Elevonas

Elevonai arba taileronai – tai horizontalios orlaivio valdymo plokštumos, kuriose sujugntos aukščio vairo (naudojamo polinkio valdymui) ir elerono (naudojamo valdymui) funkcijos. Įrenginio pavadinimas kilęs iš terminų „aukščio vairas“ (angl. elevator) ir „eleronas“. Elevonai dažnai naudojami beuodegiuose orlaiviuose, skraidančio sparno tipo konstrukcijose. Elevonas, kuris nėra pagrindinio sparno dalis, o yra atskiras vientisas horizontalus uodegos paviršius, yra vadinamas stabiliatoriumi (stabiliatoriai yra naudojami tik polinkiui valdyti, tačiau ne sukimosi momentui sukurti, kaip serijos orlaiviuose).

Convair F-102A Delta Dagger schema ir kita spalva išskirti jo elevonai

Elevonai yra montuojami kiekvienoje lėktuvo pusėje ties užpakaliniu sparno kraštu. Judėdami ta pačia kryptimi (aukštyn arba žemyn) jie lėktuvo sklandmeniui suteikia posvyrio monentą (nosis atitinkamai juda žemyn arba aukštyn). Judėdami skirtingomis kryptimis (vienas aukštyn, kitas žemyn), jie suteikia polinkio (sukimosi) momentą. Šie monentai gali būti taikomi vienu metu, tinkamai nustačius elevonus, pvz., vieno sparno elevonus nulenkus visiškai žemyn, o kito sparno elevonus – iš dalies žemyn, orlaivis kils ir suksis. Beuodegiuose orlaiviuose elevonai naudojami ir kaip krypties vairai.

Lėktuvas su elevonais valdomas taip pat kaip ir kiti lėktuvai, tarsi pilotas disponuotų atskiromis eleronų ir aukščio vairų plokštumomis. Dviejų valdiklių įvestis sumaišoma mechaniškai arba elektroniniu būdu taip užtikrinant tinkamą kiekvieno elevono padėtį.

Taikymas

Šiuolaikiniai orlaviai

2008 m. Fanrborou (Farnborough) aviašou metu kyla „Avro Vulcan XH558“

Vienas iš pirmųjų orlaivių su elevonais buvo britų Karališkųjų oro pajėgų oro pajėgų strateginis bombonešis „Avro Vulcan“. Pirminiame serijinimae modelyje, žymėtame indeksu B.1, elevonai nebuvo montuojami; orlaiviui valdyti buvo naudojami delta formos sparno gale sumontuoti keturi aukščio vairai (arčiau fiuzeliažo) ir keturi eleronai (toliau nuo fiuzeliažo). Elevonai buvo pradėti montuoti į antrojo modelio – B.2' – „Vulkanus“, kuriuose atsirado aštuoni elevonai. Skrendant nedideliais greičiais, elevonai veikė kartu su šešiais elektra valdomais trijų padėčių .

Convair B-58A Hustler elevonai

Kitas orlaivis, vienas pirmųjų gavęs elevonus, buvo Jungtinių Valstijų oro pajėgų naikintuvas-perėmėjas Convair F-102 Delta Dagger. Po keleto metų po F-102 pristatymo, Convair sukūrė viršgarsinį bombonešį B-58 Hustler, kuriame taip pat buvo naudojami elevonai.

F-117 sparno vaizdas iš galo

Elevonai naudoti ir JAV sukiurtame bombonešyje F-117 NIghthawk, prancūziškuose naikintuvuose Dassault Mirage, jų pagrindu sukurtuose Izraelio gamybos naikintuvuose , švediškuose naikintuvuose , , ES valstybių narių bendrame projekte Eurofighter Typhoon, kiniškame naikintuve , taip ir nepradėtame gaminti sovietiniame MiG-1.44.

Pirmasis „Concorde 001“ skrydis 1969 m

Tu-144 (Reg. Nt. 77114) vaizdas iš galo. Aiškiai matomas elevonų kompleksas.

