از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

پرش به ناوبریپرش به جستجو

با حرکت دادن چوب کنترل به سمت چپ، هواپیما در بال چپ به سمت بالا و در بال راست به سمت پایین حرکت می کند و باعث می شود هواپیما بال چپ را پایین بیاورد. کشیدن چوب آسانسورها را به سمت بالا حرکت می دهد و باعث می شود هواپیما دماغه را بالا بیاورد. با فشار دادن پدال سکان سمت راست، سکان به سمت راست حرکت می کند و باعث می شود هواپیما دماغه را به سمت راست بچرخاند.

سطوح کنترل اولیه هواپیما و حرکت. الف)آیلرون ب)دستگاه کنترل ج)آسانسور د)سکان.

سطوح کنترل پرواز هواپیما ابزارهای آیرودینامیکی هستند که به خلبان امکان تنظیم و کنترل وضعیت پرواز هواپیما را می دهند .

توسعه یک مجموعه موثر از سطوح کنترل پرواز یک پیشرفت مهم در توسعه هواپیما بود. تلاش‌های اولیه در طراحی هواپیمای بال ثابت موفق به ایجاد نیروی بالابر کافی برای بلند کردن هواپیما از زمین شد، اما زمانی که هواپیما از زمین بلند شد، ثابت شد که این هواپیما غیرقابل کنترل بود و اغلب نتایج فاجعه‌باری به همراه داشت. توسعه کنترل های پرواز موثر چیزی است که اجازه پرواز پایدار را می دهد.

این مقاله سطوح کنترلی مورد استفاده در هواپیمای بال ثابت با طراحی معمولی را توصیف می کند. سایر پیکربندی‌های هواپیمای بال ثابت ممکن است از سطوح کنترل متفاوتی استفاده کنند، اما اصول اولیه باقی می‌مانند. کنترل‌ها (چوب و سکان ) برای هواپیمای بال دوار ( بالگرد یا اتوژیرو ) حرکات یکسانی را در مورد سه محور چرخش انجام می‌دهند ، اما کنترل‌های پرواز چرخان ( دیسک روتور اصلی و دیسک روتور دم ) را به روشی کاملاً متفاوت دستکاری می‌کنند.

سطوح کنترل پرواز توسط سیستم های کنترل پرواز هواپیما اداره می شود .

فهرست

توسعه [ ویرایش ]

برادران رایت با توسعه اولین سطوح کنترل عملی اعتبار دارند. این بخش اصلی حق اختراع آنها در مورد پرواز است. [1] بر خلاف سطوح کنترلی مدرن، آنها از تاب برداشتن بال استفاده کردند . [2] در تلاش برای دور زدن حق ثبت اختراع رایت ، گلن کرتیس سطوح کنترلی لولایی ساخت، همان نوع مفهوم برای اولین بار حدود چهار دهه قبل در انگلستان ثبت اختراع شد . سطوح کنترل لولایی این مزیت را دارند که باعث ایجاد تنش هایی نمی شوند که مشکل تاب برداشتن بال ها هستند و راحت تر در سازه ها وارد می شوند.

محورهای حرکت [ ویرایش ]

مقاله اصلی: محورهای اصلی هواپیما

چرخش حول سه محور

Mnemonics برای به خاطر سپردن نام زاویه

یک هواپیما آزاد است که حول سه محور عمود بر هم بچرخد و در مرکز ثقل آن (CG) همدیگر را قطع کند. برای کنترل موقعیت و جهت، یک خلبان باید بتواند چرخش را در اطراف هر یک از آنها کنترل کند.

محور عرضی [ ویرایش ]

محور عرضی ، همچنین به عنوان محور جانبی شناخته می شود ، [3] از یک هواپیما از نوک بال به نوک بال عبور می کند. چرخش حول این محور را گام می نامند . Pitch جهت عمودی را که دماغه هواپیما نشان می دهد تغییر می دهد. آسانسورها سطوح کنترل اولیه زمین هستند.

