«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.
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.
Самый первый аэроплан «Флайер-1» использовал схему «утка».
Административный самолет Beechcraft Starship
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
Большинство зенитных ракет ближней и малой дальности используют схему «утка»
См. также
Примечания
- ↑ Планер аэродинамической схемы "Утка". avianorma.ru. Проверено 6 января 2016.
- ↑ 14.02.11 Экс-глава разведки ВВС США призвал «пристально наблюдать» за J-20 — Военный паритет
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.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .