Аэродинамические управляющие моменты тангажа

Управление самолетом в продольной плоскости осуществляется органами управления тангажем (рулевыми поверхностями) и выбором режима работы двигателя,

В качестве управляющих органов у самолетов, имеющих горизонтальное оперение, используются руль высоты или управляемый стабилизатор, а у самолетов схемы "бесхвостка" - злевоны.

Принято считать углы отклонения руля высоты , стабилизатора и элевонов положительными, когда задние кромки этих органов управления отклоняются вниз.

При отклонении руля высоты самолета нормальной схемы на горизонтальном оперении возникает дополнительная подъемная сила , которая создает управляющий момент тангажа самолета относительно его центра масс

, (2.26)

где .

Умножая на величину , получим

. (2.27)

Здесь - относительный коэффициент эффективности руля высоты, который определяется следующим образом:

при , при (здесь - число Маха, - площадь руля высоты).

Тогда . Разделив на , получим коэффициент управляющего момента тангажа

. (2.28)

Дифференцируя по , получим

. (2.29)

Окончательное выражение для коэффициента управляющего момента тангажа

. (2.30)

При управляемом стабилизаторе

. (2.31)

Величина существенно зависит от числа полета, что связано с перестройкой обтекания при переходе через скорость звука. На малых дозвуковых скоростях возмущения давления, вызванные отклонением руля высоты, распространяются со скоростью, близкой к скорости звука, воздействуя на всю поверхность стабилизатора. Возникает прирост подъемной силы на всей поверхности горизонтального оперения и эффективность руля высоты будет сравнительно высокой. При больших околозвуковых скоростях, когда на поверхности стабилизатора перед рулем высоты возникают местные скачки уплотнения, возмущения давления, вызванные отклонением руля, не передаются вперед за скачки уплотнения. Аэродинамическая нагрузка на части стабилизатора, расположенной перед скачком, не изменится, и эффективность руля снижается. На сверхзвуковых скоростях возмущения давления не могут распространяться вперед и воздействовать на поле давлений стабилизатора. Аэродинамическая нагрузка изменяется только на руле и эффективность руля резко падает. Поэтому на сверхзвуковых самолетах устанавливаются управляемые стабилизаторы.