Войти
Самолет «кренится» или «кренится» со своими элеронами 
элерон и триммер крена легкого самолета элерон (по-французски «маленькое крыло» или «плавник») представляет собой шарнирную поверхность управления полетом, обычно являющуюся частью задней кромки каждого крыла самолета с неподвижным крылом. Элероны используются попарно для управления самолетом в крене (или движении вокруг продольной оси самолета ), что обычно приводит к изменению траектории полета из-за наклона вектор подъема. Движение вокруг этой оси называется «креном» или «креном».
Существуют значительные разногласия по поводу признания изобретения элерона. Братья Райт и Гленн Кертисс вели многолетнюю судебную тяжбу за патент Райта 1906 года, в котором описывался метод деформации крыльев для достижения бокового контроля.. Братья победили в нескольких судебных решениях, в которых было установлено, что использование элеронов Кертиссом нарушает патент Райта. В конечном итоге Первая мировая война вынудила правительство США принять законодательное решение. Гораздо более ранняя концепция элеронов была запатентована в 1868 году британским ученым Мэтью Пирсом Уоттом Бултоном на основе его статьи 1864 года «О воздушном движении».
Статья Бултона 1864 года «О воздушном движении», описывающая несколько дизайнов включая элероны. Название «элероны» от французского, означающее «маленькое крыло», также относится к конечностям птичьих крыльев, используемых для управления их полетом. Впервые оно появилось в печати в 7-м издании франко-английского словаря Касселя за 1877 г., где в главном значении было «маленькое крыло». В контексте самолетов с двигателями он появился в печати примерно в 1908 году. До этого элероны часто назывались рулями направления, их старым техническим собратом, без различия между их ориентацией и функциями, или, более описательно, как горизонтальные. рули (по-французски, gouvernails Horizontaux). Одним из первых печатных вариантов использования термина «элероны» в авиации было упоминание во французском авиационном журнале L'Aérophile за 1908 год.
Элероны более или менее полностью вытеснили другие формы бокового управления, такие как деформация крыла, примерно к 1915 году, намного позже того, как функции руля направления и руля высоты были в значительной степени стандартизированы. Хотя ранее существовало много противоречивых заявлений о том, кто первым изобрел элерон и его функцию, т. Е. Управление поперечным креном или креном, устройство управления полетом было изобретено и описано британским ученым и метафизиком Мэтью Пирсом Уоттом Бултоном в его работе. Статья 1864 г. о воздушном движении. Он был первым, кто запатентовал систему управления элеронами в 1868 году.
Описание Боултоном своей системы управления боковым полетом было «первым записанным нами свидетельством необходимости активного бокового управления в отличие от пассивной боковой устойчивости. ].... С изобретением Боултона у нас есть рождение современного метода управления воздушным движением с тремя крутящими моментами », как похвалил Чарльз Мэнли. Это также было одобрено C.H. Гиббс-Смит. Британский патент Бултона № 392 от 1868 года, выданный примерно за 35 лет до того, как элероны были «изобретены заново» во Франции, был забыт и утерян из виду до тех пор, пока устройство управления полетом не стало широко использоваться. Гиббс-Смит несколько раз заявлял, что если бы патент Боултона был раскрыт во время подачи документов братьями Райт, они, возможно, не смогли бы претендовать на приоритет изобретения для бокового управления летательными аппаратами.. Тот факт, что братья Райт смогли получить патент в 1906 году, не отменяет потерянное и забытое изобретение Боултона.
Элероны не использовались на пилотируемых самолетах, пока они не использовались на Роберте Эсно-Пелтери в 1904 году, хотя в 1871 году французский военный инженер Шарль Ренар построил и пилотировал беспилотный планер с элеронами на каждой стороне (которые он назвал `` крылышками ''), приводимыми в действие системой Бултона. одноосное устройство автопилота с маятниковым управлением.
