Схема утка самолет – Утка (аэродинамическая схема) — это… Что такое Утка (аэродинамическая схема)?

Утка (аэродинамическая схема) — WiKi

Преимущества

Классическая аэродинамическая схема летательных аппаратов имеет недостаток, называемый «потерями на балансировку»[1]. Горизонтальное оперение создаёт отрицательную подъёмную силу, то есть в горизонтальном полете для создания угла атаки несущего крыла стабилизатор опускает хвостовую часть ЛА. При этом подъёмная сила ЛА уменьшается на величину опускающей силы горизонтального оперения. Это явление называется потеря на балансировку.

В схеме «утка» управление углом атаки осуществляется без потерь подъемной силы на балансировку. Для создания выгодного угла атаки крыла оперение поднимает переднюю часть самолёта, подъёмные силы крыла и оперения складываются, направлены в одном направлении. Поэтому самолеты, сделанные по этой схеме, имеют важное преимущество — меньшую нагрузку на единицу площади крыла. Площадь плоскости стабилизатора является тоже несущей. Ещё одним важным преимуществом схемы «утка» является почти полное отсутствие сваливания, то есть войти в неуправляемый плоский штопор самолет практически не может. Это объясняется тем, что при потере скорости или большом угле атаки срыв воздушного потока происходит прежде на переднем горизонтальном оперении (ПГО), и самолет слегка опускает нос («клюёт»), тем самым предотвращая срыв потока на основном крыле и переводя ЛА в режим управляемого пикирования.

Схема «утка» обеспечивает управление по тангажу без потерь подъёмной силы на балансировку. Поэтому ЛА, построенные по этой схеме, имеют лучшие характеристики грузоподъёмности на единицу площади крыла и маневренности по тангажу. Указанные свойства аэродинамической схемы позволяют рассчитывать на получение более высоких несущих свойств и более высокого аэродинамического качества самолёта.

Недостатки

Самолёты, построенные по аэродинамической схеме «утка», имеют тенденцию, которая в одном случае является достоинством, а в другом — серьёзным недостатком, которая называется «тенденция к клевку». «Клевок» наблюдается на больших углах атаки ПГО, близких к критическим. Из-за скоса потока за ПГО угол атаки на крыле меньше, чем на ПГО. В результате по мере увеличения угла атаки срыв потока начинается сначала на ПГО. Это резко уменьшает подъёмную силу на ПГО, что сопровождается самопроизвольным опусканием носа самолёта — «клевком», который на высоте препятствует сваливанию, но очень опасен при взлёте и посадке. С применением электродистанционной системы управления (ЭДСУ) все положения ПГО на разных режимах полёта, приводящие к «клевку», ограничиваются компьютером, вне зависимости от управляющих воздействий пилота на органы управления ЛА.

Существует мнение, что расположенное спереди ПГО способствует увеличению эффективной площади рассеяния (ЭПР) самолёта, а потому считается нежелательным для истребителей пятого поколения (например, американский F-22 Raptor и российские Су-57 использует поворотные части наплывов крыла в качестве ПГО), выполненных с соблюдением технологий радиолокационной малозаметности[2]. Однако, указанные самолёты имеют хвостовое горизонтальное оперение большей площади, которое в зависимости от своего положения также увеличивает ЭПР. Поэтому, ЛА с передним или задним горизонтальным оперением будет одинаково проигрывать в ЭПР ЛА без горизонтального оперения (летающее крыло, бесхвостка).

Также пилоты, привыкшие летать на самолётах с классической аэродинамической схемой, при полётах на «утке» жалуются на ограничение обзора, создаваемого ПГО. Устранить этот недостаток можно на стадии проектирования ЛА переносом ПГО из зоны обзора (например за кабину пилота, как на «Рафалях», «Миражах», «Еврофайтерах», «Саабах» и других летательных аппаратах).

Похожие схемы

«Бесхвостка с ПГО» — схема, в которой переднее оперение используется не для управления по тангажу, а для улучшения взлётно-посадочных характеристик или балансировки на сверхзвуковых скоростях (Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale, Ту-144 и North American XB-70 Valkyrie).

Биплан-тандем — «утка» с близкорасположенным передним крылом — схема, в которой основное крыло расположено в зоне скоса потока от переднего горизонтального оперения (ПГО). По такой схеме сбалансированы Saab JAS 39 Gripen и МиГ 1.44.

Также различные разновидности схемы «утка» используются для многих управляемых ракет.

