STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - I Stabilizační plocha … pomocná vztlaková plocha, která stabilizuje letový režim ("vhodné“ letové vlastnosti při odchylkách z ustáleného letového režimu) Stabilita:
vznik silových účinků při odchylkách z letového režimu působící proti těmto odchylkám …vratné síly a momenty
Odchylky - vnější nežádoucí poruchy – např. klopení při vlétnutí do vertikálního poryvu Stabilizační účinky: momentové – malé síly na větších ramenech k těžišti letounu Koncepce ploch 1. stupeň pohyblivosti: - pevné - pohyblivé: - stavitelné na zemi - přestavitelné za letu …částečná funkce kormidla - nedělené …kombinov. funkce stab. plochy a kormidla 2. poloha vůči těžišti: - za těžištěm … klasické uspořádání - před těžištěm …kachní koncepce 3. uspořádání a charakter vyvozeného silového účinku: - vodorovné … klopivý moment - svislé … zatáčivý moment - šikmé (sdružené, motýlkové) …klopivý i zatáčivý moment
Kormidla … pomocná vztlaková plocha, která zajišťuje nebo požadovaně mění letový režim (realizace potřebných aerodynamických sil a momentů) Řiditelnost: posouzení řízení (sil a výchylek na řididlech a kormidlech) pro: -
ustálené letové režimy – ovladatelnost (statická řiditelnost) přechody z ustálených režimů – obratnost
Řídící účinky: momentové – obdoba stabilizačních účinků Realizace:
otočné části stabilizačních ploch, event celá otočná stab. plocha (nedělené)
Ocasní plochy … uspořádání stabilizační ploch + kormidel podélné a směrové stab. a řiditelnosti 1. Vodorovné – stabilizátor + výškové kormidlo (dělené, nedělené, klasické, kachní) 2. Svislé – kýlová plocha + směrové kormidlo (dělené výjimečně nedělené SR 71,) 3. Sdružené – šikmé stabilizační plochy s kormidly - kombinovaná směrová i podélná stabilita a řiditelnost (řiditelnost …stejné nebo diferencované výchylky) šípovitost OP:
- oddálení a snížení nepříznivých transsonických jevů - zvětšení ramene působiště síly na OP k těžišti
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - II Specifikace OP – dle počtu stabilizačních ploch a jejich vzájemné konfiguraci:
Části OP: rohové aerodynamické odlehčení výškového kormidla
výškové kormidlo
vyvažovací (trim) a odlehčov. plošky horizont. stabilizátor
kýlová plocha
náběžná hrana kýlové plochy
nosná skříň horizontál. stabilizátoru náběžná hrana horizontál. stabilizátoru směrové kormidlo
nosná skříň kýlové plochy
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - III
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - IV Horizontální stabilizátor 1. Typy:
- pevné - přestavitelné kombinace poloh stabilizátoru a kormidla pro nulové síly v řízení při požadovaném vyvažovacím momentu = nastavení s malou výchylkou kormidla tj., odporově výhodné - plovoucí (nedělené vodorovné ocasní plochy "NVOP")
Pevný stabilizátor
Přestavitelný stabilizátor
Plovoucí stabilizátor
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - V přestavitelný stabilizátor B-747 pohybová matice a šroub
kombinovaný dělený stabilizátor dělený stavitelný stabilizátor s výškovými kormidly ve funkci podélného i příčného řízení: stejné výchylky stabilizátoru a kormidla - podélná stabilita a řízení diferencované výchylky stabilizátoru a kormidel - příčné řízení
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - VI 2. Konstrukce a uspořádání horizontálního stabilizátoru a) konstrukčně – pevnostní schéma (obdoba křídel): - nosníkové konstrukce (jednonosníkové, dvounosníkové), - nosníkové poloskořepiny, - poloskořepiny, - skořepiny, b) uspořádání: - přímé - šípové c) uchycení ke konstrukci: - dělené nebo -průběžné, d) výšková poloha: - na trupu, - na boku kýlové plochy či - na konci kýlové plochy (T ocasní plochy). Dvounosníkový stabilizátor
Konstrukce přestavitelných stabilizátorů velkých dopravních letounů koncepce:
šípovitá, u trupu dělená nosná skříň, připojená k vnitřní sekci (vnitřní centroplán), po sekcích odnímatelná náběžné části, zesílená kořenová oblast (změna šípovitosti) vnitřní centroplán:
otočně uchycená nosná skříň k trupové přepážce pomocí závěsů na zadním nosníku, přední nosník - závěsy pro stavěcí silový mechanismus stavěcí mechanizmus centroplánu:
hydraulický válec pohybový šroub
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - VII Konstrukce nosné skříně: 1.
