П. Бауэрс - Летательные аппараты нетрадиционных схем

возмущения. В своих записках О. Райт отмечал, что. устойчивость «утки» по тангажу определяется мастерством летчика^[2].

Опыт первых полетов показал, что в том случае, когда на переднем горизонтальном оперении создается значительная подъемная сила, она оказывает существенное влияние на балансировку самолета. Срыв потока на ПГО вызывает примерно такое же воздействие на балансировку летательного аппарата, как, например, складывание пары ножек стола две другие ножки продолжают поддерживать противоположный конец, и стол падает в ту сторону, где опора отсутствует. Поэтому противоштопорные достоинства самолетов схемы «утка» довольно скоро поблекли. Самолеты этой схемы практически полностью исчезли из практики авиастроения вплоть до того, как в начале второй мировой войны начали проводиться углубленные исследования «утки», нацеленные на поиск возможных путей повышения характеристик маневренности самолетов. Однако и в этот период развития авиации не удалось реализовать достоинства этой схемы.

Лишь в последние годы было создано несколько очень удачных самолетов схемы «утка», которые продемонстрировали преимущества этой схемы в некоторых специфических условиях применения авиационной техники. Однако на этих самолетах уже применялись специальные средства предотвращения мощного срыва потока с ПГО.

Это достигается путем увеличения критического угла атаки за счет выдува потока на ПГО, использования аэродинамических профилей с различными несущими свойствами или применения ПГО в качестве лишь балансировочной поверхности (в этом случае ПГО не создаст сколь-нибудь заметного вклада в подъемную силу), например, на самолетах с близким к треугольному крылом большой площади или самолетах-«бесхвостках» с крылом прямой стреловидности. По схеме «утка» построены некоторые из современных ракет, но системы управления этих ракет обычно работают с использованием бортовых ЭВМ и автоматических средств повышения устойчивости, которые вырабатывают и осуществляют балансировочные команды, предотвращающие нарастание возмущений в канале тангажа.

Следует отметить, что все самолеты схемы «утка», реализованные в соответствии с техническим уровнем, достигнутым до 1960-х гг., стали сущим несчастьем. Как бы предвидя это, братья Райт уже в 1909 году (когда они стали использовать колесное шасси, позволяющее приподнять самолет от земли и обеспечить набор угла атаки на разбеге) отказались от ПГО и установили рули высоты в хвостовой части аппарата около руля направления.

Наиболее широкое распространение схема «утка» получила в области ультралегких летательных аппаратов. Этот класс современных летательных аппаратов проделал своеобразный путь назад к полетам того типа, которые выполняли братья Райт и которые характеризуются весьма ограниченным скоростным диапазоном, ограниченной маневренностью и сравнительно небольшой полезной нагрузкой. В период с 1980 по 1983 гг., вероятно, было спроектировано и построено больше самолетов этой схемы, чем за всю предыдущую историю авиации.

«ФЛАЙЕР» БРАТЬЕВ РАЙТ

Первым успешно летавшим аппаратом тяжелее воздуха, оснащенным силовой установкой, стал созданный в 1903 году братьями Райт самолет «Флайер». В 1909 году они построили самолет аналогичной конфигурации, но установили рули высоты в хвостовой части аппарата, как это делали практически все авиаторы (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Самолет братьев Райт «Модель А» (1908 г.) один из вариантов самолета 1903 г.

Отметим, что рули высоты бипланной схемы, установленные братьями Райт на самолет 1908 года (модель А), не имели перед собой горизонтальных стабилизаторов. Эти аэродинамические поверхности были установлены на шарнирах, ось которых располагалась достаточно далеко от передней кромки. Таким образом, создаваемая на рулях высоты сила естественным образом компенсировалась, и на ручку управления самолетом не передавалась вся действующая на аэродинамические поверхности нагрузка. У поверхности управления такого типа был один недостаток - при возникновении знакопеременных нагрузок (например, при воздействии воздушных порывов) такой орган управления не стабилизировал самолет, как это происходит --">