Dumsiz samolyot - Tailless aircraft

The DH108 Qaldirg'och

A dumsiz samolyot yo'q quyruq yig'ish va uning asosiy qanotidan tashqari boshqa gorizontal sirt yo'q. Aerodinamik boshqarish va barqarorlashtirish ikkalasida ham ishlaydi balandlik va rulon asosiy qanotga kiritilgan. Dumsiz turi hali ham an'anaviy vertikal finga ega bo'lishi mumkin (vertikal stabilizator ) va rul.[1][2][3]

Dumsiz konfiguratsiyaning nazariy afzalliklari pastdir parazitik tortish kabi Horten H.IV osmonga ko'tarilish planer kabi yaxshi yashirin xususiyatlar Northrop B-2 Spirit bombardimonchi.

Eng muvaffaqiyatli quyruqsiz konfiguratsiya quyruqsiz edi delta, ayniqsa jangovar samolyotlar uchun, ammo eng taniqli dumaloq deltasi bu Konkord samolyot.[iqtibos kerak ]

NASA yaqinda roman uchun "quyruqsiz" tavsifidan foydalangan X-36 tadqiqot samolyoti old kanopi bo'lgan, ammo vertikal fin yo'q.

Uchayotgan qanotlar

Asosiy maqola: Uchayotgan qanot

A uchuvchi qanot bu quyruqsiz dizayn bo'lib, u ham o'ziga xos xususiyatga ega emas fyuzelyaj to'g'ridan-to'g'ri yoki qanotda joylashgan uchuvchiga, dvigatellarga va boshqalarga ega.

Aerodinamik

Drag

Oddiy sobit qanotli samolyotda a gorizontal stabilizator uning asosiy qanotidan alohida sirt. Ushbu qo'shimcha sirt, ayniqsa yuqori tezlikda, yanada kuchli dvigatelni talab qiladigan qo'shimcha tortishni keltirib chiqaradi. Agar uzunlamasına (balandlik) barqarorlik va boshqarishga boshqa usul bilan erishish mumkin bo'lsa (quyida ko'rib chiqing), stabilizatorni olib tashlash va tortishni kamaytirish mumkin.

Uzunlamasına barqarorlik

Dumsiz samolyotda alohida gorizontal stabilizator mavjud emas. Shu sababli aerodinamik markaz oddiy qanot samolyotning tortishish markazidan oldinda bo'lib, unda beqarorlikni keltirib chiqaradi balandlik. Aerodinamik markazni orqaga qaytarish va samolyotni yaratish uchun boshqa usullardan foydalanish kerak barqaror. Bunga dizaynerning erishish uchun ikkita asosiy usuli bor, birinchisi kashshof aviator tomonidan ishlab chiqilgan J. W. Dunne.

Qanotning etakchasini orqaga supurish, yoki a supurilgan qanot yoki delta qanoti va kamaytirish tushish burchagi tashqi qanot qismining tashqi qanoti odatiy dumaloq samolyot stabilizatori kabi harakat qilishiga imkon beradi. Agar bu tashqi qism oralig'i bo'ylab bosqichma-bosqich amalga oshirilsa, u deyiladi uchi yuvish. Dunne bunga qanotning ustki yuzasini a berish orqali erishdi konus shaklida egrilik. Darajali parvoz paytida samolyotni qisqartirish kerak, shunda uchlar hech qanday ko'tarilishga yordam bermaydi: hatto kichik ishonchni ta'minlashi kerak bo'lishi mumkin. Bu qanotning umumiy samaradorligini pasaytiradi, lekin ko'plab dizaynlar uchun - ayniqsa, yuqori tezlik uchun - bu odatiy stabilizatorga nisbatan tortishish, vazn va xarajatlarni kamaytirishdan ustundir. Uzun qanot oralig'i ham manevrlikni pasaytiradi va shu sababli Dannning dizayni Britaniya armiyasi tomonidan rad etilgan.

