Шарнирный момент. Степень статической устойчивости самолета со "свободным рулем"

Аэродинамическими шарнирными моментами называю? моменты аэродинамических сил, действующих на органы управления относительно их осей вращения.

Шарнирный момент считается положительным, если он стремится отклонить руль (элерон) в положительном направлении.

У самолетов с обратимой системой управления от величины шарнирных моментов зависят усилия, прикладываемые летчиком к рычагам управления. При автоматическом или ручном управлении с рулевым приводом (бустером) шарнирными моментами определяется мощность рулевого привода, отклоняющего органы управления.

Шарнирный момент любого органа управления

Мш = отш5рЬдрА0И7> (10.112)

где тш - коэффициент шарнирного момента; Sp, Ьдр - соответ­ственно площадь и средняя аэродинамическая хорда органа управле­ния; kon - коэффициент торможения потока в области оперения.

У современных скоростных самолетов, имеющих большие раз­меры органов управления и совершающих полет с большими ско­ростными напорами, шарнирные моменты велики. Снизить величину шарнирного момента можно уменьшением коэффициента тш при помощи аэродинамической компенсации. Рассмотрим основные виды аэродинамической компенсации.

Осевая компенсация. При смещении оси вращения назад от передней кромки часть руля, находящаяся перед осью вращения (компенсатор), создает шарнир­ный момент обратного знака. Это приведет к уменьшению суммарного шарнирного момента руля (рис. 10.19, а). Если ось вращения совместить с центром давления руля, шарнирный момент станет равным нулю - наступит полная компенсация. При дальнейшем смещении оси вращения назад наступит перекомпенсация и изме — . интся знак шарнирного момента.

Осевая компенсация наиболее распространена из-за простоты конструктивного выполнения и хороших аэродинамических характеристик, однако осложняется тем, что положение центра давления руля зависит от числа М полета.

Внутренняя компенсация близка по идее к осевой и чаще применяется иа эле­ронах (см. рис. ‘10.19, б). Шарнирный момент уменьшается благодаря моменту сил, действующих на компенсатор, расположенный в полости с узкими щелями внутри крыла (оперения). Верхняя часть полости герметически отделена от нижней гибкой диафрагмой. Компенсатор воздушным потоком не обтекается, а находится под дей­ствием разности давлений, возникающей в полости при отклонении элерона (руля). Компенсатор не вносит возмущений в поток, что особенно важно при больших чис­лах М. Недостатком такой компенсации является ограничение диапазона откло­нения органов управления, в особенности, при тонком профиле крыла (оперения).

Сервокомпеисация-это дополнительный руль, кинематически связанный с основным рулем и неподвижной частью оперения так, что при отклонении основ­ного руля иа некоторый угол сервокомпенсатор отклоняется на пропорциональный ему угол в противоположную сторону (см. рис. 10.19, в). При этом на сервокомпен­сатор действуют аэродинамические силы, уменьшающие’ шарнирный момент руля.

На легких дозвуковых самолетах применяется роговая компенсация, пред­ставляющая собой часть поверхности руля, вынесенную впереди оси вращения и расположенную у края рулей. Недостатком такой компенсации является возмож­ность возникновения тряски оперения из-за срыва потока при больших углах отклонения руля.

Уменьшить шарнирный момент руля высоты можно также отклонением (пере­становкой) подвижного стабилизатора.

Аэродинамическая компенсация, если она правильно подобрана, уменьшает шарнирный момент, но не. сводит его к нулю.

При продолжительном полете на каком-либо режиме целесо­образно шарнирный момент свести к нулю. Для этой цеди приме­няются триммеры.

Триммер представляет собой вспомогательную поверхность на задней части руля или элерона, не связанную кинематически с от­клонением руля (см. рис. 10.19, г). Управление триммером само­стоятельное из кабины летчика. ■ ‘

Для получения нулевого шарнирного момента триммер откло­няется на соответствующий угол, противоположный по знаку углу отклонения основного руля.

При определении шарнирных моментов единственно надежным способом является экспериментальный.

