Varför kan inte planen endast använda flikar i svansdelen istället för stabilisatorer?

5

Jag föreställer mig att planet bara har fyra klaffar i ryggen (en på toppen, botten, vänster och höger), liknar ailerons men längre och smalare. De kan öppna från flygkroppen för att rätta planetens käke eller vinkel. Jag förutspår att detta skulle öka effektiviteten i planet eftersom det inte finns något drag från horisontella och vertikala stabilisatorer.

Kan denna design fungera?

    
uppsättning Ewen W. 06.04.2015 03:00

2 svar

10

Din fråga är delvis täckt här om varför den vertikala stabilisatorn är viktig. Empennage (svansytorna) på konventionella plan ger både passiv och aktiv stabilitet. Liksom fjädrarna på en pil (vilket är var ordet empennage kommer ifrån), hjälper de flygplanet att förbli spetsigt i flygriktningen samt att ge aktiva kontrollytor. Kostnaden för att tillhandahålla stabilitet läggs i vikt och dra, men om ytorna avlägsnas måste stabilitetsaspekten tillhandahållas manuellt eller alternativt. Det här är hur okonventionella flygplan som B-2-flygeln, eller till och med moderna flygplan , kan flyga.

Så, ja, vi kan flyga flygplan utan konventionella svansytor. Vissa designers som Burt Rutan har skapat okonventionella mönster för allmän luftfart. Emellertid kommer konstruktionsändringar också att ha nackdelar. Åtminstone beter sig dessa mönster annorlunda än konventionella plan, vilket kräver särskild uppmärksamhet. Det märkliga utseendet är också orsaken till att vissa piloter misstänker dem.

Om planet kommer att vara instabil utan datorstyrning, introducerar säkerhetsproblem . I militära flygplan kan piloter spruta ut när problem uppstår . Men till skillnad från moderna kommersiella flygplan kan piloten inte helt enkelt ta över kontrollen om datorerna misslyckas.

Det finns också en aerodynamisk fråga med vad du föreslår. Konventionella kontrollytor avböjer hela ytan, så luften fortsätter att flöda förbi båda sidor. Om du bara deflekterar ena sidan av ytan flyter emellertid endast luften över ytterytan. Detta fungerar som en spoiler och skapar extra drag. Trots att denna dragkraft kommer att styra planet, är det inte lika effektivt som att flytta en kontrollyta. Som Peter Kämpf påpekade är det mycket mer möjligt att öka effektiviteten hos de befintliga ytorna än att eliminera dem.

Moderna flyglinjer utgör en kompromiss mellan effektivitet och säkerhet baserat på nuvarande tillgänglig teknik. Även om alternativa mönster har föreslagits skapar dessa konfigurationer sina egna unika problem.

    
svaret ges 06.04.2015 05:01
4

Först och låt mig förtydliga: Du föreslår fyra rörliga ytor som sträcker sig efter behov (jag antar att det är vad du menar med "öppen från flygkroppen") från flygkroppen?

Ja, teoretiskt kan det fungera, men flikarna måste vara lika stora som de ytor de är avsedda att ersätta och måste vara ute i luftströmmen hela tiden. Det skulle se anmärkningsvärt ut som vad vi för närvarande har, så några hopp om att dra ner drastiskt är ogrundade.

Nu finns det ett scenario där dragbesparingar på flikarna är möjliga. Svansytorna fungerar inte vid sin maximala eller till och med optimala lyft (optimal betydelse vid sin bästa lyft- och dragförhållande) större delen av tiden, så förlängningsgraden kan vara mindre och mindre yta exponeras. Men vart lagrar du hela kvarvarande delen av klaffen? Nu behöver du göra skrovet så mycket större, så du förlorar i fuselage dra vad du får i svansområdet dra. Lägg till detta i kinematikens vikt för att flytta flikarna, och den konventionella designen ser allt mer attraktiv ut.

Som @fooot har påpekat behöver detta scenario datorstyrning och tillagda säkerhetsskikt som sekundära medel för flikrörelse om de primära manöverorganen misslyckas.

Om inget asymmetriskt tryckkraft är möjligt, tidigare design har redan föreslagit att göra bort hela vertikal svansen och ersätta den med en liten, datorstyrd fin vid näsan, vilket ger betydande vikt och dragbesparingar.

Flygplandesigners har ständigt försökt att minska svansytorna till det minsta som de kan komma undan med. Vänligen titta på bilden av An-70 nedan noggrant: Den horisontella svansen har slatsar som öppnar framåt och uppåt, så svansytan kan producera mer fördjupning när flikar förlängs. Det här är ett knep för att minska svansytan, som inte behöver producera mycket fördjupning under större delen av flygningen, på bekostnad av mer drag med flikar utsträckta och mer rörliga delar.

    
svaret ges 06.04.2015 09:04