Что такое руль высоты в самолете

Руль высоты

Руль высоты самолета — аэродинамический орган управления самолёта, осуществляющий его вращение вокруг поперечной оси.

Руль высоты представляет из себя отклоняемую аэродинамическую поверхность, находящуюся в потоке воздуха, обтекающего летательный аппарат. Посредством отклонения руля высоты возникает аэродинамическая сила, которая порождает момент силы относительно центра тяжести самолета, а в следствии и изменение угла тангажа. В классической аэродинамической схеме руль высоты выполняется единым структурным элементом с горизонтальным стабилизатором (или просто стабилизатором). Существует несколько разновидностей размещения руля высоты, в зависимости от компоновки самолета.

Руль высоты самолета на схеме

Следует понимать, что при отклонении руля высоты прямого изменения высоты не происходит, происходит изменение угла тангажа летательного аппарата как следствие изменение угла атаки и уже после изменения (увеличения) подъемной силы крыла происходит изменении высоты. Но подъем самолета сопровождается падением скорости, которая не должна опускаться ниже минимальной скорости сваливания, иначе самолет может попасть в штопор, что во многих случаях приводит к крушению.
При недостаточной скорости может произойти только изменение угла тангажа, без набора высоты.

Видео руля самолета

Источник

Руль высоты

Руль высоты́ — аэродинамический орган управления самолёта, осуществляющий его вращение вокруг поперечной оси.

Руль высоты представляет собой подвижную управляемую поверхность, отклонение которой вызывает движение самолёта по тангажу. В зависимости от аэродинамической схемы, руль высоты может быть установлен в различных местах самолёта. Согласно нормальной схеме, руль высоты является элементом хвостового оперения и расположен на задней кромке стабилизаторов. Схема «утка» предполагает переднее расположение рулей высоты; схема «бесхвостка» — замену рулей высоты элевонами. В большинстве сверхзвуковых самолётов применяются цельноповоротные стабилизаторы, не имеющие сочленений и отклоняемые целиком.

Выполняя манёвр по тангажу, пилот совершает взятие штурвала на себя, либо отдачу его от себя. Рули высоты при этом отклоняются соответственно вверх либо вниз, создавая кабрирующий либо пикирующий момент, а нос самолёта отклоняется вверх либо вниз.

Название «руль высоты» является исторически устоявшимся недоразумением: руль высоты управляет вовсе не высотой, а углом тангажа; а изменение скорости набора/потери высоты происходит лишь как следствие изменившихся угла атаки и подъёмной силы, причём это следствие не является обязательным: при недостаточной скорости взятие штурвала на себя может привести к падению самолёта (см. Сваливание).

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Руль высоты» в других словарях:

руль высоты — Ндп. руль глубины Подвижная часть горизонтального оперения, предназначенная для управления самолетом относительно поперечной оси. [ГОСТ 21890 76] Недопустимые, нерекомендуемые руль глубины Тематики фюзеляж, крылья и оперение самолетов и… … Справочник технического переводчика

РУЛЬ ВЫСОТЫ — (Elevating or horisontal rudder; elevator) см. Руль глубины. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

РУЛЬ — РУЛЬ, руля, муж. (от голланд. ruer, букв. колесо). 1. Приспособление для управления ходом водного или воздушного судна (мор., авиац.). Право руля! или лево руля! (морская команда). Руль высоты. Руль глубины (авиац.). Класть руль или руля (см.… … Толковый словарь Ушакова

Руль направления — Рыскание модели самолёта Руль направления орган управления самолёта, расположенный в хвостовом оперении и предназначенный для управления самолётом относительно нормальной оси (то есть при помощи руля направления изменяется угол рыскания).… … Википедия

РУЛЬ ГЛУБИНЫ или ВЫСОТЫ — (Elevator) руль, устанавливаемый на самолетах в хвостовой части. Служит для изменения высоты полета. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

РУЛЬ — (1) воздушный устройство, обеспечивающее управляемость и устойчивость летательного аппарата в полёте и предназначенное для изменения по воле лётчика (или (см.)) аэродинамических сил, действующих на летательный аппарат. Различают следующие Р.: а)… … Большая политехническая энциклопедия

Руль — 1) Р. корабля (судна) поворотная вертикальная пластина, установленная в подводной части кормовой оконечности корпуса (иногда в носовой части); служит для изменения и удержания направления движения корабля (судиа). На ПЛ кроме вертикальных Р. для… … Словарь военных терминов

биіктік тұтқасы — (Руль высоты) ұшу аппаратының бойлай ұшу бағытын басқаруға, яғни жоғарылы төменді маневр жасауға арналған көлденең тұтқа. Б.т. жылжымайтын артқы тіреуіштің көлденең бөлігіне стабили заторға бекітіледі. Дыбыстан жылдам реактивтік ұшақтардың… … Казахский толковый терминологический словарь по военному делу

жоғарылау тұтқасы — (Руль высоты) ұшу аппаратының бойлай ұшу бағытын басқаруға, яғни жоғарылы төменді маневр жасауға арналған көлденең тұтқа. Ж.т. жылжымайтын артқы тіреуіштің көлденең бөлігіне тұрақтан дырғышқа бекітіледі. Дыбыстан жылдам ұшатын реактивті… … Казахский толковый терминологический словарь по военному делу

ПОЛЕТА ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА — совокупность прикладных знаний, позволяющих авиационным инженерам на занятий в области аэродинамики, проблем прочности, двигателестроения и динамики полета летательных аппаратов (т.е. теории) создать новый летательный аппарат или улучшить… … Энциклопедия Кольера

Источник

Что такое руль высоты в самолете

Мы часто пользуемся механическими приспособлениями, совершенно при этом не представляя, как они работают.

Когда я был молод и еще не успел обзавестись семьей, родители подарили мне на день рождения пылесос. Через несколько месяцев мне позвонила мама и спросила: «Знаешь, где найти мешки для пылесоса?». Я ответил: «Мешки? Какие мешки?».

Откуда мне было знать, что этой штуке необходимы мешки?

Да пребудут с вами 4 силы

Подъемная сила действует снизу вверх. Она появляется, когда крылья самолета движутся сквозь воздух. Движение вперед вызывает небольшую разницу между давлением воздуха на нижнюю и верхнюю поверхности крыла. Благодаря этой разнице давлений и возникает подъемная сила, удерживающая самолет в воздухе.

Вес действует сверху вниз. Этой силой пилот может управлять в определенных пределах, изменяя загрузку самолета. За исключением веса сожженного топлива, вес самого самолета трудно изменить. Не будете же вы после взлета сжигать груз или подсаживать дополнительных пассажиров (или, наоборот, выбрасывать их за борт). Высадка пассажиров во время полета является нарушением какого-то правила Федерального управления гражданской авиации, поэтому не делайте так, пожалуйста.

В установившемся полете (то есть когда скорость и направление полета постоянны) подъемная сила и вес уравновешивают друг друга.

Тяга и сопротивление

Тяга вызывает ускорение самолета, но конечная скорость определяется сопротивлением. При увеличении скорости увеличивается и сопротивление. Благодаря упрямству природы, увеличение скорости самолета в два раза вызывает увеличение сопротивления в четыре раза. В какой-то момент сопротивление уравновешивает тягу и достигается постоянная скорость.

Мой Фольксваген Жук времен старшей школы знал эти пределы. Его скорость была ограничена размером двигателя. Используя четыре маленьких цилиндра (причем в любой момент времени работали только три из них), Фольксваген попросту не мог разогнаться выше 65 миль в час. Рисунок 1-2 показывает, как максимальная сила тяги уравновешивается сопротивлением именно при этой скорости.

Чем меньше скорость движения, тем меньше требуется мощности, так как уменьшается сопротивление. Если скорость движения меньше максимальной, то образуется определенный запас тяги (мощности). Его можно использовать, например, для обгона. Или, может быть, для игры на свистках, если вы этим увлекаетесь.

На этом вступительная часть закончена. Думаю, теперь самое время узнать кое-что об органах управления самолета.

Если вы готовый пилот, значит, вы терпеливо дожидались рассказа об органах управления. Ганди бы мог поаплодировать вашему терпению (но его здесь нет, поэтому поаплодирую я). На рисунке 1-3 изображены три воображаемые оси самолета.

Теперь мы готовы подробно рассмотреть каждый из трех органов управления, вращающих самолет вокруг его осей.

Левый элерон отклоняется вниз, вызывая увеличение подъемной силы на левом крыле. Правый элерон отклоняется вверх, вызывая уменьшение подъемной силы на правом крыле. Именно это и заставляет самолет накреняться вправо.

При повороте штурвала влево левый элерон отклоняется вверх, вызывая тем самым уменьшение подъемной силы на левом крыле (см. рис. 1-5).

Правый элерон отклоняется вниз, вызывая увеличение подъемной силы на правом крыле. Это заставляет самолет накреняться влево.

Элероны вызывают разницу между подъемными силами, действующими на разные крылья. Эта разница накреняет самолет, в результате чего суммарный вектор подъемной силы наклоняется в ту сторону, куда надо повернуть.

Рисунок 1-6. Как тангаж изменяется с помощью руля высоты Хвост опускается (1) из-за того, что поднимается руль высоты (2).

А что означает фраза «Тянуть на себя»?

Руль высоты действует так же, как и элероны. Отклонение штурвала на себя вызывает отклонение руля высоты вверх (см. рис. 1-6).

На рисунке 1-7 показано, что происходит с самолетом при отклонении штурвала вперед.

Рисунок 1-7. Как руль высоты изменяет тангаж самолета Хвост поднимается (1), потому что руль высоты (2) отклоняется вниз.

На рисунке 1-8 показано, как выглядит горизонтальный полет с левого кресла, где вы, пилот, обычно и сидите.

Рисунок 1-8

Ничего страшного, что на картинке мы летим в горы. Я с вами, и я умею обходить горы. Это, вообще-то, моя специальность.

Как определить, что вы летите по прямой

Однако есть и другой способ определить это. Можно нажать переключатель видов джойстика (это переключатель, торчащий из джойстика под вашим большим пальцем). Если глянете в левое или правое окно, отметьте про себя положение каждого крыла относительно горизонта (см. рис. 1-9).

Рисунок 1-9

При полете по прямой оба крыла находятся на одинаковом расстоянии над горизонтом (именно над горизонтом, а не над горами).

Правильное пространственное положение

Рисунок 1-10

При отклонении рычага управления влево самолет накреняется влево, наклоняя левое крыло к земле (см. рис. 1-11А).

Рисунок 1-11А Рисунок 1-11В Рисунок 1-11С

Именно так начинается левый разворот. Обратите внимание: маленький самолетик с оранжевыми крыльями на авиагоризонте тоже наклоняет левое крыло к земле. С точки зрения механики, на самом деле движется не самолетик, а шар авиагоризонта, отображая таким образом пространственное положение самолета. Тем не менее, вы всегда можете определить направление крена по тому, какое крыло на авиагоризонте наклоняется к земле (это просто, поскольку есть всего два варианта).

Есть еще один способ определить, летите ли вы по прямой. Он заключается в использовании указателя курса (см. рис. 1-12).

Рисунок 1-12

Для полета по заданному курсу просто разверните самолет по кратчайшему направлению на нужный курс. Например, если развернуться так, чтобы нос самолетика на указателе курса указывал на букву W, то это будет полет с курсом на запад (то есть с курсом 270). Понятно, что курс остается постоянным при полете по прямой, так как не выполняются развороты. Это еще один способ определить, что вы летите по прямой.

Убедитесь в том, что высота постоянна

Поговорим о том, что происходит с высотой при изменении тангажа самолета. Если поднять нос самолета, потянув джойстик на себя, маленький самолетик на авиагоризонте тоже будет указывать на небо (синяя часть), как показано на рисунке 1-13А. Вертикальная шкала авиагоризонта размечена с шагом в 5 градусов, поэтому первые четыре метки (снизу вверх) обозначают тангаж в 5, 10, 15 и 20 градусов.

Рисунок 1-13

При наклоне вниз самолетик на авиагоризонте будет указывать на земную поверхность (коричневую), как показано на рисунке 1-14.

Рисунок 1-14

Нужна практика, чтобы удерживать эти стрелки неподвижными (в настоящем полете они всегда движутся, хотя бы чуть-чуть). Обычный пилот-любитель уже молодец, если удержит высоту в пределах +/- 100 футов (30 м). К сожалению, когда я был курсантом, я предпочитал постоянно менять заданную высоту, на которой я хотел бы лететь (это продолжалось, пока я наконец не натренировался).

В полете с инструктором вы потренируетесь выдерживать курс удержанием оранжевого самолетика на авиагоризонте параллельно линии искусственного горизонта. Если правое или левое крыло наклонится к земле, вы вернете его в исходное положение, отклонив джойстик в противоположную сторону.

Время для триммирования

Как работает триммер

Для удержания руля высоты отклоненным вниз (как при снижении) триммер должен быть отклонен вверх, как показано на руле высоты (см. рис. 1-15В).

Чем дольше вы нажимаете кнопку триммирования, тем больше отклонение триммера. Будьте терпеливы. Возможно, вам придется повторить процедуру несколько раз, прежде чем стрелка вариометра займет почти горизонтальное положение (около нулевого значения).

Если стрелка вариометра покажет снижение (т.е. будет отклоняться вниз), чуть-чуть потяните джойстик на себя, чтобы вернуться к горизонтальному полету. После чего несколько раз нажмите END для триммирования вверх (или используйте кнопку триммирования вверх). Затем уменьшите отклонение джойстика и взгляните на реакцию стрелки вариометра. При необходимости повторяйте процедуру до тех пор, пока самолет не будет ни снижаться, ни набирать высоту.

Я предпочитаю смотреть на стрелку вариометра при триммировании, так как этот прибор весьма чувствителен. Чувствителен не в том смысле, что может заплакать, если вы скажете ему, что он отвратительно выглядит, а в том смысле, что он реагирует на мельчайшие изменения тангажа. Это облегчает определение отклонения от горизонтального полета. На следующем занятии я покажу, как используется стрелка вариометра для триммирования в наборе высоты или в снижении.

Многие самолеты можно триммировать в крене с помощью триммера элеронов. Возможно на вашем джойстике есть соответствующие элементы управления. Триммер крена может пригодиться при неравномерной загрузке топливных баков или если пассажиры перевешивают с какой-либо стороны.

Можете собой гордиться, так как вы завершили свою первую наземную подготовку. Лично я вами горжусь! Настало время полета с инструктором.

Щелкните Начать учебный полет для отработки изученного материала. Во время следующей наземной подготовки я познакомлю вас с основами выполнения разворотов.

Источник

Что такое руль высоты в самолете

Из курса конструкции воздушных судов.

Дополнительными органами управления считаются триммеры и закрылки.

Мне приходилось наблюдать в Актюбинске посадку Ил-86, у которого произошел самопроизвольный выпуск закрылков на крейсерской скорости полета. Их просто вырвало с корнем. На стоянке самолет представлял собой ужасное зрелище. Рваные дыры зияли в борту самолета, видимо массивный закрылок в момент отрыва ударил по обшивке фюзеляжа. Из изуродованного крыла торчали тяги и рычаги проводки управления закрылками. К тому же самолет при посадке без закрылков коснулся бетонки на повышенной скорости и полностью “разулся” (сгорела резина шасси), пытаясь затормозить до конца полосы. Остаки-клочья колес висели на голых дисках. Для того, чтобы посадить тяжелый корабль без помощи закрылков, экипаж аварийно сливал топливо в пригородах Актюбинска, уменьшая вес машины. Злые языки говорили тогда, что картошка из отдельных хозяйств еще долго будет пахнуть авиационным керосином. Только высокое мастерство экипажа того ИЛ-86 спасло людей на борту. Так что летные ограничения по скорости выпуска закрылков и шасси, как и все прочие в РЛЭ пишутся не “из пальца”. Вообще отличие авиации от других областей деятельности человека в том, что правила не требуют обсуждения. Их никто не сочинял, их ПРОВЕРЯЛИ. Любая скупая строчка, типа “Закрылки 25

Источник

Аэродинамические рули и механизация крыла самолета

В процессе полета самолета должно обеспечиваться управление его пространственным положением. Для этой цели чаще всего используются аэродинамические рули. Рулями называются подвижные устройства, обтекаемые воздухом, предназначенные для изменения геометрических характеристик частей самолета с целью обеспечения его управления.

На самолетах нормальной схемы рули располагаются на оперении и крыле. Оперение самолета делится на вертикальное и горизонтальное. На дозвуковых самолетах оперение состоит из неподвижных частей и рулей. Неподвижная часть вертикального оперения называется килем, подвижная – рулем направления(см. рис. 33). Руль направления обеспечивает управление самолетом по углу рыскания (вокруг нормальной оси связанной системы координат). Неподвижная часть горизонтального оперения называется стабилизатором, а подвижная – рулем высоты. Руль высоты обеспечивает управление самолетом по углу тангажа (вокруг поперечной оси).

Рис. 33. Расположение аэродинамических рулей на самолете

Для управления самолетом по углу крена (вокруг продольной оси) используются рули, носящие специфическое название – элероны. Эти рулевые поверхности располагаются на концевых частях крыла. Особенность элеронов состоит в том, что они всегда работают в паре, но отклоняются в противоположные стороны. Если левый элерон отклоняется вниз, то правый отклоняется вверх, и наоборот.

Принцип действия рулей состоит в том, что, отклоняясь, они изменяют кривизну средней линии профиля, т.е. вогнутость профиля (см. рис. 34), вследствие чего происходит изменение аэродинамических сил, действующих на крыло или оперение (в зависимости от того, где эти рули расположены). Это, в свою очередь, вызывает изменение действующих на самолет моментов, что приводит к повороту самолета вокруг той или иной оси.

Рис. 34. Изменение кривизны профиля с помощью аэродинамического руля

Так, например, если на левом полукрыле отклонить элерон вверх, а на правом соответственно вниз (см. рис. 35), то на левой половине крыла подъемная сила уменьшится, а на правой – увеличится. В результате возникнет момент вокруг продольной оси самолета DM_x, и самолет накренится на левое полукрыло.

Рис. 35. Создание момента крена с помощью элеронов

Кроме рулей самолет имеет, как правило, еще целый ряд подвижных устройств, которые также предназначены для изменения его геометрических характеристик. У современных самолетов внешние формы крыльев ориентированы на достижение высоких крейсерских скоростей полета, это приводит к тому, что крылья на режимах взлета и посадки, когда скорости близки к минимальным, не создают достаточной подъемной силы. Чтобы устранить этот недостаток, применяют механизацию крыла.

Механизацией крыла называются устройства, предназначенные для изменения аэродинамических характеристик крыла с целью увеличения подъемной силы на режимах взлета и посадки.

Увеличение подъемной силы крыла при использовании механизации происходит в основном за счет увеличения коэффициента подъемной силы C_ya, а также за счет некоторого увеличения площади крыла S_кр.

Выше было показано, что чем больше вогнутость профиля, тем больше будет и коэффициент подъемной силы C_ya при том же угле атаки. Чтобы увеличить вогнутость профиля, применяется механизация задней кромки крыла (см. рис. 36).

Рис. 36. Средства механизации задней кромки крыла

Простейшей механизацией задней кромки крыла является отклоняемый вниз щиток. Выдвижной щиток позволяет не только увеличить вогнутость профиля в выпущенном положении, но и увеличить площадь крыла. Простой закрылок также лишь увеличивает вогнутость профиля, а выдвижной, кроме того, позволяет увеличить площадь крыла. Чаще всего выдвижной закрылок делается щелевым. Щель создается для того, чтобы воздух с нижней поверхности крыла мог перетекать на верхнюю поверхность и ускорять поток, обдувающий закрылок сверху. Это делается для того, чтобы при больших углах отклонения закрылка не происходило отрыва пограничного слоя с его поверхности.

Рис. 37. Средства механизации передней кромки крыла

На рис. 38 показано влияние механизации на коэффициент подъемной силы крыла.

Рис. 38. Влияние механизации крыла на вид зависимости C_ya = f (a)

Кроме использования описанной выше механизации крыла для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолета используются различные энергетические методы. Они основаны на использовании энергии основных или вспомогательных силовых установок. Здесь может использоваться сжатый воздух, отбираемый от компрессора, струя воздуха, выдуваемая из сопла реактивного двигателя, а также воздух, отбрасываемый воздушным винтом. Эти мероприятия позволяют привнести дополнительную энергию в поток, что затягивает отрыв пограничного слоя на больших углах атаки. При этом также растет скорость потока, обдувающего крыло, что непосредственно увеличивает подъемную силу.

Источник