Может ли самолет летать без вертикального стабилизатора?

Вопросы / ответыМожет ли самолет летать без вертикального стабилизатора?
0 +1 -1
flyman Админ. спросил 2 недели назад

Что произойдет, если самолет (ради вопроса скажем, что самолет Airbus A380) потеряет свой вертикальный стабилизатор?

вертикальный стабилизатор

9 ответ
0 +1 -1
flyman Админ. ответил 2 недели назад

Самолет, вероятно, разобьется.

Вертикальный стабилизатор обеспечивает устойчивость при рыскании к обычным самолетам. Таким самолетам, как B-2, удается обеспечить стабильность с помощью компьютерного управления, а такие самолеты, как Northrop flying wings, предназначены для полета без него. Но если самолет, сконструированный устойчивым с использованием вертикального стабилизатора, потеряет эту поверхность,пилотам будет очень сложно стабилизировать вручную оставшиеся системы. В то время как крен и дифференциальная тяга будут влиять на рыскание, они будут реагировать медленнее, чем руль, особенно на большом самолете, таком как A380. Это также может привести к повреждению гидравлических систем, затрудняя управление оставшимися поверхностями.

Если опытные летчики-испытатели находятся у управления (как в случае инцидента B-52 ниже), или если неудача ожидается и подготовлена, возможно, что самолет будет достаточно управляемым, чтобы безопасно приземлиться. Однако, как показывают инциденты ниже, такого рода неудачи случаются не часто и могут легко превысить способность экипажа управлять самолетом.

Примеры, где это произошло:

Рейс 123 авиакомпании Japan Airlines потерял большую часть своего вертикального стабилизатора, когда задняя переборка давления потерпела неудачу. Несмотря на потерю гидравлических систем, пилотам удалось удержать самолет в воздухе на некоторое время, но в итоге они врезались в гору.

Рейс 587 American Airlines потерял свой вертикальный стабилизатор, когда руль пилота входил в перенапряженную структуру. Вскоре после этого он разбился.

В 1964 B-52 потерял большую часть своего вертикального стабилизатора из-за чрезвычайной турбулентности. Пилоты смогли расширить воздушные тормоза на концах крыла, чтобы обеспечить некоторую стабильность. Военно-воздушные силы послали самолет преследования, чтобы помочь вести пилотов и обеспечили техническое руководство с земли. Экипаж смог вернуть самолет на безопасную посадку (см. видео ). Было по крайней мере три других случая там, где вертикальный стабилизатор вышел из строя на В-52, все закончилось потерей самолета. Этот конкретный полет был проведен с летчиками-испытателями, чтобы намеренно летать через турбулентность, записывая данные, чтобы помочь понять неудачи на других самолетах. Однако полет столкнулся с неожиданно сильной турбулентностью, приведшей к отрыву вертикального стабилизатора.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Так же, как точка отсчета, вам на самом деле не нужны компьютеры для стабилизации без горизонтального стабилизатора, N9-M, летающее крыло, не использовало его, когда оно было разработано в начале 40-х годов ( en.wikipedia.org/wiki/Northrop_N-9M)

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Я не думаю, что Japan Airlines является хорошим примером. В этом случае они потеряли всю гидравлику, поэтому невозможно точно определить влияние вертикального стабилизатора во всем этом.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Джей Карр-я думаю, вы имели в виду вертикальный стабилизатор.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Интересно, если airbus разработали эту неудачу в их летать по проводам системы, если это компьютеры могут быть в состоянии держать самолет летать с помощью элеронов, как elvons.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

@GdD я надеюсь, что они классифицировали потерю вертикального стабилизатора как «крайне маловероятную», и поэтому не стоит тратить деньги на программу.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 2 недели назад

Как всегда, это зависит. Есть несколько вещей, которые обеспечивают направленную стабильность:

  • Стабилизатор, очевидно,
  • Положительная стреловидность крыла,
  • Ласты и
  • толкающие винты.

Они должны работать против дестабилизирующих частей:

  • Фюзеляж,
  • Внешние баки и магазины,
  • Пропеллеры трактора и
  • Передние гондолы двигателя.

Если Вертикаль является единственной стабилизирующей частью, потеря ее означает крах вскоре после этого. Самолеты должны стоять лицом вперед, чтобы создать достаточный подъем. Кратковременные исключения не учитываются: истребители WW I имели очень маленькие вертикальные хвосты и, следовательно, низкую курсовую устойчивость. Несколько немецких пилотов WW I усовершенствовали технику, в которой внезапный ввод руля выведет самолет за пределы стабильного режима углов рыскания, и самолет сделает быстрый полный оборот вокруг своей вертикальной оси. Это напугало бы пилотов преследующих самолетов, потому что теперь пулеметы их противника будут направлены на них. Но реальной возможности прицелиться не было, а скорость вращения была настолько высока, что очень немногие выстрелы действительно шли в направлении преследующего самолета.

Размер вертикального хвостового оперения многомоторного самолета обусловлен необходимостью противодействия моменту рыскания из-за отказа двигателя. Если все двигатели работают, вертикальный хвост должен быть только 1/3 как большой. Если низкий голландский ролл стабилность допущена, она смогла быть отрезана назад даже больше. Поэтому, если другие части могут внести достаточную стабильность, то частично потерю вертикальной поверхности можно выдержать. При стреловидном крыле ключ должен летать в режиме полета, где он помогает больше всего, то есть на низкой скорости. В случае B-52H 61-023, который имел это случиться с ним 10 января 1964, дополнительная помощь была обеспечена, понизив заднее шасси, которое способствовало маленькому эффекту плавника и перемещению центра тяжести вперед, качая топливо.