Shu bilan bir qatorda past yoki nulldan foydalanish pitching moment havo plyonkalari, misolida ko'rilgan Horten yelkanli samolyotlar va qiruvchilar. Ular g'ayrioddiy qanotdan foydalanadilar aerofoil refleksli yoki teskari qism kamber orqa yoki butun qanotda. Refleksli kamber bilan qanotning tekis tomoni tepada, kuchli egri tomoni pastda, shuning uchun old qism yuqori hujum burchagini ko'rsatadi, orqa qism esa gorizontal va ko'tarilishga yordam bermaydi, shuning uchun orqa samolyot kabi harakat qiladi. yoki supurilgan qanotning yuvilgan uchlari. Refleksli kamberni kattalashtirish orqali simulyatsiya qilish mumkin liftlar an'anaviy plyonkaga va ularni sezilarli darajada yuqoriga qarab qirqish; tortishish markazi ham odatdagi holatdan oldinga siljishi kerak. Tufayli Bernulli effekti, refleksli kamber mayda tushkunlikni yaratishga intiladi, shuning uchun qoplanish uchun qanotning hujum burchagi oshiriladi. Bu o'z navbatida qo'shimcha tortishishlarni keltirib chiqaradi. Ushbu usul kengroq tanlov qilishga imkon beradi qanot planformasi Ko'zdan kechirish va yuvishdan ko'ra, dizaynlarga tekis va hatto dumaloq (Arup) qanotlar kiritilgan. Ammo hujumning yuqori burchagiga xos bo'lgan tortishish odatda dizaynni samarasiz deb hisoblanadi va faqat bir nechta ishlab chiqarish turlari, masalan Fauvel va Marske Aircraft qator yelkanli samolyotlar foydalangan.

Oddiy yondashuv - samolyotning asosiy og'irligini qanotdan ancha pastroq masofada joylashtirish orqali beqarorlikni bartaraf etish, shu bilan tortishish kuchi samolyotni gorizontal holatda ushlab turishi va shu sababli har qanday aerodinamik beqarorlikka qarshi turishi kerak. paraglider. Biroq, amalda bu o'z-o'zidan barqarorlikni ta'minlash uchun kamdan-kam hollarda etarli bo'ladi va odatda tavsiflangan aerodinamik usullar bilan kuchaytiriladi. Klassik misol Rogallo qanoti Dann bilan bir xil supurish, yuvish va konusning sirtidan foydalanadigan hang glider.

Barqarorlik sun'iy ravishda ham ta'minlanishi mumkin. Barqarorlik va manevrlik o'rtasida o'zaro kelishuv mavjud. Manevrning yuqori darajasi past darajadagi barqarorlikni talab qiladi. Ba'zi zamonaviy yuqori texnologik jangovar samolyotlar aerodinamik jihatdan beqaror balandlikda va barqarorlikni ta'minlash uchun simli simli kompyuter boshqaruviga tayanamiz. The Northrop B-2 Ruh uchuvchi qanot - bu misol.

Qatlamni boshqarish

Ko'plab dastlabki dizaynlar etishmayotgan stabilizatorni qoplash uchun samarali pitch nazoratini ta'minlay olmadi. Ba'zi misollar barqaror edi, lekin ularning balandligini faqat dvigatel kuchi yordamida boshqarish mumkin edi. Boshqalar, agar ular ehtiyotkorlik bilan ishlov berilmagan bo'lsa, keskin va nazoratsiz ravishda yuqoriga yoki pastga ko'tarilishi mumkin. Ular quyruqsiz dizaynlarga beqarorlik obro'sini berdi. Jet davridagi dumaloq delta konfiguratsiyasining keyingi muvaffaqiyatigagina bu obro'-e'tibor loyiq emas deb keng qabul qilindi.

Odatda qabul qilingan echim katta liftni ta'minlash va / yoki elevon qanotlarning orqasida joylashgan yuzalar. Agar qanot juda supurilmagan bo'lsa, ular katta boshqaruv kuchlarini yaratishi kerak, chunki ularning aerodinamik markazidan masofasi kichik va lahzalar Kamroq. Shunday qilib, quyruqsiz tur pitching manevralari paytida odatiy ekvivalentdan yuqori tortishishlarga duch kelishi mumkin. Juda supurilgan delta qanotida orqadagi chekka va aerodinamik markaz orasidagi masofa kattaroq, shuning uchun kattalashtirilgan yuzalar talab qilinmaydi. The Dassault Mirage dumaloq delta seriyasi va uning hosilalari eng ko'p ishlatiladigan jangovar samolyotlar qatoriga kirgan. Ammo Mirage-da ham, parvoz va qo'nish paytida yuzaga kelgan hujumning yuqori burchaklaridagi balandlikni boshqarish muammoli bo'lishi mumkin va keyinchalik ba'zi hosilalar qo'shimcha xususiyatlarga ega. konserva yuzalar.