Первый американский авиационный инженер Октав Чанут опубликовал описания и чертежи братьев Райт 'планера 1902 года в ведущем авиационном журнале того времени, L'Aérophile, в 1903 году. Это побудило французского военного инженера Эно-Пелтери построить в 1904 году планер в стиле Райта, в котором вместо <12 использовались элероны.>деформация крыла. Французский журнал L'Aérophile затем опубликовал фотографии элеронов планера Эно-Пельтери, которые были включены в его статью в июне 1905 года, а его элероны впоследствии были широко скопированы.
Братья Райт использовали деформацию крыла вместо элеронов для контроль крена на их планере в 1902 году, а примерно в 1904 году их Flyer II был единственным самолетом своего времени, способным выполнять скоординированный поворот по крену. В первые годы полетов с двигателями у Райтов был лучший контроль крена в своих конструкциях, чем у самолетов с подвижными поверхностями. С 1908 года, когда конструкция элеронов была усовершенствована, стало ясно, что элероны были намного более эффективными и практичными, чем деформация крыла. Элероны также обладали тем преимуществом, что не ослабляли конструкцию крыла самолета, как это делала техника деформации крыла, что было одной из причин решения Эно-Пелтери перейти на элероны.
К 1911 году большинство бипланов использовали элероны, а не деформацию крыла - к 1915 году элероны стали почти универсальными и на монопланах. Правительство США, разочарованное отсутствием достижений своей страны в области авиации в годы, предшествовавшие Первой мировой войне, ввело в действие патентный пул, фактически положив конец патентной войне братьев Райт. Компания Wright в то же время незаметно изменила управление полетом своего самолета с деформации крыла на использование элеронов.
Другие, которые ранее считались первыми, кто представил элероны, включали:
A 1912 Farman HF.20 биплан с элеронами одностороннего действия, навешенный на задний лонжерон. В состоянии покоя элероны свисают вниз, а во время полета под действием силы воздуха подталкиваются вниз с помощью троса. Патентный поверенный штата Огайо компании Wright Brothers Генри Тулмин подал обширную патентную заявку, и 22 мая 1906 г. братьям был предоставлен патент США 821393. Важность патента заключалась в заявлении о новом и полезном методе управления самолетом. Заявка на патент включала в себя требование о боковом управлении полетом самолета, которое не ограничивалось деформацией крыла, а посредством любых манипуляций с «… угловыми соотношениями боковых краев самолетов [крыльев].... противоположные направления ». Таким образом, в патенте прямо указано, что другие методы, помимо деформации крыла, могут использоваться для регулировки внешних частей крыльев самолета под разными углами с правой и левой сторон для достижения контроля поперечного крена. Джон Дж. Монтгомери почти в то же время получил патент США 831173 на свои методы деформации крыла. И патент братьев Райт, и патент Монтгомери были рассмотрены и одобрены одним и тем же патентным экспертом Патентного ведомства США Уильямом Таунсендом. В то время Таунсенд указал, что оба метода деформации крыла были изобретены независимо и достаточно сильно различались, чтобы каждый оправдал получение собственного патента.
Многочисленные судебные решения в США были в пользу обширного патента Райта, который братья Райт стремились обеспечить с помощью лицензионных сборов, начиная с 1000 долларов за самолет и, как сообщается, до 1000 долларов в день. По словам Луи С. Кейси, бывшего куратора Смитсоновского музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия, и других исследователей, благодаря полученному ими патенту Райты твердо стояли на позиции, что все летающие используют Контроль бокового крена в любой точке мира мог бы осуществляться ими только по лицензии.
Райт впоследствии были вовлечены в многочисленные судебные иски, которые они подали против авиастроителей, которые использовали управление боковым полетом, и братья, следовательно, были обвинены в играя «... важную роль в отсутствии роста и конкуренции в авиационной отрасли в Соединенных Штатах по сравнению с другими странами, такими как Германия, до и во время Первой мировой войны». Годы затяжных юридических конфликтов последовали со многими другими авиастроителями до тех пор, пока США не вступили в Первую мировую войну, когда правительство наложило законодательное соглашение между сторонами, которое привело к выплате роялти в размере 1% Райтам.