См. также

Примечания

Литература

  • Летные испытания самолетов : Учеб. для вузов по направлению «Авиа- и ракетостроение» / К. К. Васильченко, В. А. Леонов, И. М. Пашковский, Б. К. Поплавский. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 1996. — 719 с. — ISBN 5-217-02574-3.

ru-wiki.org

Утка (аэродинамическая схема) — это… Что такое Утка (аэродинамическая схема)?

Rutan Model 61 Long-EZ. Пример самолёта построенного по аэродинамической схеме «утка».

«Утка» — аэродинамическая схема, при которой у летательного аппарата (ЛА) органы продольного управления расположены впереди крыла. Названа так, потому что один из первых самолёты, сделанных по этой схеме — «14-бис» Сантос-Дюмона — напомнил очевидцам утку: вынесенные вперед плоскости управления без хвоста сзади.

Преимущества

Классическая аэродинамическая схема ЛА имеет недостаток, называемый «потерями на балансировку». Это означает, что подьемная сила горизонтального оперения (ГО) на ЛА с классической схемой направлена вниз. Следовательно, крылу приходится создавать дополнительную подьемную силу (по сути, подьемная сила ГО складывается с весом ЛА).

Схема «утка» обеспечивает управление по тангажу без потерь подъемной силы на балансировку, т.к. подъемная сила ПГО совпадает по направлению с подъемной силой основного крыла. Поэтому ЛА, построенные по этой схеме, имеют лучшие характеристики грузоподьемности на единицу площади крыла.

Тем не менее, «утки» практически не используются в чистом виде из-за присущих им серьёзных недостатков.

Недостатки

Самолеты, построенные по аэродинамической схеме «Утка» имеют серьёзный недостаток, который называется «тенденция к клевку». «Клевок» наблюдается на больших углах атаки, близким к критическому. Из-за скоса потока за передним горизонтальным оперением (ПГО) угол атаки на крыле меньше, чем на ПГО. В результате по мере увеличения угла атаки срыв потока начинается сначала на ПГО. Это уменьшает подъемную силу на ПГО, что сопровождается самопроизвольным опусканием носа самолета — «клевком», — особенно опасным на взлете и посадке.

Пилоты, обученные летать на самолетах с классической аэродинамической схемой, при полетах на «утке» жалуются на ограничение обзора, создаваемого ПГО.

Также расположенное спереди подвижное горизонтальное оперение способствует увеличению эффективной площади рассеяния (ЭПР) самолета, а потому считается нежелательным для истребителей пятого поколения (примеры: американский F-22 Raptor и российский ПАК ФА) и разрабатываемого перспективного дальнего бомбардировщика (ПАК ДА), выполненных с соблюдением технологий радиолокационной малозаметности[1].

Похожие схемы

«Бесхвостка с ПГО» — схема, в которой переднее оперение используется не для управления по тангажу, а для улучшения взлётно-посадочных характеристик или балансировки на сверхзвуковых скоростях (Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale, Ту-144 и North American XB-70 Valkyrie).

Биплан-тандем — «утка» с близкорасположенным передним крылом — схема, в которой основное крыло расположено в зоне скоса потока от переднего горизонтального оперения (ПГО). По такой схеме сбалансированы Saab JAS 39 Gripen и МиГ 1.44.

Также различные разновидности схемы «утка» используются для многих управляемых ракет.

  • Самый первый аэроплан «Флайер-1» использовал схему «утка».

  • Схема «утка» применяется и в малой авиации (Pterodactyl Ascender II+2)

  • Saab 37 Viggen. Первый в мире серийный военный реактивный самолёт с передним горизонтальным оперением

Литература

  • Лётные испытания самолётов, Москва, Машиностроение, 1996 (К. К. Васильченко, В. А. Леонов, И. М. Пашковский, Б. К. Поплавский)

См. также

dic.academic.ru

Утка (аэродинамическая схема) — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии


«Утка» — аэродинамическая схема, при которой у летательного аппарата (ЛА) органы продольного управления по тангажу (горизонтальное оперение) расположены впереди центра тяжести ЛА (крыла). Названа так, потому что один из первых самолётов, сделанных по этой схеме — «14-бис» Сантос-Дюмона — напомнил очевидцам утку: вынесенные вперёд плоскости управления без хвоста сзади.

