Аэродинамическая компенсация рулей и элеронов

Понятие о шарнирном моменте. Шарнирным называется мо­мент аэродинамической нагрузки руля относительно его оси вращения (рис. 3.17.):

Mш= Rа,

где R — аэродинамическая нагрузка руля;

а — расстояние ц. д. руля от оси вращения.

Рис.3.17. Шарнирный момент

Шарнирные моменты всегда противодействуют отклонению руля, и поэтому вызывают усилия на комадных рычагах, которые преодолеваются пилотом.

Аэродинамическая компенсация рулей и элеронов служит для уменьшения усилий на командных рычагах посредством уменьше­ния шарнирного момента.

Осевая компенсация (рис.3.18, а) состоит в том, что ось вращения руля (или элерона) смещена назад так, чтобы пло­щадь, расположенная перед осью вращения, составляла25—28%от площади руля. Шарнирный момент уменьшается за счет уменьшения плеча a и силы R. Осевая компенсация проста и надежна, применяется очень широко.

Роговая компенсация (рис.3.18, б) состоит в том, что перед осью вращения создают дополнительную площадь — рог 1, аэродинамическая нагрузка которого дает компенсирующий мо­мент

М_ш =Ra — rЬ,

где r — аэродинамическая нагрузка на «рог»; rЬ — компенсирующий момент.

Из-за неравномерной нагрузки по размаху руля роговая компен­сация почти не применяется на современных самолетах. Общим недостатком осевой и роговой компенсации является сильное воз­мущение потока. Поэтому их применение на скоростных самоле­тах может вызвать не только значительное увеличение лобового сопротивления, но и опасные вибрации и преждевременное раз­витие волнового кризиса.

Внутренняя компенсация (рис3.18, в), применяемая на элеронах и элевонах, осуществляется за счет компенсирующей пластины 2, которая расположена перед осью вращения элерона, но не выходит из контура крыла. При отклонениях рулевой по­верхности на компенсирующую пластину действует разность дав­ления (р1—р₂), создающая компенсирующий момент rb.

Чтобы давления не выравнивались, применена эластичная диафрагма 3 из воздухонепроницаемой ткани, герметично соеди­ненная с компенсирующей пластиной и стенкой крыла. Площадь внутренней компенсации Sв.к составляет около 30% площади ру­ля. Внутренняя компенсация не возмущает потока, но имеет сле­дующие недостатки: ограничивает углы отклонения элерона; со­здает некоторые трудности в техническом обслуживании само­лета, связанные с необходимостью контролировать состояние диафрагмы.

Сервокомпенсатор (флетнер) (рис.3.18, г) —часть пло­щади руля, автоматически отклоняющаяся в противоположную сторону и создающая компенсирующий момент rb. При этом М_ш=Rа—rb.

Недостатками сервокомпенсатора являются некоторое умень­шение эффективности руля и склонность к самопроизвольным отклонениям, вызывающим флаттер.

Т р и м м е р (рис.3.18, д) —часть площади руля, отклоняемая по воле пилота в сторону, противоположную отклонению руля. Величина компенсирующего момента триммера зависит от его угла отклонения. С помощью триммера осуществляется 100% компенсация и полностью снимается усилие с командного рыча­га: М_ш=Rа—rb.

Если rb = Rа, то М_ш=0. Это бывает необходи­мо при длительном установившемся полете, когда триммеры ис­пользуются для снятия с командных рычагов балансировочного усилия Рбалане, которое возникает в результате уравновешивания (балансировки) самолета отклонением рулей.

Площадь триммера составляет всего 4—8% от площади ру­ля, поэтому его отклонение почти не уменьшает эффективность руля.

На современных скоростных самолетах в основных системах управления для уменьшения усилии на командных рычагах используются гидроусилители, и поэтому нет необходимости в аэродинамическои компенсации рулей и элеронов.

Рис.3.18. Средства уменьшения шарнирного момента:

а — осевая компенсация; б — роговая компенсация;

в—внутренняя компенсация; г—сервокомпенсация;

д — триммер