Сегодня все еще существуют противоречивые утверждения о том, кто первым изобрел элероны. Другие инженеры и ученые XIX века, в том числе Шарль Ренар, Альфонс Пено и Луи Муйяр, описали похожие поверхности управления полетом. Другой метод управления полетом в боковом направлении, деформация крыла, также был описан или опробован несколькими людьми, в том числе Жан-Мари Ле Брис, Джон Монтгомери, Клемент Адер, Эдсон Галлодет, DD Уэллс и Хьюго Маттуллат. Историк авиации Ч. Гиббс-Смит писал, что элерон был «... одним из самых замечательных изобретений... в истории авиации, которое было немедленно упущено из виду».
В 1906 году Райт братья получили патент не на изобретение самолета (который существовал в течение нескольких десятилетий в виде планеров), а на изобретение системы аэродинамического управления, которая манипулировала поверхностями летательного аппарата, включая управление боковым полетом, хотя рули направления, рули высоты и элероны были изобретены ранее.
A Як-52 с использованием элеронов для крена против часовой стрелки во время пилотажного маневра Пары элеронов обычно связаны между собой, так что при движении одного вниз, другого перемещается вверх : нисходящий элерон увеличивает подъемную силу на своем крыле, в то время как восходящий элерон уменьшает подъемную силу на своем крыле, создавая крен (также называемый «креном») момента относительно продольная ось самолета (которая проходит от носа до хвоста самолета). Элероны обычно располагаются около законцовки крыла, но иногда могут располагаться и ближе к корню крыла. Современные авиалайнеры также могут иметь вторую пару элеронов на крыльях, и термины «внешний элерон» и «внутренний элерон» используются для описания этих положений соответственно.
Нежелательным побочным эффектом работы элеронов является неблагоприятный рыскание - момент рыскания в направлении, противоположном крену. Использование элеронов для поворота самолета вправо вызывает рыскание влево. Когда самолет катится, неблагоприятный рыскание частично вызывается изменением сопротивления между левым и правым крылом. Поднимающееся крыло создает повышенную подъемную силу, что вызывает повышенное сопротивление. Опускающееся крыло создает пониженную подъемную силу, что снижает индуцированное сопротивление. Сопротивление профиля, вызванное отклоненными элеронами, может еще больше усилить разницу, наряду с изменениями векторов подъемной силы, когда один вращается назад, а другой вращается вперед.
1937 Waco VKS-7 биплан кабного класса с парами четырехместных элеронов, соединенных внешним вертикальным соединителем, чтобы упростить его систему управления элеронами. Таким образом, элероны с каждой стороны перемещаются вверх или вниз вместе. В скоординированном повороте неблагоприятный рыскание эффективно компенсируется использованием руля направления, что приводит к возникновению боковой силы. на вертикальном хвосте, который противодействует неблагоприятному рысканию, создавая благоприятный момент рыскания. Другой метод компенсации - это «дифференциальные элероны », которые настроены таким образом, что нисходящий элерон отклоняется меньше, чем восходящий. В этом случае противоположный момент рыскания создается разницей в профиле лобового сопротивления между левым и правым законцовками крыла. Элероны Frize усиливают этот дисбаланс лобового сопротивления, выступая под крыло отклоненного вверх элерона, чаще всего из-за того, что он немного откидывается за переднюю кромку и около нижней части поверхности, при этом нижняя часть передней кромки элерона выступает немного ниже. нижняя поверхность крыла, когда элерон отклоняется вверх, существенно увеличивая сопротивление профиля на этой стороне. Элероны также могут быть спроектированы для использования комбинации этих методов.