Преимущества

Классическая аэродинамическая схема летных аппаратов имеет недостаток, называемый «потерями на балансировку».[1]  Горизонтальное оперение (стабилизатор) в нормальной аэродинамической схеме имеет отрицательную подъемную силу, то есть в горизонтальном полете для создания положительного угла атаки несущего крыла стабилизатор как бы опускает хвостовую часть самолета вниз. При этом положительная подъёмная сила крыла уменьшается на величину отрицательной подъёмной силы горизонтального стабилизатора. В авиации это называется потеря на «балансировку». В схеме «утка» управление по тангажу осуществляется без потерь подъемной силы на балансировку. Здесь все происходит наоборот, для создания выгодного угла атаки крыла стабилизатор как бы поднимает переднюю часть самолета, при этом подъёмные силы складываются, так как направлены в одном направлении. Поэтому самолеты, сделанные по этой схеме имеют важное преимущество — меньшую нагрузку на единицу площади крыла. Площадь плоскости стабилизатора является тоже несущей. Еще одним важным преимуществом схемы «Утка» является почти полное отсутствие сваливания, то есть войти в неуправляемый плоский штопор самолет практически не может. Это объясняется тем, что при потере скорости или большом угле атаки срыв воздушного потока происходит прежде на переднем горизонтальном оперении (ПГО), и самолет слегка опускает нос «клюёт», тем самым предотвращая срыв потока, на основном крыле и переводя ЛА в режим управляемого пикирования.

Схема «утка» обеспечивает управление по тангажу без потерь подъёмной силы на балансировку. Поэтому ЛА, построенные по этой схеме, имеют лучшие характеристики грузоподъёмности на единицу площади крыла и маневренности по тангажу. Указанные свойства аэродинамической схемы позволяют рассчитывать на получение более высоких несущих свойств и более высокого 

аэродинамического качества самолёта.

Недостатки

Самолёты, построенные по аэродинамической схеме «утка», имеют тенденцию которая в одном случае является достоинством, а в другом серьёзным недостатком, которая называется «тенденция к клевку». «Клевок» наблюдается на больших углах атаки ПГО, близких к критическим. Из-за скоса потока за ПГО угол атаки на крыле меньше, чем на ПГО. В результате по мере увеличения угла атаки срыв потока начинается сначала на ПГО. Это резко уменьшает подъёмную силу на ПГО, что сопровождается самопроизвольным опусканием носа самолёта — «клевком», который на высоте препятствует сваливанию, но очень опасен при взлёте и посадке. С применением ЭДСУ все положения ПГО на разных режимах полёта, приводящие к «клевку», ограничиваются компьютером, вне зависимости от управляющих воздействий пилота на органы управления ЛА.

Существует мнение, что расположенное спереди ПГО способствует увеличению эффективной площади рассеяния (ЭПР) самолёта, а потому считается нежелательным для истребителей пятого поколения (напр., американский F-22 Raptor и российские ПАК ФА использует поворотные части наплывов крыла в качестве ПГО), выполненных с соблюдением технологий радиолокационной малозаметности[2]. Однако, указанные самолёты имеют хвостовое горизонтальное оперение большей площади, которое в зависимости от своего положения также увеличивает ЭПР. Поэтому, ЛА с передним или задним горизонтальным оперением будет одинаково проигрывать в ЭПР ЛА без горизонтального оперения (летающее крыло, бесхвостка).

Также пилоты, привыкшие летать на самолётах с классической аэродинамической схемой, при полётах на «утке» жалуются на ограничение обзора, создаваемого ПГО. Устранить этот недостаток можно на стадии проектирования ЛА переносом ПГО из зоны обзора (например за кабину пилота, как на «Рафалях», «Миражах», «Еврофайтерах», «Саабах» и др. ЛА).

Похожие схемы

«Бесхвостка с ПГО» — схема, в которой переднее оперение используется не для управления по тангажу, а для улучшения взлётно-посадочных характеристик или балансировки на сверхзвуковых скоростях (Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale, Ту-144 и North American XB-70 Valkyrie).

Биплан-тандем — «утка» с близкорасположенным передним крылом — схема, в которой основное крыло расположено в зоне скоса потока от переднего горизонтального оперения (ПГО). По такой схеме сбалансированы Saab JAS 39 Gripen и МиГ 1.44.

Также различные разновидности схемы «утка» используются для многих управляемых ракет.

  • Wrightflyer.jpg

    Самый первый аэроплан «Флайер-1» использовал схему «утка».

