Как летающее крыло удерживается от плоского вращения при маневрировании?

Существует два различных подхода: пассивная и активная устойчивость по всем трем осям.

Ось X (крен):

По оси Х летающие крылья стабилизируются так же, как и любая другая плоскость.Пассивная стабильность достигается за счет небольшого двугранника вверх между левым и правым крылом. Таким образом,» нижнее » крыло создает немного больше подъемной силы в направлении вверх и позволяет самолету откатиться в горизонтальный полет.Активная стабильность достигается за счет элеронов вблизи законцовок крыла, которые создают управляемый дифференциальный подъем, позволяющий пилоту или бортовому компьютеру контролировать скорость крена.

Ось Y (шаг)Пассивная устойчивость по оси Y в традиционных плоскостях достигается благодаря высокому рычажному корректирующему усилию горизонтального стабилизатора (за исключением плоскостей типа утка, где основное крыло само выполняет эту роль)Активная стабильность достигается за счет управления лифтом на этом стабилизаторе, которое увеличивает или уменьшает вертикальную силу в том или ином направлении.

В летающем крыле этого стабилизатора нет. Вместо этого эта роль отводится задней части Главного крыла. Чтобы это работало, стабильное летающее крыло должно иметь крылья, которые значительно отклонены назад таким образом, что общая сила крутящего момента как при положительном, так и при отрицательном высоком угле атаки всегда уменьшает этот угол атаки.Активная устойчивость достигается за счет рулей в самой задней части крыла. Эти часто такие же поверхности управления также используемые для управления крена, но отклонять в унисон вместо противоположных направлений (Elevons)

Ось Z (рыскание)Подобно тангажу, пассивное и активное управление рыскания на обычных самолетах сделано с ребром стабилизатора с рулем направления на кабеле.

В настоящих летающих крыльях этого нет (у некоторых даже нет крылышек), но высокая стреловидность крыла (обычно крылья летающих крыльев встречаются примерно под углом 90° на кончике) вызывает более высокую силу сопротивления на переднем крыле, если корабль рыскает в одну сторону, что приводит к требуемой корректирующей силе.Активное управление достигается за счет создания дополнительного сопротивления через какие — то тормозные закрылки вблизи концов крыла (фактические реализации варьируются — разделенные элевоны — отдельные разрывные закрылки -…) Это также может быть увеличено с помощью дифференциальной тяги.(Примечание: корректирующая сила намного ниже, чем вызванная хвостовым плавником. Как таковое приведенное в действие летающее крыло должно иметь свои двигатели относительно близко к центру, иначе сценарий с одним двигателем вызвал бы неисправимый момент рыскания. Это, однако, ограничивает эффективность дифференциальной тяги, если судно должно оставаться летающим в таком состоянии)

Стабильность скорости и стойла:Скорость стабильная плоскость имеет свой носовой шаг вверх на более высоких скоростях и шаг вниз, если корабль становится медленнее, благодаря центру тяжести, находящемуся перед центром подъема, что приводит к падению носа. Это уравновешивается (обычно паразитной) нисходящей силой от горизонтального стабилизатора, действующего в хвосте самолета. Такое расположение сил должно также привести к падению носа и уменьшению угла атаки в ситуации сваливания.

Поскольку летающее крыло не имеет этого стабилизатора, подобный баланс сил должен быть достигнут посредством тщательной конструкции профиля крыла и скручивания.Если вы посмотрите на конструкции планера Horton flying wing, например, у них есть «толстый» профиль, создающий большую часть подъема в центре (который благодаря стреловидности крыла также является передним) к концу и задней части крыльев, профиль становится тоньше и более симметричным. В то же время крылья слегка скручены, поэтому собственный угол атаки на несколько градусов ниже на кончике (и как таковой в задней части крыла), чем возле носа.На высоких скоростях передняя часть крыла создает больше подъемной силы, чем задняя, и поднимает нос. Эта часть имеет самую высокую нагрузку крыла и остановит сперва, пока подметенная задняя наружная зона крыла — спасибо свой профиль, более низкое АОА и более низкая нагрузка не остановят пока. Нос падает, и управляющие поверхности в этой задней части остаются функциональными.

Следует отметить, что не все летающие конструкции крыла достигли безопасного поведения сваливания. Некоторые, как и в начале 1940-х и 1950-х годов, американские проекты не смогли правильно реализовать стабильность стойла, в то время как другие (например, бомбардировщик B2) самолет был преднамеренно разработан аэродинамически небезопасным для облегчения других функций (stealth), которые были бы скомпрометированы «скрученным» крылом.

Sweepback помогает много, а остальное достигается с помощью устройств перетаскивания вблизи законцовок крыла.

(Источник: aerospaceweb.org)

Вы заметили, что B-2 имеет расщепленные элероны, и они частично открыты во время полета? Их сопротивление оттягивает законцовку крыла назад, и в сочетании со стреловидностью переднее крыло в рыскании будет иметь более длинное плечо рычага, таким образом, то же самое сопротивление производит больший стабилизирующий момент рыскания.

Дифференциальная тяга не доступна на планерах, и есть много летающих планеров крыла. Horten III и IV, Fauvel AV-36 и SB-13 являются некоторыми примерами. Hortens использовали тормоза скорости около законцовок крыла, и SB-13 имеет рули с дифференциальным отклонением (70° наружу, 20° внутрь) на своих winglets для того чтобы увеличить рыская момент.

Управление направлением не проблема с летающими крыльями. Флаттер и низкий c L m A x

$c_{L max}$ есть реальные недостатки. Наземная обработка, посадочные характеристики и полезная нагрузка пространство другие, но могут быть преодолены несколько.

И плоские вращения невозможны с летающими крыльями. Все их спиновые моды довольно круты из-за отсутствия сильного инерционного момента от продольного распределения масс .

Летающие крылья используют дифференциальную тягу для управления рысканием вместо вертикальных стабилизаторов и рулей. Некоторые также имеют небольшие подвесные рули или спойлеры для этой цели.