Результаты обработки экспериментальных данных показывают, что в пределах плавного, обтекания коэффициенты шарнирных моментов являются Линейными функциями углов атаки (сНольження), углов отклонения рулей (элеронов) и триммера

Приближенные расчетные формулы для оценки производных шарнирных моментов при проектировании приведены в .

На величину коэффициента шарнирного момента значительное влияние оказывает сжимаемость воздуха. С наступлением волнового

Рис. 10.20. Примерная зависимость коэффи­циента тш от числа М

кризиса центр давления на рулевых поверхностях перемещается назад и коэффициент шарнирного момента на околозвуковых скоростях резко возрастает (рис. 10.20),

Рулей и элеронов

Управляемость самолета оценивается по тем усилиям, которые прикладывает летчик к рычагам управления. Величина этих усилий зависит не только
от кинематической схемы системы управления,
но и от величины аэродинамических моментов
относительно оси вращения рулей и элеронов, возникающих при их отклонении.

Понятие о шарнирном моменте . Шарнирным называется момент аэродинамической нагрузки руля относительно его оси вра­щения:

Расстояние ц.д. руля от оси вращения.

Рис. 7.2. Шарнирный момент

Шарнирные моменты всегда противодействуют отклонению руля, и поэтому вызывают усилия на командных рычагах, которые преодолеваются пилотом.

Шарнирный момент считается положительным,
если он стремится отклонить руль (элерон) в положительном направлении (руль высоты – вниз, руль направления – вправо, правый элерон – вниз).

Величина Мш зависит от формы и размеров рулей (элеронов), углов их отклонения. Скорости полета
и плотности окружающей среды и определяется по формуле:

М ш = m b q ,

где m - коэффициент шарнирного момента;

S - площадь руля в м;

b - средняя геометрическая хорда руля;

q = - скоростной напор в области руля в .

У современных скоростных самолетов, имеющих большие размеры органов управления и совершающих полет с большими скоростными напорами,
шарнирные моменты велики.

Аэродинамическая компенсация рулей и элеронов служит для уменьшения усилий на командных рычагах посредством уменьше­ния шарнирного момента.

Принцип любой аэродинамической компенсации заключается в том, чтобы приблизить возникающую при отклонении руля аэродинамическую силу к оси вращения руля.

Существуют следующие виды аэродинамической компенсации:

а) осевая компенсация;

б) роговая компенсация;

в) внутренняя компенсация;

г) сервокомпенсация;

д) триммер.

Осевая компенсация состоит в том, что ось вращения руля (или элерона) смещена назад так, чтобы пло­щадь, расположенная перед осью вращения, составляла 25-28% от площади руля. Компенсация создается частью руля, расположенного впереди оси вращения.

Рис.7.3. Осевая компенсация

При смещении оси вращения назад от передней кромки часть руля, находящаяся перед осью вращения (компенсатор), создает шарнирный момент обратного знака. Это приведет к уменьшению суммарного шарнирного момента (рис. 7.3,а). Если ось вращения совместить с центром давления руля, то шарнирный момент станет равным нулю – руль будет полностью скомпенсирован. При дальнейшем смещении оси вращения руля назад появится шарнирный момент обратного знака. Это неблагоприятное явление называется перекомпенсацией руля. В практике самолетостроения перекомпенсация не допускается, т.к. приводит к появлению обратных усилий на рычагах управления.

Осевая компенсация широко распространена из-за простоты конструктивного выполнения и хороших аэродинамических характеристик.

Рис.7.3. Роговая компенсация

Роговая компенсация состоит в том, что перед осью вра-щения создают дополнительную площадь – рог, аэродинамическая нагрузка которого дает компенсирующий момент. Аэродинамическая сила, возникающая на роговом компенсаторе, создает шарнирный момент, противоположный по знаку шарнирному моменту от основного руля, и тем самым уменьшает результирующий шарнирный момент.

На современных самолетах роговая компенсация применяется сравнительно редко, т.к. создает неравномерный эффект компенсации вдоль размаха руля
и при больших углах отклонения руля приводит к отрыву потока от его поверхности, вызывающему тряску.