  • Swedish JAS-39 Gripen landing.jpg

  • PterodactylAscenderII-B202.jpg

    Схема «утка» применяется и в малой авиации (Pterodactyl Ascender II+2)

  • Saab JA37 37447 Swedish Air Force Marcel van Leeuwen.jpg

    Saab 37 Viggen. Первый в мире серийный военный реактивный самолёт с передним горизонтальным оперением

См. также

Напишите отзыв о статье «Утка (аэродинамическая схема)»

Литература

  • Лётные испытания самолётов, Москва, Машиностроение, 1996 (К. К. Васильченко, В. А. Леонов, И. М. Пашковский, Б. К. Поплавский)

Примечания

  1. [avianorma.ru/glider-duck.html Планер аэродинамической схемы «Утка»]. avianorma.ru. Проверено 6 января 2016.
  2. [www.militaryparitet.com/perevodnie/data/ic_perevodnie/1356/ 14.02.11 Экс-глава разведки ВВС США призвал «пристально наблюдать» за J-20 — Военный паритет]

Отрывок, характеризующий Утка (аэродинамическая схема)

Лошадей подали. Денисов рассердился на казака за то, что подпруги были слабы, и, разбранив его, сел. Петя взялся за стремя. Лошадь, по привычке, хотела куснуть его за ногу, но Петя, не чувствуя своей тяжести, быстро вскочил в седло и, оглядываясь на тронувшихся сзади в темноте гусар, подъехал к Денисову.
– Василий Федорович, вы мне поручите что нибудь? Пожалуйста… ради бога… – сказал он. Денисов, казалось, забыл про существование Пети. Он оглянулся на него.
– Об одном тебя пг’ошу, – сказал он строго, – слушаться меня и никуда не соваться.
Во все время переезда Денисов ни слова не говорил больше с Петей и ехал молча. Когда подъехали к опушке леса, в поле заметно уже стало светлеть. Денисов поговорил что то шепотом с эсаулом, и казаки стали проезжать мимо Пети и Денисова. Когда они все проехали, Денисов тронул свою лошадь и поехал под гору. Садясь на зады и скользя, лошади спускались с своими седоками в лощину. Петя ехал рядом с Денисовым. Дрожь во всем его теле все усиливалась. Становилось все светлее и светлее, только туман скрывал отдаленные предметы. Съехав вниз и оглянувшись назад, Денисов кивнул головой казаку, стоявшему подле него.
– Сигнал! – проговорил он.
Казак поднял руку, раздался выстрел. И в то же мгновение послышался топот впереди поскакавших лошадей, крики с разных сторон и еще выстрелы.
В то же мгновение, как раздались первые звуки топота и крика, Петя, ударив свою лошадь и выпустив поводья, не слушая Денисова, кричавшего на него, поскакал вперед. Пете показалось, что вдруг совершенно, как середь дня, ярко рассвело в ту минуту, как послышался выстрел. Он подскакал к мосту. Впереди по дороге скакали казаки. На мосту он столкнулся с отставшим казаком и поскакал дальше. Впереди какие то люди, – должно быть, это были французы, – бежали с правой стороны дороги на левую. Один упал в грязь под ногами Петиной лошади.
У одной избы столпились казаки, что то делая. Из середины толпы послышался страшный крик. Петя подскакал к этой толпе, и первое, что он увидал, было бледное, с трясущейся нижней челюстью лицо француза, державшегося за древко направленной на него пики.
– Ура!.. Ребята… наши… – прокричал Петя и, дав поводья разгорячившейся лошади, поскакал вперед по улице.
Впереди слышны были выстрелы. Казаки, гусары и русские оборванные пленные, бежавшие с обеих сторон дороги, все громко и нескладно кричали что то. Молодцеватый, без шапки, с красным нахмуренным лицом, француз в синей шинели отбивался штыком от гусаров. Когда Петя подскакал, француз уже упал. Опять опоздал, мелькнуло в голове Пети, и он поскакал туда, откуда слышались частые выстрелы. Выстрелы раздавались на дворе того барского дома, на котором он был вчера ночью с Долоховым. Французы засели там за плетнем в густом, заросшем кустами саду и стреляли по казакам, столпившимся у ворот. Подъезжая к воротам, Петя в пороховом дыму увидал Долохова с бледным, зеленоватым лицом, кричавшего что то людям. «В объезд! Пехоту подождать!» – кричал он, в то время как Петя подъехал к нему.
– Подождать?.. Ураааа!.. – закричал Петя и, не медля ни одной минуты, поскакал к тому месту, откуда слышались выстрелы и где гуще был пороховой дым. Послышался залп, провизжали пустые и во что то шлепнувшие пули. Казаки и Долохов вскакали вслед за Петей в ворота дома. Французы в колеблющемся густом дыме одни бросали оружие и выбегали из кустов навстречу казакам, другие бежали под гору к пруду. Петя скакал на своей лошади вдоль по барскому двору и, вместо того чтобы держать поводья, странно и быстро махал обеими руками и все дальше и дальше сбивался с седла на одну сторону. Лошадь, набежав на тлевший в утреннем свето костер, уперлась, и Петя тяжело упал на мокрую землю. Казаки видели, как быстро задергались его руки и ноги, несмотря на то, что голова его не шевелилась. Пуля пробила ему голову.
Переговоривши с старшим французским офицером, который вышел к нему из за дома с платком на шпаге и объявил, что они сдаются, Долохов слез с лошади и подошел к неподвижно, с раскинутыми руками, лежавшему Пете.
– Готов, – сказал он, нахмурившись, и пошел в ворота навстречу ехавшему к нему Денисову.
– Убит?! – вскрикнул Денисов, увидав еще издалека то знакомое ему, несомненно безжизненное положение, в котором лежало тело Пети.
– Готов, – повторил Долохов, как будто выговаривание этого слова доставляло ему удовольствие, и быстро пошел к пленным, которых окружили спешившиеся казаки. – Брать не будем! – крикнул он Денисову.
Денисов не отвечал; он подъехал к Пете, слез с лошади и дрожащими руками повернул к себе запачканное кровью и грязью, уже побледневшее лицо Пети.
«Я привык что нибудь сладкое. Отличный изюм, берите весь», – вспомнилось ему. И казаки с удивлением оглянулись на звуки, похожие на собачий лай, с которыми Денисов быстро отвернулся, подошел к плетню и схватился за него.
В числе отбитых Денисовым и Долоховым русских пленных был Пьер Безухов.