Vieni žymiausių elevonų taikymo pavyzdžių – britų ir prancūzų bendrai sukurtas viršgarsinis keleivinis lėktuvas Aérospatiale / BAC Concorde bei lygiagrečiai sovietų sukurtas Tu-144. Jų konstruktoriai, greta reikalavimo išlaikyti tikslų krypties valdymą skrendant viršgarsiniu greičiu, taip pat susidūrė su būtinybe suvaldyti jėgas, veikiančias orlaivį posvyrio ir posūkio metu, skatinančias orlaivio konstrukcijos elementų linkimą ir sukimąsi. Abiejų šių problemų sprendimas buvo elevonų valdymas: keičiantis orlaivio greičiui aktyviai kito ir santykis tarp vidinių ir išorinių elevonų – kuo greičiai skrido „Concorde“, tuo mažiau buvo galima keisti sparnų galuose esančių elevonų padėtį ir, atitinkamai, daugiau darbo tekdavo tik elevonams, esantiems šalia fiuzleiažo – pritvirtintiems prie tvirčiausios sparnų vietos.

Bandomas „Space Shuttle“ prototipas. Matomi išleisti elevonai, veikiantys ir kaip oro stabdžiai.

Elevonai buvo įrengti ir kosminiame lėktuve , nors jie buvo naudojami tik atmosferinio skrydžio metu, transporto priemonei kontroliuojamai leidžiantis atgal į Žemę. Iš viso kosminio lėktuvo delta tipo sparnuose buvo įrengti keturi elevonai. Ne atmosferinio skrydžio metu, „Shuttle“ krypties valdymą užtikrino reakcijos valdymo sistema (angl. Reaction Control System – RCS), kurią sudarė 44 kompaktiški skystu kuru varomi raketiniai varikliai, valdomi naudojant sudėtingą skrydžio valdymo sistemą.

Norhtrop Grumman B-2 vaizdas iš šono. Aiškiai matomi elevonai

Elevonai naudojami ir dideliame „skraidančio sparno“ tipo bombonešyje „Northrop Grumman B-2 Spirit“. „Northrop Grumman“ sukurta valdymo sistema apima padalintų stabdžių vairų ir diferencinės traukos derinį, užtikrinantį minimalų orlaivio radaro profilį. Pagal orlaivio sparno galinį kraštą yra išdėstytos keturios valdymo paviršių poros. Nors dauguma paviršių naudojami visuose orlaivio skrydžio režimuose, vidiniai elevonai paprastai naudojami tik skrendant nedideliu greičiu, pavyzdžiui, artėjant tūpimui. Visi elevonai kylant lieka nuleisti, kol pasiekiamas pakankamai didelis oro greitis – taip siekiama išvengti galimos kontaktinės žalos kilimo metu ir užtikrinti, kad nosis būtų nukreipta žemyn. B-2 vairuojančios plokštumos yra automatiškai reguliuojamos be atskirų piloto komandų. Šias operacijas atlieka keturguba „fly-by-wire“ tipo kompiuterinė skrydžio valdymo sistema; tokiu būdu neutralizuojamas skraidančio sparno konfigūracijai būdingas nestabilumas.

Tyrimų programos

Įvairiais aviacijos inžinerijos eksperimentais siekiama integruoti skirtingų orlaivių skrydžių valdymo sistemų – eleronų, aukščio vairų, elevonų, funkcijas sparne, tam, kad išgauti mažesnes masės, kainos, pasipriešinimo, inercijos (spartnesnis ir stipresnis atsakas į piloto komandą) sąnaudas, mažesnį sudėtingumą (mechaniškai paprastesnis, mažiau judančių dalių ar paviršių, mažiau priežiūros), mažesnį , užtikrinantį didesnį slaptumą. Pagrindinis elevonų trūkumas yra tas, kad jiems judant aukštyn, taip didinant orlaivio tangažą, jie kartu sumažina viso sparno neigiamą išlinkį, taip sumažindami sparno keliamąją galią ir efektyvumą.

