ЦПГО

ЦПГО - цельноповоротное горизонтальное оперение (управляемый стабилизатор). Необходимость отклонения всей поверхности горизонтального оперения объясняется резким снижением эффективности рулей высоты на сверхзвуковых скоростях полёта.

История

В 1942 году был построен самолет БИ-1 с ЖРД. Он имел прямое трапециевидное крыло и оперение. Конструктора предполагали эксплуатацию самолета на скоростях 800-1000 км/ч. Однако в 1943 году в полете на скорости более 800 км/ч самолет перешел в пикирование и разбился, летчик-испытатель Бахчиванджи погиб. Позже это явление было изучено в аэродинамической трубе Т-106 ЦАГИ. Оказалось, что при достижении местного числа Маха = 1 при обтекании профиля возникает скачек, и обтекание меняется. Если на дозвуковых скоростях отклонение руля высоты приводило к изменению давления на всей поверхности горизонтального оперения, то после возникновения скачка - только на поверхности руля. При этом требуется гораздо большая балансировочная сила на горизонтальном оперении, так как положение аэродинамического фокуса меняется на пикирование.

Конструкция

Ось вращения управляемого стабилизатора может быть перпендикулярной к плоскости симметрии самолета или располагаться под углом к ней.

Положение оси вращения выбирается так, чтобы усилия от шарнирного момента на до- и сверхзвуковых скоростях полета были минимальными. Крепление управляемого стабилизатора к фюзеляжу выполняется с помощью вала и двух подшипников.

Возможны две схемы крепления:

• схема вала - вал жестко закреплен на управляемом стабилизаторе, а подшипники крепятся на фюзеляже,
• схема оси - ось закреплена неподвижно на фюзеляже, а подшипники установлены на управляемом стабилизаторе.

В первом случае крепление вала к стабилизатору должно обеспечить передачу на вал перерезывающей силы, изгибающего момента и момента кручения, если качалка управления закреплена на валу.

В некоторых случаях качалка управления крепится на корневой усиленной нервюре, которая собирает весь крутящий момент с замкнутого контура стабилизатора. В этом случае крутящий момент на вал не передается. При такой схеме крепления обычно используется лонжеронная схема стабилизатора, так как при кессонной схеме передача изгибающего момента с силовых панелей на вал вызывает конструктивные трудности.

В случае закрепления вала на фюзеляже подшипники крепятся на усиленных нервюрах стабилизатора, связанных с его продольными стенками. На внешний подшипник передается вся перерезывающая сила консоли, а изгибающий момент парой сил передается на оба подшипника. Таким образом, на внешнем подшипнике происходит суммирование двух указанных усилий.

В схеме оси достаточно просто обеспечивается передача изгибающего момента и при кессонной или моноблочной конструкциях стабилизатора. В этом случае силовые панели спереди и сзади опираются на продольные стенки, которые у корня сходятся к внутреннему бортовому подшипнику. Соответственно ширина силовых панелей и усилия в них от изгиба стабилизатора меняются от максимальной величины над внешним подшипником до нуля над внутренним подшипником. В результате изгибающий момент кессона стабилизатора уравновешивается реакциями подшипников. Качалка управления в таком стабилизаторе обычно устанавливается на корневой усиленной нервюре. Подобный принцип передачи изгибающего момента можно использовать и при кессонной схеме стабилизатора с подвижным валом. В этом случае внешний конец вала должен опираться на силовую нервюру, связанную со стенками кессона.

См. также

• Оперение_(авиация)

Ссылки

• Виртуальный кабинет конструкции самолетов: 1.6. Управляемый стабилизатор