О той партии пленных, в которой был Пьер, во время всего своего движения от Москвы, не было от французского начальства никакого нового распоряжения. Партия эта 22 го октября находилась уже не с теми войсками и обозами, с которыми она вышла из Москвы. Половина обоза с сухарями, который шел за ними первые переходы, была отбита казаками, другая половина уехала вперед; пеших кавалеристов, которые шли впереди, не было ни одного больше; они все исчезли. Артиллерия, которая первые переходы виднелась впереди, заменилась теперь огромным обозом маршала Жюно, конвоируемого вестфальцами. Сзади пленных ехал обоз кавалерийских вещей.

От Вязьмы французские войска, прежде шедшие тремя колоннами, шли теперь одной кучей. Те признаки беспорядка, которые заметил Пьер на первом привале из Москвы, теперь дошли до последней степени.

wiki-org.ru

Самолет схемы утка

Изобретение относится к самолетам с передним горизонтальным оперением. Самолет схемы «утка» включает крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение (ПГО). Самолет имеет равномерную загруженность крыла и ПГО на единицу площади, при отношении расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд каждого из планов, равном 1,2. Изобретение направлено на уменьшение размеров самолета. 1 ил.

 

Изобретение относится к самолетам с передним горизонтальным оперением, преимущественно к сверхлегким, спортивным.

Известен самолет схемы «утка», включающий крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение [1].

Известен самолет схемы «утка», включающий крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение [2].

У самолета схемы «утка» [2] загруженность переднего горизонтального оперения (ПГО) на единицу площади существенно меньше, чем у крыла. Такое положение является следствием того, что отношение расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд этих планов составляет всего 0,7. Поскольку несущая площадь ПГО используется неэффективно, требуется увеличение размеров площади крыла и переднего горизонтального оперения, что увеличивает размеры самолета.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является уменьшение размеров самолета.

Поставленная задача решается за счет того, что согласно изобретению в самолете схемы «утка», включающем крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение (ПГО), имеется равномерная загруженность крыла и ПГО на единицу площади, обеспечиваемая при отношении расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд каждого из планов, равном 1,2.

Такое выполнение конструкции самолета позволяет уменьшить его размеры.

Изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемым чертежом.

На фиг. 1 изображено сечение бипланного переднего горизонтального оперения самолета схемы «утка» по плоскости, параллельной базовой плоскости самолета, выполненного согласно изобретению.

Устройство «Самолет схемы «утка» включает крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение, состоящее из нижнего плана и верхнего плана. При этом удельная нагрузка ПГО равна удельной нагрузке крыла и составляет, например, 550 ньютонов на 2.2 квадратный метр. То есть имеется равномерная загруженность крыла и ПГО на единицу площади.

На фиг. 1 величина хорды нижнего плана 1 ПГО обозначена литерой bн, а величина хорды верхнего плана 2 — литерой bв. Расстояние между верхним 2 и нижним 1 планами обозначено буквой h.

Хорда bн нижнего плана 1 равна хорде bв верхнего плана 2 и составляет, например, 300 мм. Расстояние h между планами 1 и 2 равно, например, 360 мм. При этом отношение расстояния h к среднему арифметическому величин хорд планов составляет 1,2.

Величина указанного отношения обеспечивает равномерную загруженность крыла и ПГО для сверхлегких спортивных самолетов. Это следует из следующих обстоятельств.

