|
Предлагаю вам немного окунуться в историю "уток". Дабы, так сказать, прочувствовать...
Я намеренно опустил экскурс в историю "боевых современных уток", и при желании любой из вас
без проблем найдет недостающую информацию в сети.
|
|
 |
САМОЛЕТЫ СХЕМЫ "УТКА"
Так как первый взлетевший летательный аппарат тяжелее воздуха-самолет братьев Райт "Флайер"
(1903 год) - построен по схеме, которая сегодня известна под названием "утка", представляется
логичным начать повествование о летательных аппаратах нетрадиционных схем с самолетов этого класса.
ОШИБОЧНЫЙ ТЕРМИН
Во-первых, термин "утка" - ошибочный. Под "уткой" в авиации общепринято понимать самолет,
горизонтальное оперение которого-стабилизатор и рули высоты-расположено перед крылом, а не
позади него. Этот термин может быть с таким же успехом применен и к дирижаблям, и к планерам.
В частности, первые модели жестких дирижаблей Цеппелина оснащались расположенными впереди
горизонтальными поверхностями управления в дополнение к традиционным хвостовым.
Обычно термин "утка" подразумевает расположение в передней части летательного аппарата основных, а не
вспомогательных средств аэродинамического управления.
Этот термин появился впервые во Франции;
его происхождение, вероятно, связано с тем, что крыло летящей утки находится ближе к ее хвосту,
чем к голове, а вовсе не потому, что эта птица управляет своим полетом с помощью специального
органа, расположенного перед крылом. Летательные аппараты этой схемы получили довольно широкое
распространение.
Многие самолеты схемы "утка" можно рассматривать как самолеты с тандемными крыльями,
переднее крыло которых относительно мало. В этом случае переднее горизонтальное оперение (ПГО),
состоящее обычно из неподвижных (стабилизаторы) и подвижных (рули высоты) поверхностей, несет
значительную часть аэродинамической нагрузки.
В последние годы термин "утка" стал применяться для описания самолетов, оснащенных
вспомогательными поверхностями аэродинамического управления, установленными на носовой части,
вообще говоря, самолетов довольно традиционных схем (а также некоторых самолетов с треугольным
крылом), для обеспечения балансировки летательного аппарата или управления обтекающим его
потоком, а не для осуществления основного управления или создания части суммарной подъемной
силы, как это бывает на классической "утке".
ПОЧЕМУ ПЕРЕДНЕЕ ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ОПЕРЕНИЕ ?
До того, как братья Райт непосредственно приступили к созданию самолета, они< знали о
многих ранее построенных различными изобретателями летательных аппаратах. Более того, конечно же,
они неоднократно наблюдали полет птиц. Почему же они решили разместить оперение впереди ?
Во-первых, братья Райт прекрасно понимали функции 'горизонтального руля' при управлении
положением самолета в пространстве и считали, что расположенное впереди оперение будет выполнять
такие функции более эффективно, чем хвостовое. В этом они оказались правы, но недостатков такого
технического решения они, конечно же, не знали.
Второй основной причиной их выбора было место проведения первых полетов, которые выполнялись
с песчаной площадки, и поэтому отсутствовала возможность использования шасси колесного типа.
И созданные ранее планеры, и первый "Флайер" оснащались полозковым шасси, при котором фюзеляж
самолета располагался очень близко к земле. В то же время братья Райт понимали необходимость
большого угла атаки при взлете и посадке. Низкосидящая машина типа "Флайера" наверняка цепляла
бы хвостовым оперением за землю, если бы оно было выбрано; поэтому конструкторы отказались от
такого решения. Они установили в хвостовой части своего летательного аппарата вертикальный киль.
Балки, поддерживающие киль, оснащались шарнирами и с помощью тросовой проводки могли отклоняться
вверх, не оказывая влияния на управляемость самолета, так как киль не отклонялся относительно
набегающего потока.
ДОСТОИНСТВА
В современном понимании главным преимуществом аэродинамической схемы "утка" считается
повышение маневренности самолета, что привлекает к этой схеме создателей военной техники.