Когда элероны находятся в нейтральном положении, крыло на внешней стороне разворота развивает большую подъемную силу, чем противоположное крыло, из-за изменения скорости полета через крыло. пролета, который имеет тенденцию заставлять самолет продолжать катиться. Как только желаемый угол крена (градус поворота вокруг продольной оси) был получен, пилот использует противоположный элерон, чтобы предотвратить увеличение угла крена из-за этого изменения подъемной силы по размаху крыла. Это незначительное противоположное использование контроля должно сохраняться на протяжении всего хода. Пилот также использует небольшое количество руля направления в том же направлении, что и поворот, для противодействия неблагоприятному рысканию и для выполнения "скоординированного" поворота, при котором фюзеляж параллелен траектории полета. Простой индикатор на приборной панели, называемый индикатор пробуксовки, также известный как «шар», указывает, когда эта координация достигнута.
Рупор элеронов, видимый на вершине крыла на верхнем крыле Fokker Dr. I В частности, на больших или более быстрых самолетах управляющие силы могут быть чрезвычайно тяжелыми. Заимствованное у лодок открытие, которое расширяет площадь поверхности управления перед шарниром, облегчает необходимое усилие, впервые появившееся на элеронах во время Первой мировой войны, когда элероны были выдвинуты за законцовку крыла и снабжены звуковым сигналом перед шарниром. Известные как консольные элероны, возможно, наиболее известными примерами являются Fokker Dr.I и Fokker D.VII. Более поздние образцы привели противовес в соответствие с крылом, чтобы улучшить управляемость и уменьшить сопротивление. Сейчас это наблюдается реже из-за элеронов типа Frize, которые обеспечивают те же преимущества.
Триммеры - это небольшие подвижные секции, напоминающие уменьшенные в масштабе элероны, расположенные на задней кромке или рядом с ней. элерона. На большинстве самолетов с воздушным винтом вращение пропеллера (ов) вызывает противодействующее движение крена в соответствии с третьим законом движения Ньютона, в котором каждое действие имеет равную и противоположную реакцию. Чтобы избавить пилота от необходимости оказывать постоянное давление на ручку в одном направлении (что вызывает утомляемость), предусмотрены триммеры для регулировки или уменьшения давления, необходимого для предотвращения любого нежелательного движения. Сам язычок отклоняется по отношению к элерону, заставляя элерон двигаться в противоположном направлении. Триммеры бывают двух видов: регулируемые и фиксированные. Фиксированный триммер вручную изгибается до требуемого отклонения, а регулируемым триммером можно управлять из кабины, чтобы можно было компенсировать различные настройки мощности или положения в полете. Некоторые большие самолеты 1950-х годов (в том числе Canadair Argus ) использовали свободно плавающие управляющие поверхности, которыми пилот управлял только через отклонение триммера, в этом случае также были предусмотрены дополнительные вкладки для точной настройки элемента управления. обеспечить прямой и ровный полет.
Дополнительный 300-литровый самолет, снизу, с четырехугольными лопатками светлого цвета примерно на середине крыла. Лопаты - это плоские металлические пластины, обычно прикрепленные к нижней поверхности элеронов впереди шарнира элеронов рычагом. Они уменьшают силу, необходимую пилоту для отклонения элеронов, и их часто можно увидеть на пилотажных самолетах. Когда элерон отклоняется вверх, лопата создает направленную вниз аэродинамическую силу, которая имеет тенденцию вращать весь узел так, чтобы дополнительно отклонить элерон вверх. Размер лопаты (и ее плеча рычага) определяет, сколько силы нужно приложить пилоту, чтобы отклонить элерон. Лопата работает так же, как рупор, но более эффективна из-за более длинного плеча момента.