Уменьшение величины h приводит с одной стороны к смещению назад фокуса самолета, что положительно до тех пор, пока загруженность ПГО не сравняется с загруженностью крыла. С другой стороны уменьшение величины h сопровождается увеличением индуктивного сопротивления ПГО, что, безусловно, отрицательно. В связи с этим, явным образом невозможно определить, какую именно величину расстояния между планами ПГО следует выбирать. При этом надо иметь в виду, что с точки зрения уменьшения суммарной площади крыла и ПГО и, следовательно, размеров самолета должно выполняться условие равномерной загруженности крыла и ПГО на единицу площади.

При одинаковой, или почти одинаковой загруженности крыла и ПГО выполняется условие превышения на три градуса критического угла атаки крыла над критическим углом атаки ПГО в их посадочной конфигурации. Это условие является обязательным для предотвращения «клевка» — резкого опускания носа самолета из-за срыва потока на ПГО. При этом незначительная разница загруженности возможна как в пользу ПГО, так и крыла.

Величина вышеприведенного соотношения выявлена посредством аналитических исследований и проверки их результатов посредством летных испытаний модели самолета, на которой имелась возможность изменять расстояние между планами ПГО.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент RU 2256587 С1, опубликован 20.07.2005.

2. Патент RU 2000251 С, опубликован 07.09.93. ПРОТОТИП.

Самолет схемы «утка», включающий крыло, фюзеляж, двигательную установку, шасси, вертикальное оперение и бипланное переднее горизонтальное оперение (ПГО), отличающийся тем, что в нем имеется равномерная загруженность крыла и ПГО на единицу площади, обеспечиваемая при отношении расстояния между планами ПГО к среднему арифметическому величин хорд каждого из планов, равном 1,2.

www.findpatent.ru

Аэродинамическая схема «утка»

Как избежать потерь на балансировку? Ответ прост: аэродинамическая компоновка статически устойчивого самолёта должна исключать балансировку с отрицательной подъёмной силой на горизонтальном оперении. В принципе, добиться этого можно и на классической схеме, но наиболее простым решением является компоновка самолёта по схеме «утка», которая обеспечивает управление по тангажу без потерь подъемной силы на балансировку (рис. 3). Тем не менее, «утки» практически не используются в транспортной авиации, и, кстати, совершенно справедливо. Объясним, почему.

Как показывает теория и практика, самолёты схемы «утка» имеют один серьёзный недостаток – малый диапазон лётных скоростей. Схема «утка» выбирается для самолёта, который должен иметь более высокую скорость полёта по сравнению с самолётом, скомпонованным по классической схеме, при условии, что мощности силовых установок этих самолётов равны. Данный эффект достигается за счёт того, что на «утке» удаётся до предела снизить сопротивление трения воздуха за счёт уменьшения площади омываемой поверхности самолёта.

С другой стороны, на посадке «утка» не реализует максимальный коэффициент подъёмной силы своего крыла. Это объясняется тем, что по сравнению с классической аэродинамической схемой при одинаковых межфокусных расстояниях крыла и ГО, относительной площади ГО, а также при равных абсолютных значениях запасов продольной статической устойчивости, схема «утка» имеет меньшее балансировочное плечо ПГО. Именно это обстоятельство не позволяет «утке» конкурировать с классической аэродинамической схемой на взлётно-посадочных режимах.

Решить эту проблему можно одним способом: увеличить максимальный коэффициент подъёмной силы ПГО ( ) до значений, обеспечивающих балансировку «утки» на посадочных скоростях классических самолётов. Современная аэродинамика уже дала «уткам» высоконесущие профили со значениями Суmax=2, что позволило создать ПГО с . Но, несмотря на это, все современные «утки» имеют более высокие посадочные скорости по сравнению с классическими компоновками.

Срывные характеристики «уток» также не выдерживают критики. При заходе на посадку в условиях высокой термической активности, турбулентности или сдвига ветра ПГО, обеспечивающее балансировку на максимальном допустимом Су самолёта, может иметь . В этих условиях, при внезапном увеличении угла атаки самолёта, ПГО выйдет на закритическое обтекание, что приведёт к падению его подъёмной силы, и угол атаки самолёта начнёт уменьшаться. Возникающий при этом глубокий срыв потока с ПГО вводит самолёт в режим резкого неуправляемого клевка, что в большинстве случаев приводит к катастрофе. Такое поведение «уток» на критических углах атаки не позволяет использовать эту аэродинамическую схему в сверхлёгкой и транспортной авиации.