Внутренняя компенсация , широко применяемая на элеронах, осуществляется при помощи мягкой герметической перегородки (диафрагмы). Шарнирный
момент уменьшается благодаря моменту сил, действующих на компенсатор, расположенный в полости
с узкими щелями внутри оперения (крыла).

Рис. 7.4. Внутренняя компенсация

Верхняя часть полости герметически отделена от нижней гибкой диафрагмой. Компенсатор воздушным потоком не обтекается, а находится под действием разности давлений, возникающих в полости при отклонении руля (элерона). Преимущество внутренней компенсации заключается в том, что компенсатор не вносит никаких возмущений в поток, что особенно важно при больших числах М.

Недостатком такой компенсации является ограничение диапазона отклонения органов управления,
в особенности, при тонком профиле оперения (крыла).

Сервокомпенсатор – это дополнительный руль, кинематически связанный с основным рулем и неподвижной частью оперения. При отклонении руля
в одну сторону сервокомпенсатор отклоняется в противоположную, вследствие чего на сервокомпенсатор действуют аэродинамические силы, уменьшающие шарнирный момент руля.

Аэродинамическая компенсация, если она правильно подобрана, уменьшает шарнирный момент, но не сводит его к нулю.

При продолжительном полете на каком-либо режиме целесообразно шарнирный момент свести к нулю. Для этой цели применяются триммеры.

Триммер – вспомогательная рулевая поверхность, которая устанавливается в задней части руля или элерона, не связанная кинематически с отклонением руля. Летчик управляет триммером непосредственно из кабины. Основное назначение триммера – балансировка самолета.

Рис. 7.5. Сервокомпенсатор Рис. 7.6.Триммер

Для получения нулевого шарнирного момента триммер отклоняется на соответствующий угол, противоположный по знаку углу отклонения основного руля.

Уменьшить шарнирный момент руля высоты можно также отклонением (перестановкой) подвижного (переставного) стабилизатора.

Переставной стабилизатор , устанавливаемый
в полете на некоторый угол атаки, позволяет при длительных полетах на определенном режиме уменьшить необходимые углы отклонения рулей высоты. Это
в значительной мере снижает усилия, прикладываемые летчиком к ручке управления.

При больших скоростях полета на величину шарнирного момента значительное влияние оказывает сжимаемость воздуха.

При переходе от дозвуковых скоростей к сверхзвуковым происходит существенное увеличение как шарнирных моментов, так и усилий на рычагах управления. Управление самолетом без соответствующих устройств в системе управления становится невозможным.

Устройства, воспринимающие резко возросшие усилия на рычагах управления, называются гидроусилителями или бустерами . При наличии гидроусилителя – вспомогательного механизма, управляющего рулями, летчик управляет уже только этим механизмом, что гораздо легче. Чем управлять рулями.

На больших самолетах гидроусилители являются
в настоящее время единственным средством, обеспечивающим приемлемые усилия на рычагах управления.

Рис. 7.7. Виды аэродинамической компенсации

Рис. 6.13. Сервокомпенсатор

Вопросы для повторения

1. Что называется статической управляемостью?

2. Что называется динамической управляемостью?

3. При большой или малой степени управляемости самолета “строг” в управляемости?

4. Что понимается под степенью управляемости?

5. Что обеспечивает продольная управляемость самолета?

6. Что называется продольной управляемостью?

7. Почему при отклонении элеронов происходит разворот самолета в сторону крена?

8. Что необходимо чтобы при развороте самолета не возникал крен?

9. Когда и зачем применяется дифференциальное отклонение элеронов?

10. Что понимается под дифференциальным отклонением элеронов?

11. Перечислите особенности управляемости скоростных самолетов.

12. Что называется равенством элеронов?

13. Для чего применяется аэродинамическая компенсация рулей и элеронов?

14. Что называется управляемостью самолета?

15. Как количественно можно охарактеризовать управляемость?