محور طولی [ ویرایش ]

محور طولی از دماغه تا دم هواپیما می گذرد. چرخش حول این محور رول نامیده می شود . [3] به جابجایی زاویه ای حول این محور، بانک می گویند. [4] خلبان با افزایش بالابر در یک بال و کاهش آن در بال دیگر، زاویه کرانه را تغییر می دهد. این بالابر دیفرانسیل باعث چرخش حول محور طولی می شود. هواکش ها کنترل اصلی بانک هستند . سکان نیز اثر ثانویه بر روی بانک دارد .

محور عمودی [ ویرایش ]

محور عمودی از یک هواپیما از بالا به پایین عبور می کند. چرخش حول این محور انحراف نامیده می شود . [3] Yaw جهتی که دماغه هواپیما به سمت چپ یا راست است را تغییر می دهد. کنترل اولیه انحراف با سکان است. آیلرون ها نیز تاثیر ثانویه بر انحراف دارند.

توجه به این نکته ضروری است که این محورها همراه با هواپیما حرکت می کنند و با حرکت هواپیما نسبت به زمین تغییر می کنند. برای مثال، برای هواپیمایی که بال چپ آن مستقیماً به سمت پایین است، محور "عمودی" آن با زمین موازی است، در حالی که محور "عرضی" آن عمود بر زمین است.

سطوح کنترل اصلی [ ویرایش ]

سطوح کنترل اصلی یک هواپیمای بال ثابت بر روی لولاها یا مسیرها به بدنه هواپیما متصل می شوند تا ممکن است حرکت کنند و در نتیجه جریان هوایی را که از روی آنها می گذرد منحرف کنند. این تغییر جهت جریان هوا نیروی نامتعادلی را برای چرخش صفحه حول محور مرتبط ایجاد می کند.

سطوح کنترل پرواز بوئینگ 727

آیلرون [ ویرایش ]

مقاله اصلی: Aileron

سطح آیلرون

آیلرون ها روی لبه انتهایی هر بال نزدیک نوک بال ها نصب می شوند و در جهت مخالف حرکت می کنند. هنگامی که خلبان چوب را به سمت چپ حرکت می دهد، یا چرخ را در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخاند، ایرلن سمت چپ بالا می رود و ایرلن سمت راست پایین می رود. باله‌ای که برافراشته می‌شود، بالابر را در آن بال کاهش می‌دهد و باله پایین‌آمده، بلندشدن را افزایش می‌دهد، بنابراین حرکت چوب به چپ باعث می‌شود بال چپ بیفتد و بال راست بالا بیاید. این باعث می شود که هواپیما به سمت چپ بچرخد و شروع به چرخیدن به سمت چپ کند. وسط قرار دادن چوب، ایرلن ها را به حالت خنثی باز می گرداند و زاویه انحراف را حفظ می کند . هواپیما به چرخش خود ادامه خواهد داد تا زمانی که با حرکت مخالف باله، زاویه کرانه را به صفر برگرداند تا مستقیم پرواز کند.

آسانسور [ ویرایش ]

نوشتار اصلی: آسانسور (هواپیما)

آسانسور قسمت متحرک تثبیت کننده افقی است که به پشت قسمت ثابت دم افقی لولا شده است. آسانسورها با هم بالا و پایین می روند. وقتی خلبان چوب را به عقب می کشد، آسانسورها بالا می روند. هل دادن چوب به سمت جلو باعث پایین رفتن آسانسورها می شود. آسانسورهای برآمده دم را به سمت پایین فشار می دهند و باعث بالا آمدن بینی می شوند. این باعث می شود بال ها در زاویه حمله بالاتری پرواز کنند که باعث افزایش بیشتر و کشش بیشتر می شود . قرار دادن چوب در مرکز، آسانسورها را به حالت خنثی برمی‌گرداند و تغییر گام را متوقف می‌کند. برخی از هواپیماها، مانند MD-80 ، از زبانه سروو استفاده می کننددر سطح آسانسور برای حرکت آیرودینامیکی سطح اصلی در موقعیت خود. بنابراین جهت حرکت زبانه کنترل در جهت مخالف سطح کنترل اصلی خواهد بود. به همین دلیل است که یک دم MD-80 به نظر می رسد که دارای یک سیستم آسانسور 'split' است.