Barqarorlik

Oddiy samolyot yawlashda beqaror va uni to'g'ri ushlab turish uchun dum suyagi kerak. Aileronlarning harakati an hosil qiladi salbiy yaw uni burilishdan tortib olish, bu ham kompensatsiya qilinishi kerak rul. Shaffof qanot to'g'ridan-to'g'ri parvozda barqaror bo'lsa ham, burilish paytida u hali ham salbiy yawni sezadi. Bitta yechim - qanotning tashqi qismi pastga burilib, salbiy ko'tarilish uchun etarli burilish berishdir. Bu aileronlarning salbiy yaw harakatini qaytaradi, samolyotni burilishga yordam beradi va vertikal rul yoki differentsial-drag spoylerlariga ehtiyojni yo'q qiladi.

Qo'ng'iroq shaklidagi ko'tarish taqsimoti ham minimallashtirishni ko'rsatdi qo'zg'atilgan tortish ma'lum bir vazn uchun (elliptik taqsimot bilan taqqoslaganda, uni ma'lum vaqt oralig'ida minimallashtiradi).[4]

Tarix

Shuningdek qarang Uchayotgan qanotning tarixi

J. W. Dunne

1917 yildagi AQSh armiyasidagi Burgess-Dunne biplani.
Asosiy maqola: J. W. Dunne

1905 yildan 1913 yilgacha Britaniya armiyasi Ofitser va aeronavt J. W. Dunne tabiatan barqaror va o'rnatilmasligi uchun mo'ljallangan dumsiz samolyotlarni ishlab chiqardi. Uning parvozdagi chayqalarni o'rganishidan ilhomlanib, ular konusning yuqori yuzasi bilan supurilgan qanotlari bilan ajralib turardi. Konus shunday joylashtirilganki, tashqi qanot uchi tomon asta-sekin chetga burilib, tashqi pog'onani hosil qiladi va shu sababli salbiy ko'tariladi, tashqi balandlikda ham, balandlikda ham barqarorlikni yaratadi. Har bir qanot uchining orqasida joylashgan bitta boshqaruv yuzasi birlashtirilgan aileron va lift vazifasini bajargan. Dunne aerodinamik printsiplarni yuqori darajada yuqori baholagan, hatto qanot uchlarida qanday qilib salbiy ko'tarilish, tik pastga burchakli anhedral va kuchaytirilgan yo'nalish barqarorligi bilan birgalikda.[5]

Dastlab a deb o'ylangan bo'lsa-da monoplan, Dannning armiya uchun dastlabki loyihalari bo'lishi kerak edi biplanes, odatda, har bir qanot uchi orasidagi orqa pog'onali pervaneli va sobit uchi pervaneli bo'lgan samolyotlar orasidagi fyuzelyaj naceliga ega.

Uning armiyasi ishi tugagandan so'ng, 1910 yilda D.5 ikki samolyot barqaror parvoz paytida guvoh bo'ldi Orvil Rayt va Griffit Brewer ga rasmiy hisobotni taqdim etgan Qirollik aviatsiya jamiyati shu maqsadda.[6] Shunday qilib, bu parvozda tabiiy barqarorlikka erishgan birinchi samolyot va birinchi amaliy dumsiz samolyot bo'ldi. Keyinchalik D.8 litsenziyasi bilan qurilgan va tijorat tomonidan sotilgan V. Starling Burgess Amerikada Burgess-Dunne sifatida.

U yana o'zining monoplaniga qaytdi. The D.6 1911 yildagi yuqori qanotli itaruvchi tipdagi monoplan bo'lib, u qanot uchlariga anhedral yoki osilib turuvchi xususiyatga ega edi. Boshqarish yuzalari endi rullar vazifasini ham bajargan.

Dunnning barqarorlik haqidagi ko'plab g'oyalari o'z kuchini yo'qotmaydi va u keyinchalik kabi dizaynerlarga ta'sir ko'rsatgani ma'lum Jon K. Northrop (ning otasi Northrop Grumman B-2 Spirit yashirin bombardimonchi).

