АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РУЛЕЙ И ОПЕРЕНИЯ

Вертикальные и горизонтальные оперения служат для устойчивости и управляемости ЛА. Если аппарат находится в установившемся горизонтальном полете, у него должны быть уравновешены силы, действующие на аппарат и моменты сил. Для устойчивого аппарата характерна такая зависимость момента от угла атаки.

Угол атаки, при котором ,называется балансировочным углом атаки.

Если под действием случайного воздействия возрастает, то возникнет отрицательный пикирующий момент и уменьшается. И наоборот, если уменьшается, то возникнет положительный пикирующий момент и возрастает.

Горизонтальное оперение состоит из неподвижного стабилизатора и руля высоты.

Также существует цельноповоротное горизонтальное оперение.

Вертикальное оперение: неподвижный киль и подвижная часть – руль направления.

Для повышения устойчивости может быть два киля, а также дополнительный киль в нижнюю часть фюзеляжа. Для облегчения управления на горизонтальное оперение и вертикальное оперение могут устанавливаться специальные приспособления: триммеры и сервокомпенсаторы.

По форме горизонтальное оперение может быть:

Эллиптическое

Прямоугольное

Треугольное

Стреловидное

Выбирая параметры оперения, стремятся к тому, чтобы волновой кризис на оперении возникал позже, чем на крыле. Это необходимо для обеспечения устойчивости и управляемости самолета в области закритических скоростей. Поэтому угол стреловидности оперения больше чем угол стреловидности у крыла. А также относительная толщина обычно меньше чем у крыла.

Оперение выполняют из симметричных профилей.

Относительная эффективность оперения характеризуют с помощью производных:

.

Подъемная сила создается как за счет угла атаки, так и из-за отклонения руля высоты, то можно записать:

Обычно это выражение пишут в виде:

Для звуковых самолетов:

В случает стреловидного ГО

стреловидность горизонтального оперения по 0.25 хорды.

- угол стреловидности руля высоты по оси вращения.

С ростом скоростей полета эффективность оперения падает и при сверхзвуковых скоростях эффективность оперения:

На трансзвуковых скоростях отклонение руля высоты вызывает перераспределения давления только на руле высоты. Это приводит к резкому уменьшению управляющего эффекта. Кроме того, в трансзвуковой области при возникновении на профиле скачков уплотнения возникает явление отрыва пограничного слоя, и руль оказывается в срывной области в некотором диапазоне углов отклонения.

Для сверхзвуковых скоростей широкое применение находит цельноповоротное оперение.