در آرایش کانارد ، آسانسورها به عقب هواپیمای جلویی لولا می شوند و به معنای مخالف حرکت می کنند، برای مثال زمانی که خلبان چوب را به عقب می کشد، آسانسورها پایین می روند تا بالابر در جلو را افزایش دهند و دماغه را بالا ببرند.

سکان [ ویرایش ]

نوشتار اصلی: سکان § سکان هواپیما

سکان معمولاً بر روی لبه انتهایی تثبیت کننده عمودی ، بخشی از بازشو نصب می شود . هنگامی که خلبان پدال سمت چپ را فشار می دهد، سکان به سمت چپ منحرف می شود. فشار دادن پدال سمت راست باعث انحراف سکان به سمت راست می شود. انحراف سکان به راست، دم را به چپ فشار می دهد و باعث می شود بینی به سمت راست منحرف شود. وسط قرار دادن پدال های سکان، سکان را به حالت خنثی برمی گرداند و انحراف را متوقف می کند.

اثرات ثانویه کنترل ها [ ویرایش ]

آیلرون [ ویرایش ]

مقاله اصلی: انحراف نامطلوب

ایلرون ها در درجه اول رول را کنترل می کنند. هر زمان که لیفت افزایش یابد، کشش القایی نیز افزایش می یابد. هنگامی که چوب برای چرخاندن هواپیما به سمت چپ به سمت چپ حرکت می‌کند، هواکش سمت راست پایین می‌آید که باعث افزایش لیفت در بال راست می‌شود و بنابراین کشش القایی در بال راست را افزایش می‌دهد. استفاده از ایلرون باعث انحراف نامطلوب می شود ، به این معنی که دماغه هواپیما در جهتی مخالف با کاربرد ایلرون منحرف می شود. هنگام حرکت دادن چوب به سمت چپ برای کنار زدن بالها، انحراف معکوس دماغه هواپیما را به سمت راست حرکت می دهد. انحراف نامطلوب برای هواپیماهای سبک با بال های بلند، مانند گلایدر، بیشتر مشخص است. توسط خلبان با سکان خنثی می شود. ایلرون دیفرانسیلایلرون هایی هستند که به گونه ای ترمیم شده اند که ایرلن به سمت پایین کمتر از بادگیر در حال حرکت به سمت بالا منحرف شده و انحراف نامطلوب را کاهش می دهد.

سکان [ ویرایش ]

سکان یک سطح کنترل اساسی است که معمولاً توسط پدال ها کنترل می شود تا با چوب. این وسیله اصلی کنترل انحراف است - چرخش هواپیما حول محور عمودی خود. همچنین ممکن است از سکان برای مقابله با انحراف نامطلوب ناشی از سطوح کنترل غلت استفاده شود.

اگر سکان به طور مداوم در پرواز هم سطح اعمال شود، هواپیما در ابتدا در جهت سکان اعمال شده منحرف می شود - اثر اصلی سکان. پس از چند ثانیه هواپیما به سمت انحراف حرکت می کند. این در ابتدا از افزایش سرعت بال مخالف جهت انحراف و کاهش سرعت بال دیگر ناشی می شود. بال سریع‌تر، بالابر بیشتری ایجاد می‌کند و بنابراین بالا می‌آید، در حالی که بال دیگر به دلیل تولید نیروی بالابر کمتر تمایل به پایین رفتن دارد. استفاده مداوم از سکان تمایل به چرخش را حفظ می کند زیرا هواپیما با زاویه ای نسبت به جریان هوا پرواز می کند - به سمت بال جلو می لغزد. هنگام استفاده از سکان سمت راست در هواپیما با دو وجهیبال چپ دارای زاویه حمله افزایش یافته و بال دست راست دارای زاویه حمله کاهش یافته است که منجر به چرخش به سمت راست می شود. یک هواپیما با انهدرال اثر معکوس را نشان خواهد داد. این اثر سکان معمولاً در هواپیماهای مدل مورد استفاده قرار می گیرد که در آن اگر دو وجهی یا چند وجهی کافی در طراحی بال گنجانده شود، ممکن است کنترل رول اولیه مانند ایلرون به کلی حذف شود.