Urushlararo va Ikkinchi Jahon Urushi

G.T.R. Tepalik va Pterodaktillar

Jahon urushidan so'ng, uchuvchi Geoffrey T. R. Hill shuningdek, barqaror, o'rnatib bo'lmaydigan dizayni izladi. Dunne dastlab bir oz yordam berdi va Xill ishlab chiqarishni boshladi Pterodaktil seriyasi 20-asrning 20-yillaridan boshlab dumsiz samolyotlar. Xill, shuningdek, ichki barqaror aerofoil nazariyasini ishlab chiqa boshladi va uni o'z dizaynlariga kiritdi.

Lippis deltalari

Nemis nazariyotchilari barqaror aerofoil nazariyasini yanada rivojlantirdilar. Dizayner Aleksandr Lippish 1931 yilda birinchi dumsiz dizaynini, Delta I ni ishlab chiqardi. U ketma-ket takomillashtirilgan dizaynlarni yaratishga kirishdi va oxirida Ikkinchi jahon urushi o'z ishini davom ettirish uchun Amerikaga olib ketilgan.

163. Yakkama-yakka Komet

Davomida Ikkinchi jahon urushi, Lippis nemis dizaynerida ishlagan Villi Messerschmitt ishlab chiqarishga kiradigan birinchi dumsiz samolyotda Men 163 Komet. Bu oldingi xizmatga joylashtirilgan raketa bilan boshqariladigan yagona tutuvchi va urush paytida tezkor xizmatga etib kelgan eng tezkor samolyot edi.

Northrop

AQShda Lippis bilan parallel ravishda, Jek Nortrop quyruqsiz dizaynlar bo'yicha o'z g'oyalarini ishlab chiqardi. The N-1M 1941 yilda uchgan va ketma-ket quyruqsiz turlar paydo bo'lgan, ularning ba'zilari haqiqiy uchuvchi qanotlardir.

Urushdan keyingi

de Havilland DH 108 Qaldirg'och

1940 yillarda ingliz samolyotlari dizayneri John Carver Meadows Frost "deb nomlangan samolyotda ishlaydigan samolyotni ishlab chiqardi de Havilland DH.108 Qaldirg'och. Ning old fyuzelyaji yordamida qurilgan de Havilland Vampiri reaktiv qiruvchi. Ulardan biri, ehtimol ovoz to'sig'ini buzgan birinchi samolyotlardan biri bo'lishi mumkin edi - bu sayoz sho'ng'in paytida buni amalga oshirdi va sonik portlash bir necha guvoh tomonidan eshitildi.[iqtibos kerak ] Qurilgan uchalasi ham halokatli halokatlarda yo'qolgan.

Northrop X-4 Bantam

D.H. 108 ga o'xshab, 1948 yilgi vintage Northrop X-4 dvigatelli samolyotlardan biri edi urushdan keyingi X-samolyotlari seriyasi Ikkinchi Jahon Urushidan keyin Qo'shma Shtatlarda yuqori tezlikli transonik parvoz va boshqa muammolarni o'rganadigan tadqiqot dasturlarida uchish uchun ishlab chiqarilgan eksperimental samolyotlar. DH108nikiga o'xshash aerodinamik muammolar mavjud edi, ammo har ikkala X-4 namunalari 1950-1953 yillarda 80 ga yaqin tadqiqot parvozlari orqali parvozlarni sinov dasturlarida jiddiy hodisalarsiz saqlab qolishdi, faqat soatiga 1040 km / soat tezlikka erishdilar. ).

Dassault Miraj

Frantsuzlar Miraj supersonik reaktiv qiruvchilar seriyasi quyruqsiz delta konfiguratsiyasining namunasi bo'lib, barcha G'arbiy reaktiv samolyotlarning eng ko'p ishlab chiqarilganlaridan biriga aylandi. Aksincha, Sovet Ittifoqining ekvivalenti keng ishlab chiqarilgan delta qanotli qiruvchi Mikoyan-Gurevich MiG-21, dumini stabilizatoriga ega.

Convair F2Y Dengiz darti

1950-yillarda, Convair F2Y Sea Dart prototip yagona bo'ldi dengiz samolyoti har doim ovoz tezligidan oshib ketishi kerak. Convair yana bir nechta muvaffaqiyatli quyruqsiz delta turlarini qurdi.