момент Мш, аэродинамических сил, действующих на орган управления относительно его оси вращения. В аэродинамических исследованиях обычно пользуются коэффициентом шарнирного момента (см. Аэродинамические коэффициенты) mш, равным
mш = Мш/(qSbA),
где q - скоростной напор, S - площадь поверхности органа управления, bA - его САХ. Ш. м. возникает при отклонении органа управления (ОУ) (характеризуется значением производной mш(δ) коэффициента Ш. м. по углу (δ) отклонения ОУ) и при изменении угла атаки (α) (характеризуется производной mш(α) коэффициента Ш. м. по (α)). Зависимости mш(δ) и mш(α) от углов (δ) и (α) в общем случае нелинейны, поэтому важной характеристикой является максимальное значение Ш. м. в рассматриваемом диапазоне углов отклонения ОУ и углов атаки. Ш. м. зависит от геометрических характеристик ОУ, режимов полёта и др. При переходе через скорость звука Ш. м. существенно возрастает. Значение Ш. м. определяет усилие, необходимое для отклонения ОУ; снижение этого усилия достигается компенсацией Ш. м.

Смотреть значение Шарнирный Момент в других словарях

Момент — м. миг, мгновенье, минт; | пора, срок, короткое срочное время. силы, в механике: произведенье силы на отвес. - инерции, косность, сила сопротивленья тела движенью. альный,........
Толковый словарь Даля

Шарнирный — шарнирная, шарнирное. 1. Прил. к шарнир, являющийся шарниром, устроенный на шарнирах, при помощи шарниров. Шарнирные петли. Шарнирные соединения. Шарнирная цепь. механизм.
Толковый словарь Ушакова

Момент — Благоприятный, важный, выгодный, главный, долгожданный, драматический, знаменательный, исторический, кризисный, критический, кульминационный, напряженный, незабываемый,........
Словарь эпитетов

В Момент Нареч. Разг. — 1. Очень быстро, тотчас.
Толковый словарь Ефремовой

Шарнирный Прил. — 1. Соотносящийся по знач. с сущ.: шарнир, связанный с ним. 2. Свойственный шарниру, характерный для него. 3. Устроенный на шарнирах, с шарнирами.
Толковый словарь Ефремовой

Момент — -а; м. [лат. momentum]
1. Очень короткий промежуток времени; миг, мгновенье. Прошел всего один м. Через м. оказаться где-л. Опустить руку лишь на м. Моменты радости, боли, вдохновенья.
2.........
Толковый словарь Кузнецова

Дифференциация Курса На Момент Открытия — SPLIT OPENINGЗаметный разброс курсов акций при открытии торгов биржевой сессии. Такая ситуация иногда возникает в тех случаях, когда важная информация, касающаяся той или........
Экономический словарь

Момент — - 1. конкретная, дискретная точка времени; очень короткий промежуток (
интервал) времени; 2. отдельная сторона какого-либо явления.
Экономический словарь

Момент Ввоза — дата принятия таможенным органом таможенной декларации в отношении груза.
Экономический словарь

Момент Вступления В Силу — В перестраховании: определенная
сумма денежных средств по
договору перестрахования
эксцедента убытков, при достижении которой
требования об удержании........
Экономический словарь

Момент Исполнения Обязанности Продавца Передать Товар — обязанность продавца
передать
товар покупателю считается исполненной: 1) в
момент вручения товара покупателю, если договором предусмотрена обязанность........
Экономический словарь

Момент Отгрузки — - учетная
дата, регистрирующая отгрузку покупателю продукции; при отгрузке продукции иногороднему получателю - это дата сдачи ее органу
транспорта или связи,........
Экономический словарь

Момент Перехода — фиксация
экспорта и
импорта товаров по
моменту пересечения границы, перехода собственности из одних рук в другие, то есть по моменту передачи имущества.
Экономический словарь

Момент Перехода Товаров Через Границу — учет
экспорта и
импорта ведется по
моменту перехода их через государственную границу. МОМЕНТОМ ПЕРЕХОДА ТОВАРОВ ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ по экспорту считается: 1) для........
Экономический словарь

Момент Поставки — - дата сдачи продукции перевозчику или органу связи, обозначенная штемпелем на перевозочном документе или документе органа связи, дата приемосдаточного акта или расписка........
Экономический словарь

Момент Продажи — - поступление средств на счета в банках за товары, работы или услуги, а при расчетах наличными деньгами - день поступления выручки в кассу.
Экономический словарь