چرخاندن هواپیما [ ویرایش ]

نوشتار اصلی: چرخش بانکی § چرخش بانکی در هوانوردی

برخلاف چرخاندن قایق، تغییر جهت هواپیما به طور معمول باید به جای سکان، با ایرلن انجام شود. سکان هواپیما را می چرخاند (انحراف می کشد) اما تأثیر کمی در جهت حرکت آن دارد. در هواپیما، تغییر جهت ناشی از مولفه افقی بالابر است که بر روی بال ها عمل می کند. خلبان نیروی بالابر را که عمود بر بالها است با چرخاندن هواپیما به داخل پیچ در جهت پیچ مورد نظر کج می کند. با افزایش زاویه بانک، نیروی بالابر را می توان به دو جزء تقسیم کرد: یکی به صورت عمودی و دیگری به صورت افقی.

اگر کل بالابر ثابت نگه داشته شود، مولفه عمودی بالابر کاهش می یابد. از آنجایی که وزن هواپیما بدون تغییر است، در صورت عدم مقابله، باعث فرود آمدن هواپیما می شود. برای حفظ سطح پرواز نیاز به افزایش مثبت (بالا) آسانسور برای افزایش زاویه حمله، افزایش کل بالابر تولید شده و حفظ مولفه عمودی بالابر برابر با وزن هواپیما است. این نمی تواند به طور نامحدود ادامه یابد. مجموع ضریب بار مورد نیاز برای حفظ سطح پرواز مستقیماً با زاویه کرانه ارتباط دارد. این به این معنی است که برای یک سرعت هوایی معین، پرواز همسطح فقط تا یک زاویه مشخص از انحراف قابل حفظ است. فراتر از این زاویه، هواپیما دچار یک توقف سریع می شوداگر خلبان تلاش کند به اندازه کافی بالابر برای حفظ سطح پرواز ایجاد کند.

سطوح کنترل اصلی جایگزین [ ویرایش ]

برخی از پیکربندی های هواپیما دارای کنترل های اولیه غیر استاندارد هستند. به عنوان مثال، به جای آسانسور در پشت تثبیت کننده ها، کل هواپیمای عقب ممکن است تغییر زاویه دهد . برخی از هواپیماها دمی به شکل V دارند و قسمت های متحرک پشت آن ها عملکرد آسانسور و سکان را با هم ترکیب می کنند. هواپیمای بال دلتا ممکن است " الوون " در پشت بال داشته باشد که عملکرد آسانسور و ایلرون را ترکیب می کند.

سطوح کنترل ثانویه [ ویرایش ]

KLM Fokker 70 ، موقعیت کنترل‌های پروازی فلپ و بالابر را نشان می‌دهد. بالابرها پانل های کرم رنگی هستند که روی سطح بالایی بال قرار دارند (در این تصویر پنج عدد در بال سمت راست وجود دارد). فلپ ها سطوح آویزان بزرگ در لبه عقبی بال هستند.

اسپویلرها [ ویرایش ]

مقالات اصلی: اسپویلر (هوانوردی) و اسپویلرون

سطوح کنترل پرواز لبه عقب بال یک بوئینگ 747-8 . بالا سمت چپ: همه سطوح در موقعیت خنثی. بالا وسط: هواکش سمت راست پایین آمده است. بالا سمت راست: اسپویلرهای بلند شده در طول پرواز. ردیف وسط: فلپ‌های فولر کشیده شده (چپ)، بازتر (وسط)، لولایی با قسمت داخلی شکاف دار که حتی بیشتر لولا شده است (راست). ردیف پایین: اسپویلرهای بلند شده در هنگام فرود

در هواپیماهای با کشش کم مانند هواپیماهای بادبانی ، از اسپویلرها برای مختل کردن جریان هوا بر روی بال و کاهش قابل توجه بالابر استفاده می شود. این به خلبان گلایدر اجازه می دهد تا ارتفاع را بدون دستیابی به سرعت هوایی بیش از حد از دست بدهد. گاهی اوقات به اسپویلرها "لیفت دامپر" می گویند. اسپویلرهایی که می توانند به صورت نامتقارن استفاده شوند، اسپویلرون نامیده می شوند و می توانند بر رول هواپیما تأثیر بگذارند.