nosníkový typ se zesíleným potahem
bez podélných výztuh, zvýšená hustota žeber, zesílený nosný potah, mnohostojinová zesílená kořenová část s tuhým kořenovým žebrem spoj přes závěsy na předním a zadním nosníku nosné skříně
2.
poloskořepina (s vyztuženým potahem) – více zatížené konstrukce
kořenová část – integrální panely s frézovanými podélníky přírubový spoj
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - VIII Konstrukce a stavění pomocí hydraulických válců děleného poloskořepinového stabilizátoru letounu L-1011
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - IX Kýlová plocha 1. Typy:
- pevné - plovoucí – výjimečně (letoun SR-71- specifické problémy s ohřevem závěsů, minimalizace plochy)
2. Koncepce: - jednoduchá - dvojitá + … snížení stavební výšky, zvýšení účinnosti VOP - koncové OP nezastínění trupem – (dopraní letouny s nosiči na hřbetě) - …snížení účinnosti SOP (větší poměr. ztráty na menších plochách) - trojitá. 3. Konstrukce:
- nosníkové (jednonosníkové, dvou nebo vícenosníkovoé) - nosníkové poloskořepiny - poloskořepiny - skořepiny
3. Uchycení: - pevné (uchycení k trupové přepážce, k povrchu) - dělené nosná skříň horizontál. stabilizátoru
rohové aerodynamické dl hč í ýšk éh k idl
dělená kýlová plocha s příčným vyztužením
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - X Konstrukce kýlových ploch velkých dopravních letounů - vícenosníkové nebo obdobně jako u stabilizátoru: - nosná skříň se zesíleným potahem a zhuštěným žebrováním bez podél. výztuh - poloskořepiny s vyztuženým potahem
Poloskořepinová konstrukce s vyztuženým potahem kýlové plochy letounu B-737
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - XI Výškové kormidlo 1. Koncepce: - uchycené ke stabilizátoru: - nedělené (průběžné plocha) - dělené: - dvě samostatné plochy (levé a pravé VK) - segmentové (levé i pravé VK ze dvou částí, obdoba vnějších a vnitřních křidélek – od určité rychlosti pouze vnitřní segmenty)
- plovoucí (viz plovoucí stabilizátor) - sdružené výškové a směrové kormidlo (viz sdružené OP) 3. Konstrukce:
- jednonosníkové s pomocným nosníkem (uchycení odlehčovací či vyvažovací klapky - malé sportovní letouny)
- dvounosníkové (větší dopravní letouny – viz schéma STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - II) - nosná skříň s hustým žebrováním (velké dopravní letouny) - integrální konstrukce (plovoucí VK nadzvukových voj. Letounů)
Segmentová konstrukce výškového kormidla letounu DC-10 (hydraulické válce, tlumiče)
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - XII Konstrukce výškového kormidla letounu L-1011
Třínosníková konstrukce výškového kormidla se sendvičovým potahem Vysoká tuhost panelů umožní snížit počet žeber
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - XIII Směrové kormidlo Obdoba levé (pravé) části děleného výškového kormidla uchyceného k horizontálním stabilizátoru: 1. jednonosníkové nosníkové konstrukce (malé sport letouny) → …
→ poloskořepiny s nosnou skříní, vícenosník. panel. konstrukce (velké doprav. letouny) 2. segmentování: - horizontální (snížení deformací kýlové plochy při větších rychlostech) - vertikální – dvojité kormidlo (zvýšení aerodynamické účinnost – efektivnější zakřivení, větší výchylky kormidla pro odtržení ,… složitější ovládání)
směrové kormidlo letounu L-1011
čtyřsegmentové směrové kormidlo letounu DC-10
STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - XIV Flutter kormidel Těžiště kormidla za osou otáčení:
→ setrvačná síla Sk od impulzu (poryv,…) vychyluje kormidlo I→ aerodynamická síla vychýleného kormidla Yk → moment k elastické osa MA → torzní deformace nosné plochy s elastickým momentem Me proti MA … kmitavý pohyb (amplitudy I a II):
I kýlo
II
II
IIIr odle
těžiště kormidla
Sk Yk
-M
ME
MA
M=0
+M
Sk
Kritická rychlost flutteru VF rychlost letu při které se konstrukce rozkmitá se netlumenou (konstantní amplitudou) (harmonické kmitání) …teoretická hranice pro posuzování flutteru Požadavek leteckých předpisů: VF > k·VD (k>1) … kritická rychlost flutteru mimi max. návrhovou rychlost (obálka násobků) Proti flutteru působí (zvýšení VF): 1) 2) 3) 4)
tuhost konstrukce nosné plochy tuhost řízení (torzní tuhost uchycení kormidla) minimální vůle v řízení (vymezení mrtvých chodů) snížení vzdálenosti těžiště kormidla za osou otáčení
Prostředky používané pro oddálení flutteru: 1) hmotové vyvažování kormidel 2) hydraulické tlumiče