Похожие статьи:

poznayka.org

МиГ-8 Утка Фото. Характеристики. Скорость. Вес

В феврале 1945 г. в ОКБ-155 была начата работа над экспериментальным самолетом МиГ-8. В пояснительной записке к аванпроекту конструкторы А.И. Микоян и М.И. Гуревич обосновали постройку этого самолета следующим образом: «Самолет типа «утка» спроектирован и построен нами как экспериментальный с целью проверки устойчивости и управляемости машин данной схемы в воздухе и проверки работы крыла с большой стреловидностью…» Самолет схемы «утка» имеет горизонтальное оперение впереди, а крыло сзади. Продувки модели в аэродинамической трубе Т-102 ЦАГИ позволяли получить максимальную скорость 240 км/ч.

Самолет МиГ-8 выполнен по схеме «утка» и представлял собой под-косный высокоплан с неубирающимся шасси с носовым колесом (первая носовая стойка на самолетах ОКБ). Высокое расположение крыла и размещение двигателя в хвостовой части фюзеляжа обеспечивали пилоту отличный обзор вперед и в стороны. Носовая часть фюзеляжа заканчивается балкой, на которой установили горизонтальное оперение. Хвостовая часть фюзеляжа переходила в моторный отсек, который заканчивался коком винта. Двигатель М-11Ф мощностью 110 л.с. с двухлопастным деревянным толкающим винтом диаметром 2,35 м полностью закапотирован, кроме пяти головок цилиндров. Топливо размещалось в двух бензобаках, установленных в корневых частях крыла по одному с каждой стороны. Деревянное крыло с полотняной обшивкой имело стреловидность 20°.

Первый полет самолет МиГ-8 совершил 13 августа 1945 г., пилотировал машину летчик-испытатель А.И. Жуков. На первом этапе летных испытаний проверялись устойчивость и управляемость самолета. Для обеспечения большой надежности на самолете были установлены концевые предкрылки с постоянной щелью. По рекомендации ЦАГИ для приведения в соответствие путевой и поперечной устойчивости крылу придали обратное поперечное V в Г, а концевые шайбы развернули на 10° верхними концами внутрь крыла. Затем на заводе кили переставили на середину крыла. 21 февраля 1946 г. доработанный самолет совершил первый полет.

На втором этапе испытаний изучались штопорные характеристики самолета. В процессе испытаний крыло вновь подвергли доработке: были установлены законцовки крыла с большим отрицательным углом поперечного V и сняты предкрылки. Опасения в отношении штопорных свойств самолета не подтвердились. Самолет входил в преднамеренный штопор неохотно и, после того как летчик бросал управление, «выскакивал» из него «как пробка из воды». Программа испытаний была полностью выполнена в мае 1946 г. ОКБ, учитывая хорошие летные данные, предприняло попытку предложить этот самолет Аэрофлоту, однако ничего не получилось. Самолет МиГ-8 использовался в качестве связного и транспортного самолета ОКБ. За все время его эксплуатации не было ни одной аварии или предпосылки к летному происшествию.

Тактико-технические характеристики МиГ-8 Утка

— Первый полёт: 1945
— Начало эксплуатации: 1946
— Всего построено: 1

Экипаж МиГ-8 Утка

— 1 чел.

Вместимость МиГ-8 Утка

— 2 пассажира

Двигатель МиГ-8 Утка

— 1 × звёздообразный М-11
— Тяга (мощность): 1 × 110 л.с
— Запас топлива: 0,14 т

Скорость МиГ-8 Утка

— Максимальная скорость: 220 км/ч

Дальность полёта МиГ-8 Утка

— 500 км

Практический потолок МиГ-8 Утка

— 5200 м

Габаритные размеры МиГ-8 Утка

— Длина: 7 м
— Высота: 2,48 м
— Размах крыла: 9,5 м
— Площадь крыла: 15 м²
— Шасси: трёхопорное неубирающееся с передней стойкой

Вес МиГ-8 Утка

— Масса пустого: 0,746 т
— Снаряжённый вес: 1,09 т
— Максимальная взлётная масса: 1,15 т

 

Фото МиГ-8 Утка

Добавить комментарий

oruzhie.info

Утка (аэродинамическая схема) — Википедия

Rutan Model 61 Long-EZ. Пример самолёта, построенного по аэродинамической схеме «утка».

«Утка» — аэродинамическая схема, при которой у летательного аппарата (ЛА) горизонтальное оперение расположено впереди основного крыла. Названа так, потому что один из первых самолётов, сделанных по этой схеме — «14-бис» Сантос-Дюмона — напомнил очевидцам утку и был прозван canard.

