Утка (аэродинамическая схема)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Rutan Model 61 Long-EZ. Пример самолёта, построенного по аэродинамической схеме «утка».

«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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

«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[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

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

Примечания[править | править вики-текст]