Elevonai naudojami daugelyje nepilotuojamų orlaivių (UAV) ir šeštosios kartos naikintuvų. Pagrindinės elevonų tobulinimo sritys yra lankstaus sparno koncepcijos vystymas ir čiurkščių dinamika.

skrydžio metu

Lankstaus sparno technologija leidžia skrydžio metu keisti didžiosios sparno dalies arba viso sparno paviršiaus formą, taip nukreipiant oro srautą. Šios technologijos karines ir komercines galimybes NASA tyrė „X-53 Active Aeroelastic Wing“ projekto metu.

Čiurkšlių (angl. fluidics) jėgos yra sukuriamos cirkuliacijos valdymo pagalba, didesnes sudėtingesnes mechanines dalis pakeičiant mažesnėmis paprastesnėmis skysčių sistemomis (pvz. angomis, išskiriančiomis oro srautus). Naudojant tokius valdiklius didesnės jėgos yra nukreipiamos mažesnėmis srovėmis arba jų srautais su pertraukomis, taip pakeičiant transporto priemonės judėjimo kryptį. Naudojant tokią technologiją galima pasiekti mažesnę valdymo įrenginių masę, mažesnes energijos sąnaudas (iki 50 %), labai mažą inerciją ir reakcijos laiką bei konsturkcijos paprastumą.

Taip pat skaitykite

• Eleronas
• Flaperonas
• Skraidantis sparnas

Išnašos

1. Klußmann, Niels, Malik, Arnim: . 2., aktualisierte und erweiterte Auflage. Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2007, ISBN 978-3-540-49095-1, S. 72
2. Pilot’s Notes pt. 1, ch. 10, para. 1(a).
3. Aircrew Manual pt. 1, ch. 7, para. 7.
4. Aircrew Manual pt. 1, ch. 7, para 70.
5. Peacock, Lindsay (1986). „Delta Dart: Last of the Century Fighters“ (PDF). NASA. Nuoroda tikrinta 30 July 2020.
6. Spearman, Leroy (June 1984). „Some Aerodynamic Discoveries and Related NACA/NASA Research Programs following World War II“ (PDF). NASA.
7. Owen 2001.
8. . NASA. Suarchyvuotas originalas 10 February 2001. Nuoroda tikrinta 17 July 2009.
9. Sweetman 2005, p. 73
10. Chudoba 2001, p. 76
11. Chudoba 2001
12. Moir & Seabridge 2008, p. 397
13. Scott, William B. (27 November 2006), "Morphing Wings", Aviation Week & Space Technology 
14. . Suarchyvuotas originalas 16 June 2011. Nuoroda tikrinta 26 April 2011.
15. Kota, Sridhar; Osborn, Russell; Ervin, Gregory; Maric, Dragan; Flick, Peter; Paul, Donald. (PDF). Ann Arbor, MI; Dayton, OH, U.S.A.: FlexSys Inc., Air Force Research Laboratory. Suarchyvuotas originalas (PDF) 22 March 2012. Nuoroda tikrinta 26 April 2011.
16. P. John (2010). . Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. London: Mechanical Engineering Publications. 224 (4): 355–363. doi:10.1243/09544100JAERO580. ISSN 0954-4100. S2CID 56205932. Suarchyvuotas originalas 17 May 2018.
17. „Demon UAV jets into history by flying without flaps“. Metro.co.uk. London: Associated Newspapers Limited. 28 September 2010.
18. . BAE Systems. 2010. Suarchyvuotas originalas 7 July 2011. Nuoroda tikrinta 22 December 2010.

Šaltiniai

• Chudoba, Bernd (2001), Stability and Control of Conventional and Unconventional Aircraft Configurations: A Generic Approach, Stoughton, Wisconsin: Books on Demand,  
• Owen, Kenneth (2001). Concorde: Story of a Supersonic Pioneer. London: Science Museum. ISBN .
• Moir, Ian & Seabridge, Allan G. (2008), Aircraft Systems: Mechanical, Electrical and Avionics Subsystems Integration, Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons,  
• Sweetman, Bill. "Inside the stealth bomber". Zenith Imprint, 1999. ISBN .
• Sweetman, Bill (2005), Lockheed Stealth, North Branch, Minnesota: Zenith Imprint,  .
• Vulcan B.Mk.2 Aircrew Manual (AP101B-1902-15). London: Air Ministry, 1984.