Supersonik havo laynerlari

Angliya-frantsuz Konkord Supersonik transport va uning sovet hamkasbi Tupolev Tu-144 jimgina egiluvchan, quyruqsiz ovozdan yuqori tezlikda harakatlanadigan samolyotlar edi ogival delta qanotlar. Ushbu samolyotlarning parvozdagi inoyati va go'zalligi ko'pincha eslab o'tilgan.[7]

Lockheed SR-71 Qora qush

Amerika Lockheed SR-71 Blackbird razvedka samolyoti, iste'fodagi eng tez uchadigan samolyot bo'lib, Mach 3 dan yuqori tezlikka erishdi.

NASA PRANDTL-D

NASA Pre-Research Aerodynamic Design to Tower Drag (PRANDTL-D) qanotini Al Bowers NASAda ishlab chiqdi. Armstrong parvozlarni o'rganish markazi. Bowers ishidan ilhomlangan Lyudvig Prandtl va Dann singari, qushlarning parvozini tomosha qilish orqali. Dunne dizayni kabi, u a qanot burmasi qanot uchlarini salbiy burchakka o'rnatish va bir xil musbat burama-yaw kavramini yaratish uchun etarli.[8][9][10]Bouers samolyotning ko'tarilish xususiyatlarini miqdoriy tahlilini ishlab chiqdi va uning qo'ng'iroq shaklidagi ko'tarilish taqsimotini yanada kengroq kashf etishiga olib keldi, bu esa samolyot og'irligi uchun indüktatsiyani kamaytiradi. U ushbu taqsimotni "Prandtl-D" dizaynlashtirilgan seriyasida qo'llagan.[4] 2017 yil oxiriga kelib u uchta tadqiqot modelini uchirdi.[11][12]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

Ichki iqtiboslar

  1. ^ Torenbek, E .; Ilg'or samolyot dizayni: Subsonik fuqarolik samolyotlarini kontseptual loyihalash, tahlil qilish va optimallashtirish, Wiley (2013), 6.2.3-bo'lim. Planni ko'rishni tasnifi, B toifali Planar monoplanning yagona tanasi: "B4 - Tovushsiz samolyot: gorizontal stabilizator yo'q, lekin vertikal dumga ega."
  2. ^ Kroes, Rardon va Nolan; Aircraft Basic Science, sakkizinchi nashr, McGraw-Hill (2013), 101-bet: "Uchuvchi qanot - bu quyruqsiz samolyot, bu ... ba'zi bir kichik qo'shimchalarga ega bo'lishi mumkin ... masalan ... vertikal stabilizatorlar ..."
  3. ^ Nikel, K .; Vohlfahrt, V.; Nazariy va amaliyotda quyruqsiz samolyotlar, ButterHeinem (1994).
  4. ^ a b Bowers, Albion; Murillo, Oskar (2016 yil mart). "Minimal induktsiya qilingan dragning qanotlari: samolyot va qushlarga spanload ta'siri" (PDF). Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  5. ^ J. W. Dunne; "Dunne samolyotining nazariyasi", Aeronautical Journal, 1913 yil aprel, 83-102 betlar. Serializatsiya qilingan Parvoz 1913 yil 16-avgustdan 1913 yil 13-sentyabrgacha,
  6. ^ "Avtomatik barqarorlik mashinasi", Parvoz 1911 yil 18-fevral, 133-134-betlar.[1]
  7. ^ Trubsha B.; Concorde: Ichki hikoya, Pub. Satton, Angliya (2000), ISBN  978-0-7509-2393-4.
  8. ^ Dragni tushirish uchun dastlabki tadqiqot aerodinamik dizayni (PRANDTL): Umumiy ma'lumot, Nasa Armstrong parvozlarni o'rganish markazi, 2015
  9. ^ Yangi qanotni loyihalash usulini tasdiqlovchi uchuvchi qanotli eksperimental samolyot, Nasa Armstrong parvozlarni o'rganish markazi, 2016
  10. ^ Bowers, Al (2017-07-26). "Omega Tau, 256 - NASA Armstrong-da parvoz tadqiqotlari, 1-qism: Subscale" (Suhbat). Markus Volter bilan suhbatlashdi. Omega Tau. (podkast)
  11. ^ Subscale Planer birinchi parvozni amalga oshiradi, Nasa Armstrong parvozlarni o'rganish markazi, 2015
  12. ^ NASA Armstrong ma'lumotlari: Prandtl-D samolyoti, Nasa Armstrong parvozlarni o'rganish markazi, 2016

Umumiy ma'lumotnomalar

Tashqi havolalar