Преимущества

Классическая аэродинамическая схема летательных аппаратов имеет недостаток, называемый «потерями на балансировку»[1]. Горизонтальное оперение создаёт отрицательную подъёмную силу, то есть в горизонтальном полете для создания угла атаки несущего крыла стабилизатор опускает хвостовую часть ЛА. При этом подъёмная сила ЛА уменьшается на величину опускающей силы горизонтального оперения. Это явление называется потеря на балансировку.

В схеме «утка» управление углом атаки осуществляется без потерь подъемной силы на балансировку. Для создания выгодного угла атаки крыла оперение поднимает переднюю часть самолёта, подъёмные силы крыла и оперения складываются, направлены в одном направлении. Поэтому самолеты, сделанные по этой схеме, имеют важное преимущество — меньшую нагрузку на единицу площади крыла. Площадь плоскости стабилизатора является тоже несущей. Ещё одним важным преимуществом схемы «утка» является почти полное отсутствие сваливания, то есть войти в неуправляемый плоский штопор самолет практически не может. Это объясняется тем, что при потере скорости или большом угле атаки срыв воздушного потока происходит прежде на переднем горизонтальном оперении (ПГО), и самолет слегка опускает нос («клюёт»), тем самым предотвращая срыв потока на основном крыле и переводя ЛА в режим управляемого пикирования.

Схема «утка» обеспечивает управление по тангажу без потерь подъёмной силы на балансировку. Поэтому ЛА, построенные по этой схеме, имеют лучшие характеристики грузоподъёмности на единицу площади крыла и маневренности по тангажу. Указанные свойства аэродинамической схемы позволяют рассчитывать на получение более высоких несущих свойств и более высокого аэродинамического качества самолёта.

Видео по теме

Недостатки

Самолёты, построенные по аэродинамической схеме «утка», имеют тенденцию, которая в одном случае является достоинством, а в другом — серьёзным недостатком, которая называется «тенденция к клевку». «Клевок» наблюдается на больших углах атаки ПГО, близких к критическим. Из-за скоса потока за ПГО угол атаки на крыле меньше, чем на ПГО. В результате по мере увеличения угла атаки срыв потока начинается сначала на ПГО. Это резко уменьшает подъёмную силу на ПГО, что сопровождается самопроизвольным опусканием носа самолёта — «клевком», который на высоте препятствует сваливанию, но очень опасен при взлёте и посадке. С применением электродистанционной системы управления (ЭДСУ) все положения ПГО на разных режимах полёта, приводящие к «клевку», ограничиваются компьютером, вне зависимости от управляющих воздействий пилота на органы управления ЛА.

Существует мнение, что расположенное спереди ПГО способствует увеличению эффективной площади рассеяния (ЭПР) самолёта, а потому считается нежелательным для истребителей пятого поколения (например, американский F-22 Raptor и российские Су-57 использует поворотные части наплывов крыла в качестве ПГО), выполненных с соблюдением технологий радиолокационной малозаметности[2]. Однако, указанные самолёты имеют хвостовое горизонтальное оперение большей площади, которое в зависимости от своего положения также увеличивает ЭПР. Поэтому, ЛА с передним или задним горизонтальным оперением будет одинаково проигрывать в ЭПР ЛА без горизонтального оперения (летающее крыло, бесхвостка).

Также пилоты, привыкшие летать на самолётах с классической аэродинамической схемой, при полётах на «утке» жалуются на ограничение обзора, создаваемого ПГО. Устранить этот недостаток можно на стадии проектирования ЛА переносом ПГО из зоны обзора (например за кабину пилота, как на «Рафалях», «Миражах», «Еврофайтерах», «Саабах» и других летательных аппаратах).

Похожие схемы

«Бесхвостка с ПГО» — схема, в которой переднее оперение используется не для управления по тангажу, а для улучшения взлётно-посадочных характеристик или балансировки на сверхзвуковых скоростях (Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale, Ту-144 и North American XB-70 Valkyrie).

Биплан-тандем — «утка» с близкорасположенным передним крылом — схема, в которой основное крыло расположено в зоне скоса потока от переднего горизонтального оперения (ПГО). По такой схеме сбалансированы Saab JAS 39 Gripen и МиГ 1.44.

Также различные разновидности схемы «утка» используются для многих управляемых ракет.

См. также

Примечания

Литература

  • Летные испытания самолетов : Учеб. для вузов по направлению «Авиа- и ракетостроение» / К. К. Васильченко, В. А. Леонов, И. М. Пашковский, Б. К. Поплавский. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 1996. — 719 с. — ISBN 5-217-02574-3.

wikipedia.green

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о