Момент Реализации Товаров — -
момент, в который
товары, отгруженные или отпущенные покупателю, считаются проданными. С точки зрения бухгалтерского
учета момент реализации - это время,........
Экономический словарь

— -
момент времени, в который
продукция, отгруженная покупателю, считается реализованной (
отгрузка или
оплата продукции).
Установление М.р. продукции........
Экономический словарь

На Момент Открытия — AT THE OPENINGОтносится к приказу брокеру о покупке ценной бумаги по цене `Нам.о.` биржи. Ограничение цены не оговаривается. Однако если приказ касается покупки или продажи........
Экономический словарь

Оплата Наличными В Момент Поставки — CASH ON DELIVERYПокупка, совершаемая на том условии, что
товар будет оплачен в
момент поставкиНеобходимо различать такие
условия продажи и условия наличной продажи,........
Экономический словарь

Полезность В Момент Времени — TIME UTILITYПолезность товара или обслуживания в определенный момент
Экономический словарь

Preacuisition Profit (прибыль На Момент Приобретения) — Нераспределенная прибыль компании до ее поглощения другой компанией. Прибыли на момент приобретения в принципе не подлежат распределению между акционерами компании-приобретателя........
Экономический словарь

Момент — Заимствование из немецкого, где Moment от латинского momentum, восходящего к глаголу глаголу moveo – "двигаю". Родственные слова: мобильный, мебель и т. п.
Этимологический словарь Крылова

Момент Начала Коллективного Трудового Спора — - день сообщения решения работодателя об отклонении всех или части требований работников или несообщение работодателем в соответствии со статьей 4 настоящего Федерального........
Юридический словарь

Момент Перехода — - фиксация импорта и экспорта товаров по моменту перехода собственности из одних рук в другие, пересечения границы, то есть по моменту передачи имущества.
Юридический словарь

Момент Правопреемства Государств — дата смены государством-преемником государства-предшественника в несении ответственности за международные отношения применительно к территории, являющейся объектом........
Юридический словарь

Момент Реализации, Момент Продажи — - момент времени, в который продукция, отгруженная покупателю, считается реализованной (отгрузка или оплата продукции). Установление М.р. продукции фиксируется учетной........
Юридический словарь

Момент Фактического Задержания — момент производимого в порядке, установленном УПК РФ, фактического лишения свободы передвижения лица, подозреваемого в совершении преступления (п. 15 ст. 5 УПК РФ).
Юридический словарь

Вращающий Момент — , вращающее действие силы. Так, турбина при повороте генератора создает вращающий момент по оси вращения. Мощность ротационного двигателя, к примеру, ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО........

Магнитный Момент — , измерение силы постоянного магнита или токонесущей катушки. Это максимальная поворотная сила (поворотный момент), приложенная к магниту, катушке или электрическому........
Научно-технический энциклопедический словарь

Аэродинамическими шарнирными моментами , называются моменты аэродинамических сил, действующих на органы управления относительно их осей вращения. Шарнирный момент считается положительным, если он стремится отклонить рули или элероны в положительном направлении.

На самолетах применяются обратимые и необратимые системы управления. У самолетов с обратимой системой управления весь шарнирный момент или его определенная часть уравновешивается усилиями летчика, прикладываемыми к рычагу управления. У самолетов с необратимой системой управления весь шарнирный момент воспринимается рулевым приводом (бустером), отклоняющим органы управления.

Шарнирный момент любого органа управления равен

где - коэффициент шарнирного момента;

Соответственно площадь и средняя аэродинамическая хорда органа управления;

Коэффициент торможения потока в области оперения.

У современных самолетов, имеющих большие размеры рулевых поверхностей и летающих с большими скоростями (скоростными напорами), шарнирные моменты велики. Снизить величину шарнирного момента можно за счет уменьшения его коэффициента , используя аэродинамическую компенсацию органов управления. Существуют различные виды аэродинамической компенсации: осевая, внутренняя, сервокомпенсация, компенсация с помощью триммера (рис. 11).