Уравновешивание масс элеронов на шарнирах Фризе на Messerschmitt Bf 110 "zerstörer" Чтобы увеличить скорость, при которой флаттер поверхности управления (аэроупругое флаттер ) может стать риском, центр тяжести поверхности управления перемещается к линии шарнира этой поверхности. Для этого к передней части элерона могут быть добавлены свинцовые грузы. В некоторых самолетах конструкция элеронов может быть слишком тяжелой, чтобы позволить этой системе работать без чрезмерного увеличения веса элерона. В этом случае вес может быть добавлен к плечу рычага, чтобы переместить вес далеко вперед к корпусу элерона. Эти балансировочные грузы имеют форму капли (для уменьшения сопротивления), благодаря чему они выглядят совершенно иначе, чем лопаты, хотя оба выступают вперед и ниже элеронов. Помимо снижения риска флаттера, баланс масс также снижает силы ручки, необходимые для перемещения руля при маневрах.
Некоторые конструкции элеронов, особенно когда они установлены на стреловидных крыльях, включать ограждения, такие как ограждения крыла, заподлицо с их внутренней плоскостью, чтобы подавить часть размаха составляющей воздушного потока, проходящего по верхней части крыла, который имеет тенденцию нарушать ламинарный поток над элеронами при отклонении вниз.
Применялись в довоенную "эру пионеров" авиации и в первые годы Первой Во время мировой войны каждый из этих элеронов управлялся одним тросом, который тянул элероны вверх. Когда самолет находился в покое, элероны висели вертикально вниз. Этот тип элеронов использовался на биплане Farman III 1909 и Short 166. «Обратная» версия этого, использующая деформацию крыла, существовала на более поздней версии Santos-Dumont Demoiselle, которая только деформировала кончики крыльев «вниз». Одним из недостатков этой установки была большая тенденция к рысканию, чем даже с базовыми взаимосвязанными элеронами. В 1930-е годы на некоторых легких самолетах использовались органы управления одностороннего действия, но использовались пружины для возврата элеронов в нейтральное положение при отпускании ручки управления.
Blériot VIII с элеронами законцовок крыла в 1908 году, отклонены для небольшого правого крена. Используется на первом в мире планере, чтобы иметь комбинацию органов управления "джойстик / руль направления" что непосредственно привело к созданию современной системы управления полетом, Blériot VIII в 1908 году, в некоторых конструкциях ранних самолетов использовались элероны с "законцовкой крыла", где все законцовки крыла поворачивались для обеспечения контроля крена, как отдельная поворотная поверхность управления креном - AEA June Bug использовала их форму, как с экспериментальным немецким Fokker V.1 1916 года, так и с более ранними версиями Junkers J Цельнодуралевый металлический демонстрационный моноплан 7, использовавший их - J 7 вел прямо к цельнодуралевому металлическому немецкому истребителю Junkers DI 1918 года постройки, который имел традиционные шарнирные элероны. Основная проблема с этим типом элеронов - это опасная тенденция к сваливанию при агрессивном использовании, особенно если самолет уже находится в опасности сваливания, следовательно, их использование в основном на прототипах и их замена на серийных самолетах с более мощным двигателем. обычные элероны.
Инженер Лесли Джордж Фриз (1897–1979) из Бристольской авиастроительной компании разработал форму элеронов, которая поворачивается примерно на От 25 до 30% линии хорды и около ее нижней поверхности [1], чтобы уменьшить силы клюшки, поскольку самолет стал быстрее в 1930-х годах. Когда элерон отклоняется вверх (чтобы его крыло опускалось), передняя кромка элерона начинает выступать под нижней стороной крыла в воздушный поток под крылом. Момент передней кромки в воздушном потоке помогает продвинуть заднюю кромку вверх, что снижает усилие ручки. Элерон, движущийся вниз, также добавляет энергии пограничному слою. Край элерона направляет воздушный поток от нижней стороны крыла к верхней поверхности элерона, создавая таким образом подъемную силу, добавленную к подъемной силе крыла. Это уменьшает необходимое отклонение элерона. И канадский биплан Fleet Model 2 1930 года, и популярный в США моноплан Piper J-3 Cub 1938 года обладали элеронами Frize в заданном виде и помогли представить их широкой аудитории.