فلپ [ ویرایش ]

نوشتار اصلی: فلپ (هواپیما)

فلپ ها روی لبه انتهایی در قسمت داخلی هر بال (نزدیک ریشه بال) نصب می شوند. آنها به سمت پایین منحرف می شوند تا انحنای مؤثر بال افزایش یابد. فلپ ها حداکثر ضریب بالابری هواپیما را افزایش می دهند و بنابراین سرعت توقف آن را کاهش می دهند. [5] آنها در هنگام پرواز با سرعت کم، زاویه بالا حمله از جمله برخاستن و فرود برای فرود استفاده می شوند. برخی از هواپیماها مجهز به " فلپرون " هستند که بیشتر به آنها "آیلرون های داخلی" می گویند [ نیاز به منبع ] . این دستگاه‌ها اساساً به‌عنوان بالکن عمل می‌کنند، اما در برخی از هواپیماها، هنگامی که فلپ‌ها به کار می‌روند، «افتادگی» پیدا می‌کنند، بنابراین هم به‌عنوان فلپ و هم به‌عنوان یک هواپیمای داخلی با کنترل رول عمل می‌کنند.

تسمه [ ویرایش ]

مقاله اصلی: نوارهای لبه پیشرو

اسلت ها که به عنوان دستگاه های لبه پیشرو نیز شناخته می شوند ، امتداد جلوی بال برای تقویت بالابر هستند و برای کاهش سرعت توقف با تغییر جریان هوا روی بال طراحی شده اند. لت ها ممکن است ثابت یا جمع شونده باشند - لت های ثابت (مانند Fieseler Fi 156 Storch ) سرعت آهسته عالی و قابلیت STOL را ارائه می دهند ، اما عملکرد سرعت بالاتر را به خطر می اندازند. لت های جمع شونده، همانطور که در اکثر هواپیماهای مسافربری دیده می شود، باعث کاهش سرعت توقف برای برخاستن و فرود می شوند، اما برای کروز جمع می شوند.

ترمز هوا [ ویرایش ]

ترمز هوا در بدنه عقب Eurowings BAe 146-300

نوشتار اصلی: ترمز بادی (هوانوردی)

از ترمزهای هوا برای افزایش درگ استفاده می شود. اسپویلرها ممکن است به عنوان ترمزهای هوا عمل کنند، اما ترمزهای هوای خالص نیستند، زیرا آنها همچنین به عنوان تخلیه کننده بالابر یا در برخی موارد به عنوان سطوح کنترل رول عمل می کنند. ترمزهای هوا معمولاً سطوحی هستند که از بدنه به سمت خارج منحرف می شوند (در اکثر موارد به صورت متقارن در طرف مقابل) به سمت جریان هوا به منظور افزایش کشش. از آنجایی که در بیشتر موارد در جای دیگری از هواپیما قرار دارند، مستقیماً بر بالابر تولید شده توسط بال تأثیر نمی گذارند. هدف آنها کاهش سرعت هواپیما است. آنها به ویژه در مواقعی مفید هستند که میزان نزول بالا مورد نیاز باشد. آنها در هواپیماهای نظامی با کارایی بالا و همچنین هواپیماهای غیرنظامی، به ویژه آنهایی که فاقد قابلیت رانش معکوس هستند، رایج هستند.

کنترل سطوح برش [ ویرایش ]

مقاله اصلی: برگه برش

کنترل‌های برش به خلبان این امکان را می‌دهد که بالابر و کشش تولید شده توسط بال‌ها و سطوح کنترل را در محدوده وسیعی از بار و سرعت هوا متعادل کند. این کار تلاش لازم برای تنظیم یا حفظ نگرش پرواز دلخواه را کاهش می دهد .