Более высокие маневренные качества самолетов такой схемы оказались очень полезными в
совершенствовании характеристик некоторых из созданных в последнее время ультралегких летательных
аппаратов.
Еще одним преимуществом самолетов: схемы "утка" считается то, что практически всегда можно
построить такой летательный аппарат с естественной противоштопорной защитой: срыв воздушного
потока на ПГО происходит раньше, чем на крыле, создающем большую часть подъемной силы, поэтому
нос самолета в этом случае слегка опускается, и машина возвращается в нормальный полет.
НЕДОСТАТКИ
Существенным недостатком чсхемы "утка" является то, что летательным аппаратам этой схемы
присуща продольная неустойчивость. Вместо того чтобы демпфировать движения самолета относительно
поперечной оси (по тангажу), как это делает, например, оперение стрелы, воздействие воздушного
потока на переднее горизонтальное оперение усиливает соответствующие возмущения.
В своих записках О. Райт отмечал, что устойчивость "утки" по тангажу определяется
мастерством летчика. Опыт первых полетов показал, что в том случае, когда на переднем горизонтальном
оперении создается значительная подъемная сила, она оказывает существенное влияние на балансировку
самолета.
Срыв потока на ПГО вызывает примерно такое же воздействие на балансировку летательного
аппарата, как, например, складывание пары ножек стола-две другие ножки продолжают поддерживать
противоположный конец, и стол падает в ту сторону, где опора отсутствует.
Поэтому противоштопорные достоинства самолетов схемы "утка" довольно скоро поблекли.
Самолеты этой схемы практически полностью исчезли из практики авиастроения вплоть до того,
как в начале второй мировой войны начали проводиться углубленные исследования "утки", нацеленные
на поиск возможных путей повышения характеристик маневренности самолетов.
Однако и в этот период развития авиации не удалось реализовать достоинства этой схемы. Лишь
в последние годы было создано несколько очень удачных самолетов схемы "утка", которые
продемонстрировали преимущества этой схемы в некоторых специфических условиях применения
авиационной техники.
Однако на этих самолетах уже применялись специальные средства предотвращения мощного
срыва потока с ПГО. Это достигается путем увеличения критического угла атаки за счет выдува п
отока на ПГО, использования аэродинамических профилей с различными несущими свойствами или
применения ПГО в качестве лишь балансировочной поверхности (в этом случае ПГО не создает
сколь-нибудь заметного вклада в подъемную силу), например, на самолетах с близким к треугольному
крылом большой площади или самоле-тах-"бесхвостках" с крылом прямой стреловидности.
По схеме "утка" построены некоторые из современных ракет, но системы управления этих ракет
обычно работают с использованием бортовых ЭВМ и автоматических средств повышения устойчивости,
которые вырабатывают и осуществляют балансировочные команды, предотвращающие нарастание возмущений
в канале тангажа.
Следует отметить, что все самолеты схемы "утка", реализованные в соответствии с техническим
уровнем, достигнутым до 1960-х гг., стали сущим несчастьем. Как бы предвидя это, братья Райт уже
в 1909 году (когда они стали использовать колесное шасси, позволяющее приподнять самолет от
земли и обеспечить набор угла атаки на разоеге) отказались от ПГО и установили рули высоты в
хвостовой части аппарата около руля направления.
Наиболее широкое распространение схема "утка" получила в области ультралегких летательных
аппаратов. Этот класс современных летательных аппаратов проделал своеобразный путь назад к
полетам того типа, которые выполняли братья Райт и которые характеризуются весьма ограниченным
скоростным диапазоном, ограниченной маневренностью и сравнительно небольшой полезной нагрузкой.
В период с 1980 по 1983 гг., вероятно, было спроектировано и построено больше самолетов
этой схемы, чем за всю предыдущую историю авиации.
по материалам: Unconventional Aircraft
by Peter M. Bowers TAB Book Inc. Blue Ridge Summit. Pa 17214
Перевод с английского Б.Б. Рыбака
под редакцией канд. техн. наук: Е.В. Зябрева
|
|
|
|
|
|
|
