аэродинамическая компенсация

Рис. 1. Аэродинамическая компенсация.

аэродинами́ческая компенса́ция — уравновешивание шарнирного момента (ШМ) аэродинамическими силами (различают собственно А. к. и сервокомпенсацию); устройства для уменьшения шарнирного момента органа управления (ОУ). По принципам действия и конструктивному исполнению устройств различают осевую, внутреннюю и роговую А. к. Вследствие простоты конструктивного исполнения и хороших аэродинамических данных наибольшее распространение получили осевая А. к. и осевая А. к., совмещённая с сервокомпенсацией.

Осевая аэродинамическая компенсация — часть ОУ (рис. 1), расположенная впереди его оси вращения и простирающаяся по всему его размаху. Суть осевой А. к. состоит в смещении оси вращения ОУ к его центру давления, в результате чего при отклонении ОУ на части поверхности ОУ, расположенной перед осью вращения, аэродинамические силы создают момент, противоположный моменту, возникающему на части поверхности, расположенной за осью вращения (происходит компенсация ШМ). Слишком сильное смещение оси вращения к центру давления может приводить к перекомпенсации. Осевая А. к. характеризуется относительной хордой и относительной площадью осевой компенсации _ОК, равной отношению площади поверхности S_ОК осевой компенсации к общей (габаритной) площади поверхности S ОУ и выражаемой обычно в процентах: _ОК = 100%•S_ОК/S. С увеличением относительной площади осевой А. к. ШМ ОУ, как правило, уменьшается. На значение ШМ оказывает влияние не только S_ОК, но и форма профиля. Наиболее распространены формы профиля осевой компенсации в виде окружности, параболы, эллипса и клина (рис. 2). С увеличением «полноты» профиля осевой А. к. при _ОК = const ШМ ОУ уменьшается. С увеличением площади осевой компенсации, а также полноты носка, наряду с уменьшением ШМ ОУ, заметно усиливается нелинейный характер изменения коэффициент ШМ т_ш ОУ от угла его отклонения, в результате чего при больших углах отклонения эффективность осевой компенсации уменьшается (рис. 3) из-за срыва потока с носка ОУ, и ШМ резко возрастает. Поскольку эффективность органов управления также зависит от площади поверхности осевой компенсации и формы её профиля, что особенно заметно при больших углах отклонения ОУ, то с увеличением S_ок и полноты формы профиля осевой А. к. эффективность ОУ сохраняется до меньших углов его отклонения по сравнению с ОУ без осевой компенсации или осевой А. к. с меньшей полнотой носка.

Внутренняя аэродинамическая компенсация представляет собой компенсирующую пластину впереди оси вращения ОУ по всему его размаху (рис. 4). Компенсирующая пластина располагается в полости, которая соединена с внешним пространством узкими щелями в местах сопряжения ОУ с несущей поверхностью. Верхняя часть полости отделена от нижней герметичным устройством (обычно гибкая перегородка из прорезиненной ткани).

При отклонении ОУ возникает разность давлений на его верхней и нижней поверхностях. Эта разность давлений в зоне оси вращения передаётся через щели внутрь полости и действует на компенсирующую пластину, создавая ШМ, обратный по знаку создаваемому основной частью ОУ, расположенной за осью вращения. Внутренняя А. к. наиболее эффективна на больших скоростях полёта, но при этом возникают сложности при её размещении в тонких профилях, характерных для скоростных летательных аппаратов. Кроме того, преимуществом внутренней А. к. является то, что компенсирующая пластина не вносит никаких дополнительных возмущений в поток при отклонении ОУ. Внутренняя компенсация обладает меньшей эффективностью как средство уменьшения ШМ по сравнению с осевой А. к. при одинаковых значениях относительной площади компенсации.

Роговая аэродинамическая компенсация является частью ОУ, расположенной впереди оси вращения в концевых его частях (рис. 5). Роговые компенсаторы создают ШМ относительно оси вращения ОУ обратного знака по сравнению с моментом, который создаёт основную его поверхность. Обычно ОУ с роговой компенсацией характеризуется большой относительной хордой компенсатора, который при больших углах отклонения и больших скоростях ухудшает обтекание несущей поверхности, что может привести к преждевременным нежелательным вибрациям. На практике роговую компенсацию, как правило, применяют совместно с осевой, что позволяет в большей степени влиять на изменение ШМ ОУ в зависимости от угла атаки. Кроме того, упрощается весовая компенсация ОУ с роговой А. к. благодаря размещению груза и роговом компенсаторе.

В. Г. Микеладзе.

ости на дозвуковых скоростях полёта, управления вектором тяги, суперциркуляции (см. Энергетическая механизация крыла) и других решений.

На современном этапе А. летательных аппаратов располагает развитым аппаратом теоретических и экспериментальных исследований сложных физических явлений, мощными вычислительными средствами и методами численного решения разнообразных задач по определению аэродинамических характеристик летательных аппаратов, его лётных данных, поиску его оптимальных параметров и режимов полёта.

К. Ю. Косминков, В. Г. Микеладзе.

Литература:
Жуковский Н. Е., Теоретические основы воздухоплавания, Собрание сочинений, т. 6, М.—Л., 1950;
Прандтль Л., Гидроаэромеханика, пер. с нем., М., 1951;
Пышнов В. С., Из истории летательных аппаратов, сб. 1, М., 1968;
его же, Основные этапы развития самолёта, М., 1984;
ЦАГИ — основные этапы научной деятельности 1918—68 гг., М., 1976;
Кюхеман Д., Аэродинамическое проектирование самолётов, пер. с англ., М., 1983.

Рис. 2. Формы профилей осевой аэродинамической компенсации.

Рис. 3. Зависимости коэффициента шарнирного момента и эффективности органа управления от угла его отклонения при различных профилях осевой компенсации.

Рис. 4. Схема внутренней аэродинамической компенсации.

Рис. 5. Роговая аэродинамическая компенсация.