Римский профиль

Выразительность архитектуры состоит из множества слагаемых

Seasons of life
Как спрятать голову в железо Как спрятать голову в железо

История доспехов в европейском Средневековье и технология воссоздания в наши дни

Популярная механика
Одной лучше! Одной лучше!

Как путешествовать в одиночку и получать от этого удовольствие?

Лиза
Мир Дикого Востока Мир Дикого Востока

Как в Китае рождается медицина будущего

Популярная механика
Духи — орудие соблазна Духи — орудие соблазна

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

Psychologies
Сколько можно спать? Сколько можно спать?

Еще несколько сотен лет назад европейцы спали дважды за сутки

Популярная механика
Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала» Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала»

Чем может обернуться ультиматум Терезы Мэй

Forbes
Пешком по воде Пешком по воде

Далеко не все способны проплыть километр под водой

Популярная механика
Политизация траура Политизация траура

Как акции памяти погибших в Кемерове стали пространством для политической борьбы

СНОБ
Самая древняя Русь Самая древняя Русь

Животный мир давно минувших эпох

Популярная механика
Приложения для зимнего отдыха Приложения для зимнего отдыха

Полезные мобильные приложения для зимнего отдыха

CHIP
Удар с небес Удар с небес

Javelin считают наиболее совершенным легким средством против бронетехники

Популярная механика
Любовь Толкалина, Маша Цигаль и другие отметили 15 лет салона красоты «Саванна» Любовь Толкалина, Маша Цигаль и другие отметили 15 лет салона красоты «Саванна»

«Саванна» уже давно стала излюбленным местом светских героинь

Cosmopolitan
Ракетный маневр Ракетный маневр

С S7 Space связывают надежды на развитие отечественной частной космонавтики

Популярная механика
Класс на двоих Класс на двоих

Йога для неё и функциональная тренировка для него в одном комплексе

Yoga Journal
Полет бумеранга Полет бумеранга

Гибрид самолета, вертолета, конвертоплана и автожира

Популярная механика
10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок 10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок

10 вещей с Avito, которые хочется получить в подарок

Популярная механика
Инфекция жизни Инфекция жизни

Направленная панспермия в вопросах и ответах

Популярная механика
Каста неприкасаемая Каста неприкасаемая

Летиция Каста к сорока годам вышла за рамки условностей

Tatler
Кресла вместо бомб Кресла вместо бомб

Бомбардировщик превратили в бизнес-джет

Популярная механика
Идея! Пережить кризис среднего возраста Идея! Пережить кризис среднего возраста

Если тебе за 30, ты в депрессии и едешь в Лас-Вегас на «Феррари» со школьницей

Maxim
Заплечных дел мастер Заплечных дел мастер

Почти бесконечный боезапас за спиной

Популярная механика
Генетические аномалии: люди, не чувствующие боли и видящие без глаз Генетические аномалии: люди, не чувствующие боли и видящие без глаз

Порой природа вторгается в набор чувств, и тогда происходят странные вещи

Популярная механика
Броня легка Броня легка

Алюминиевые сплавы давно и прочно обосновались на бронемашинах

Популярная механика
Спецслужбы-дилетанты: как на самом деле убивает «Новичок» Спецслужбы-дилетанты: как на самом деле убивает «Новичок»

Насколько реальна версия Терезы Мэй об отравлении Скрипалей

Forbes
Открыть в приложении