Введите описание изображения здесь

Кроме того, если бы еще один стабилизатор сломался, продольная устойчивость была бы потеряна. Эти ребята были и удачливыми, и очень опытными пилотами.

61-023 был отремонтирован и летал больше 40 лет после этого инцидента. В 2008 году вышел на пенсию.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Если я спрошу, как толкающие движители на N9-м способствовали общей устойчивости самолетов (в других вопросах), не могли бы вы дать подробный ответ? Я хотел бы видеть, что :).

flyman Админ. ответил 2 недели назад

@JayCarr: я мог бы только сослаться на NACA TN 2585: пропеллеры в тангаже и рыскании . Это в основном говорит о том, что пропеллер работает как крыло одинакового размера. Я бы предположил, что стреловидность имела больший эффект, но пропеллерами не следует пренебрегать, особенно при мощности.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Вы имеете в виду размах крыльев (я полагаю?). Может быть, я спрошу об этом.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

@JayCarr: да, размах крыла. Величина эффекта зависит от скорости, при большом угле атаки стабилизирующий эффект больше. Планеры Horten flying wing показали предельную курсовую устойчивость на высокой скорости.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

@PeterKämpf shifting the center of gravity forward by pumping fuelкакова была цель смещения cg вперед еще больше путем перекачки топлива? разве потеря vstab уже не сдвинет cg вперед? или более продвинутая кг способствует стабильности в целом?

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 2 недели назад

Есть несколько самолетов, которые предназначены для полета без вертикальных стабилизаторов (например , бомбардировщик B-2). Но у них есть очень умные откидные створки, которые компенсируют отсутствие стабильности / контроля, обычно обеспечиваемого горизонтальной настройкой стабилизатора / руля. В основном сплит-лоскут откроется и создаст больше сопротивления на крыле, на котором установлен Элерон, потянув эту сторону самолета назад. Таким образом, эти самолеты используют эту систему для горизонтальной устойчивости.

Если самолет не предназначен для работы без стабилизатора вертикалей, у него возникнут проблемы, если он потеряет его. На корабле с горизонтальными стабилизаторами, в общем, если самолет немного отклоняется в сторону, воздушный поток будет нажимать на стабилизатор и, таким образом, перемещать самолет обратно в линию. Если вы потеряете эту систему, у вас будет другой способ компенсировать нестабильность рыскания.

Теоретически возможно, что вы могли бы использовать дифференциальную тягу между двигателями, чтобы держать самолет в линии. Конечно, ответ был бы очень вялым и трудным для управления (особенно на большом самолете, таком как A380), но возможно, что это можно сделать, учитывая правильный самолет (один с быстро реагирующими двигателями) и правильные условия (в основном гладкий воздух).

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 2 недели назад

Скорее всего, нет. Одним из печальных примеров является рейс 587 авиакомпании American Airlines .Если самолет теряет только небольшую часть плавника, это может быть нормально, но если он теряет плавник, происходят две основные вещи:

  1. Самолет становится неустойчивым при рыскании. Если самолет нуждался в такой большой поверхности за его центром тяжести (CG), чтобы быть стабильным, почти нет шансов летать без него.
  2. На большом расстоянии от КГ происходит значительная потеря массы. Это приведет к внезапному сдвигу CG в сторону передней части самолета, что заставит самолет нырнуть, возможно, за пределами каких-либо шансов на восстановление.

Усугубляет вышесказанное тот факт, что, скорее всего, пилоты не будут знать о том, что на самом деле произошло, и им будет очень сложно принять надлежащие меры.

0 +1 -1
flyman Админ. ответил 2 недели назад

Я уверен, что самолет, пролетевший по проводам, не разобьется. Fly By wire контролирует стабильность плоскости, регулируя поверхности управления. Когда щитки вне его сбалансируют обе стороны для предотвращения рыскания. Я не вижу причин, почему отказ вертикального стабилизатора не может быть компенсирован управлением закрылками. Пилот не мог этого сделать. Компьютер да.

Edit: я больше не уверен. Потеря всего вертикального стабилизатора намного хуже, чем потеря только руля. Но я бы сказал, что надежда еще есть.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Компьютер будет делать что-то только в том случае, если он запрограммирован на это. Если возможность полета без стабилизатора не была предвидена и каким-то образом закодирована и откалибрована, полет по проводам может быть контрпродуктивным.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

В то время, когда вышел A320, я прочитал, что эта самая функция экспериментировалась. Экспериментальное программное обеспечение смогло перевести стандартные команды на альтернативные средства управления полетом, точно заменив руль закрылками. Самолет вел себя нормально, хотя реакция была довольно вялой. Проблема заключалась в том, что это программное обеспечение позволяло себе вольности с очень строгой спецификацией того, что позволялось делать бортовому компьютеру. Но я был бы удивлен, если бы после 25 лет не было никакого прогресса, и это не превратилось в стандартное отказоустойчивое решение.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Перечитывая ответ Эмиля, есть большая разница между потерей управления рулем и потерей всего вертикального стабилизатора. Я могу представить, что второй случай находится вне ситуаций, на которые запрограммирован бортовой компьютер.

flyman Админ. ответил 2 недели назад

Вопрос был о втором случае, о котором вы упомянули: полная потеря вертикального стабилизатора.