Заявленное преимущество элеронов Frize - это способность противодействовать неблагоприятному рысканию. Для этого передняя кромка элерона должна быть острой или закругленной, что увеличивает сопротивление перевернутого элерона и помогает уравновесить силу рыскания, создаваемую другим элероном, повернутым вниз. Это может добавить неприятный нелинейный эффект и / или потенциально опасную аэродинамическую вибрацию (флаттер). Неблагоприятному моменту рыскания в основном противодействуют устойчивость самолета к рысканью, а также использование дифференциального движения элеронов.
За счет тщательного проектирования механических рычажных механизмов верхний элерон может отклоняться больше, чем у нижнего элерона (например, патент США 1,565,097). Это помогает снизить вероятность срыва законцовки крыла сваливания, когда элероны отклоняются под большими углами атаки. Кроме того, соответствующая разница в сопротивлении уменьшает неблагоприятный рыскание (как также обсуждалось выше ). Идея состоит в том, что потеря подъемной силы, связанная с верхним элероном, не влечет за собой никаких штрафов, в то время как увеличение подъемной силы, связанное с нижним элероном, минимизировано. Катящаяся пара на летательном аппарате всегда является разницей в подъемной силе между двумя крыльями. Конструктор из de Havilland изобрел простую и практичную связь, и их классический британский биплан de Havilland Tiger Moth стал одним из самых известных самолетов и одним из самая ранняя, для использования дифференциальных элеронов.
На самых ранних самолетах Pioneer Era, таких как Райт Флайер и более поздние модели 1909 года Блерио XI и Этрих Тауб, поперечное управление осуществлялось путем поворота внешней части крыла для увеличения или уменьшения подъемной силы. изменяя угол атаки. Это имело недостатки, связанные с нагрузкой на конструкцию, тяжелыми рычагами управления и риском сваливания борта из-за увеличенного угла атаки во время маневра. К 1916 году большинство конструкторов отказались от деформации крыла в пользу элеронов. Исследователи из НАСА и других исследователей снова взглянули на деформацию крыльев, хотя и под новыми именами. Версия NASA - это X-53 Active Aeroelastic Wing, а ВВС США протестировали Adaptive Compliant Wing.
Спойлеры. устройства, которые, будучи выдвинутыми в воздушный поток над крылом, нарушают воздушный поток и уменьшают создаваемую подъемную силу. Многие современные конструкции самолетов, особенно реактивные самолеты, используют интерцепторы вместо или в дополнение к элеронам, такие как F4 Phantom II и Northrop P-61 Black Widow <242.>с закрылками почти во всю ширину (на законцовках крыла были и очень маленькие обычные элероны).
Все самолеты с двугранным углом имеют некоторую форму сцепления по рысканью-крену для обеспечения устойчивости. Обычные тренажеры, такие как серии Cessna 152/172, могут управляться по крену только с помощью руля направления. Руль направления Boeing 737 имеет больший контроль над самолетом, чем элероны на больших углах атаки. Это привело к двум заметным авариям, когда руль направления заклинило в полностью отклоненном положении, что привело к опрокидыванию (см. Проблемы с рулем направления Boeing 737 ).
Некоторые самолеты, такие как Fokker Spin и модели планеров, лишены какого-либо бокового управления. Эти самолеты используют большее количество двугранного угла, чем обычные самолеты. Отклонение руля направления дает рыскание и большую дифференциальную подъемную силу крыла, создавая момент крена, вызванный рысканием. Этот тип системы управления чаще всего встречается в семействе небольших самолетов Flying Flea и на более простых 2-функциональных (управление по тангажу и рысканию) моделях планеров или 3-функциональных (управление по тангажу, рысканию и дроссельной заслонке). летательные аппараты, такие как радиоуправляемые версии модели "Old Timer" для свободного полета с двигателем.
F-16 ВВС США с задними задними колесами, которые перемещаются независимо друг от друга, обеспечивая управление как по тангажу, так и по крену. Обратите внимание на различные видимые углы атаки.  | Wikimedia Commons has media related to Ailerons. |
 | Look up aileron in Wiktionary, the free dictionary. |