تریم آسانسور [ ویرایش ]

تریم آسانسور نیروی کنترلی لازم برای حفظ نیروی آیرودینامیکی صحیح روی دم را متعادل می کند تا تعادل هواپیما را حفظ کند. در حین انجام تمرینات پروازی خاص، برای حفظ زاویه حمله مورد نظر، می‌توان به تزیینات زیادی نیاز داشت. این به طور عمده در مورد پرواز آهسته اعمال می شود ، جایی که یک حالت دماغه به بالا مورد نیاز است، به نوبه خود نیاز به برش زیاد دارد که باعث می شود هواپیمای عقب یک نیروی رو به پایین قوی اعمال کند. تریم آسانسور با سرعت جریان هوا بر روی دم در ارتباط است، بنابراین تغییرات سرعت هوا در هواپیما نیاز به اصلاح مجدد دارد. یکی از پارامترهای طراحی مهم برای هواپیما، پایداری هواپیما در هنگام تراشیدن برای پرواز در سطح است. هر گونه اختلالی مانند تندبادها یا تلاطم در مدت زمان کوتاهی از بین می‌رود و هواپیما به سرعت پرواز خود برمی‌گردد.

پیرایش صفحه دم [ ویرایش ]

به جز هواپیماهای بسیار سبک، لبه های برش روی آسانسورها قادر به ارائه نیرو و دامنه حرکت مورد نظر نیستند. برای ایجاد نیروی برش مناسب، کل صفحه دم افقی از نظر گام قابل تنظیم است. این به خلبان این امکان را می دهد که دقیقاً مقدار مناسبی از بالابر مثبت یا منفی را از هواپیمای دم انتخاب کند و در عین حال کشش آسانسورها را کاهش دهد.

بوق کنترل [ ویرایش ]

توازن جرم بیرون زده از یک آیلرون که برای سرکوب فلاتر استفاده می شود

بوق کنترل بخشی از سطح کنترل است که جلوتر از نقطه محوری بیرون می زند. نیرویی ایجاد می کند که تمایل به افزایش انحراف سطح دارد و در نتیجه فشار کنترل تجربه شده توسط خلبان را کاهش می دهد. شاخ های کنترل ممکن است دارای وزنه تعادلی نیز باشند که به تعادل کنترل و جلوگیری از بال زدن آن در جریان هوا کمک می کند. برخی از طرح ها دارای وزنه های جداگانه ضد بال زدن هستند.

(در هواپیماهای مدل رادیویی کنترل، اصطلاح «شاخ کنترل» معنای دیگری دارد.) [6] [7]

تزئینات فنری [ ویرایش ]

در ساده ترین ترتیب، پیرایش توسط یک فنر مکانیکی (یا بانجی ) انجام می شود که نیروی مناسبی را برای افزایش ورودی کنترل خلبان اضافه می کند. فنر معمولاً به یک اهرم تریم آسانسور متصل می شود تا خلبان بتواند نیروی فنر اعمال شده را تنظیم کند.

تزئینات سکان و جلوپنجره [ ویرایش ]

بیشتر هواپیماهای بال ثابت دارای یک سطح کنترل تریمینگ روی آسانسور هستند، اما هواپیماهای بزرگتر همچنین دارای یک کنترل تریم برای سکان و دیگری برای ایلرون هستند. تریم سکان برای مقابله با هر گونه رانش نامتقارن موتورها است. تریم Aileron برای مقابله با اثرات جابجایی مرکز ثقل از خط مرکزی هواپیما است. این می تواند ناشی از بارگیری بیشتر سوخت یا محموله در یک طرف هواپیما در مقایسه با طرف دیگر باشد، مانند زمانی که یک مخزن سوخت سوخت بیشتری نسبت به دیگری دارد.

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منبع

https://en.wikipedia.org/wiki/Flight_control_surfaces