Рис. 11. Основные виды аэродинамической компенсации и схема работы триммера:

а - осевая; б - внутренняя; в - сервокомпенсация; г - с помощью триммера; 1 - ось вращения; 2 - компенсатор; 3 - тяга управления рулем; 4 - триммер; 5 - тяга управления триммером

Наибольшее распространение получила осевая компенсация из-за простоты конструктивного выполнения и достаточной эффективности (рис. 11,а). Кроме того, она практически не влияет на эффективность органов управления.

При смещении оси вращения назад от передней кромки часть руля, находящаяся перед осью вращения (компенсатор), создает шарнирный момент обратного знака. Это приводит к уменьшению суммарного момента. Если ось вращения совместить с центром давления руля, то шарнирный момент станет равным нулю - наступит полная компенсация. При дальнейшем смещении оси вращения назад наступит перекомпенсация и изменится знак шарнирного момента.

При продолжительном полете на каком-либо режиме желательно свести шарнирный момент к нулю. Для этой цели применяют триммеры. Триммер представляет собой вспомогательную поверхность, устанавливаемую на задней части органа управления и имеющую самостоятельное управление. Для получения нулевого шарнирного момента триммер отклоняют на соответствующий угол в сторону, противоположную отклонению органа управления. (рис. 11,г)

Шарнирный момент

Шарнирный момент

момент Мш, аэродинамических сил, действующих на орган управления относительно его оси вращения. В аэродинамических исследованиях обычно пользуются коэффициентом шарнирного момента (см. Аэродинамические коэффициенты) mш, равным
mш = Мш/(qSbA),
где q - , S - площадь поверхности органа управления, bA - его САХ. Ш. м. возникает при отклонении органа управления (ОУ) (характеризуется значением производной mш(δ) коэффициента Ш. м. по углу (δ) отклонения ОУ) и при изменении угла атаки (α) (характеризуется производной mш(α) коэффициента Ш. м. по (α)). Зависимости mш(δ) и mш(α) от углов (δ) и (α) в общем случае нелинейны, поэтому важной характеристикой является максимальное значение Ш. м. в рассматриваемом диапазоне углов отклонения ОУ и углов атаки. Ш. м. зависит от геометрических характеристик ОУ, режимов полёта и др. При переходе через Ш. м. существенно возрастает. Значение Ш. м. определяет усилие, необходимое для отклонения ОУ; снижение этого усилия достигается компенсацией Ш. м.

Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое "Шарнирный момент" в других словарях:

шарнирный момент Энциклопедия «Авиация»

шарнирный момент - шарнирный момент — момент Mш, аэродинамических сил, действующих на орган управления относительно его оси вращения. В аэродинамических исследованиях обычно пользуются коэффициентом шарнирного момента (см. Аэродинамические коэффициенты) mш,… … Энциклопедия «Авиация»

Bóeing 737 (русск. Боинг 737) самый популярный в мире узкофюзеляжный реактивный пассажирский самолёт. Boeing 737 является самым массовo производимым реактивным пассажирским самолётом за всю историю пассажирского авиастроения (6160 машин заказано… … Википедия

Оперение самолёта У этого термина существуют и другие значения, см. Оперение (значения). Оперение (оперение летательного аппарата … Википедия

- (от латинского servus раб, слуга и compensatio возмещение, уравновешивание) уменьшение шарнирного момента, действующего на орган управления (ОУ), за счёт аэродинамических сил, создаваемых сравнительно небольшой вспомогательной поверхностью… … Энциклопедия техники

сервокомпенсация Энциклопедия «Авиация»

сервокомпенсация - Рис. 1. Схема сервокомпенсации. сервокомпенсация (от лат. servus — раб, слуга и compensatio — возмещение, уравновешивание) — уменьшение шарнирного момента, действующего на орган управления (ОУ), за счёт аэродинамических сил,… … Энциклопедия «Авиация» - условное название систем управления летательным аппаратом, в которых для отклонения органов управления (ОУ) используются бустеры (см. Рулевой привод). Появление и развитие Б. у. обусловлено тем, что с ростом скоростей полёта и увеличением массы… … Энциклопедия техники