Может ли самолет взлететь без хвостового оперения?
Прочитав заголовок, читатель, возможно, фыркнет и скажет: "Да ведь не взлетит без хвоста-то!". Да, действительно, в том или ином виде, но хвостовое оперение есть на всех самолетах. Более посвященный в тему человек, наверное, сразу вспомнит схему "летающее крыло" или "бесхвостку" и будет прав, в самом деле, существует и такая разновидность самолетов, но об этом чуть позже. Давайте по порядку разберемся, сильно ли нуждается самолет в хвостовом оперении.
Что из себя представляет хвостовое оперение?
Хвостовое оперение - это несущие поверхности, расположенные в хвостовой части самолета и являющиеся органами управляемости и устойчивости самолета. Состоит из горизонтального и вертикального оперения, каждое из которых отвечает за свои плоскости управления. Выглядит хвостовое оперение как небольшие "крылышки", установленные в задней части самолета. В классическом варианте самолет имеет один вертикальный и два горизонтальных стабилизатора, соединенных с хвостовой частью фюзеляжа.
На рисунке представлена Т-образная схема хвостового оперения, в которой горизонтальный стабилизатор находится в верхней части киля, однако более распространена стандартная схема, в которой горизонтальный стабилизатор находится непосредственно в хвостовой части фюзеляжа, а не на вертикальном стабилизаторе, например, на Boeing-777 и многих других самолетах. Есть и специфические варианты компоновки хвостовых стабилизаторов, например, на самолете Ан-225, который имеет два вертикальных стабилизатора, которые вынесены в стороны. Такое конструктивное решение обусловлено задачей, некогда возлагаемой на этот лайнер. Создавался он, прежде всего, для проекта многоразового космического корабля "Буран", который располагался непосредственно сверху фюзеляжа и мешал нормальному обтеканию хвостового оперения, впрочем, это уже совсем другая история. Лучше вернемся к нашей теме.
Так как хвостовое оперение состоит из стабилизаторов, то логично, что главной их задачей является стабилизация самолета в полете. Вертикальное хвостовое оперение стабилизирует самолет по оси рысканья (т.е. вправо-влево) и не позволяет судну вилять из стороны в сторону, а также обеспечивает балансировку относительно вертикальной оси и состоит, как правило, из одного вертикального профиля, который управляется из кабины пилотов. При отсутствии вертикального стабилизатора, возникает крен (наклон относительно продольной оси самолета), который вызывает раскачивание самолета, притом раскачивание очень серьезное и почти неконтролируемое. Горизонтальное хвостовое оперение стабилизирует по оси тангажа (вверх-вниз) и обеспечивает балансировку относительно горизонтальной оси, состоит также из отклоняемых частей профиля. Балансировка необходима, так как самолет не может быть идеально уравновешен относительно своего центра тяжести.
Самолеты без хвоста
В авиастроении существует такая схема, называемая "бесхвосткой". Основным ее отличием от стандартной схемы в хвостовом оперении является отсутствие отдельных плоскостей управления высотой, а используются только плоскости, установленные на задней кромке крыла. Примерами самолетов такой схемы являются немецкий истребитель Me.163, французский Dassault Mirage III, а также сверхзвуковой пассажирский лайнер Concorde.
Существует еще более необычная схема - "летающее крыло", которая является разновидностью аэродинамической схемы планера самолёта типа "бесхвостка". Ярким примером данной схемы является американский малозаметный стратегический бомбардировщик B-2 Spirit.
Преимуществами данной схемы являются аэродинамическое совершенство (такой самолет легче обтекается воздушным потоком), более равномерное распределение массы по объему самолета, создание подъемной силы всей поверхностью самолета, а также снижение радиолокационной заметности за счет снижения эффективной площади рассеивания. Однако из-за отсутствия стандартных элементов управления и балансировки, самолет имеет множество недостатков: проблемы с обеспечением устойчивости по осям, невысокая маневренность и проблемы с управляемостью, значительные потери подъемной силы на балансировку, большая относительная толщина профиля крыла (так как весь самолет - крыло), а также сложность размещения необходимых элементов (двигателей, кабины летчика).
Подводя итог, можно сказать, что такая схема "летающего крыла" оправдана, в основном, только своей малой радиолокационной заметностью, управляемостью же данный самолет похвастаться не может. Применение таких сложных (в плане полета) схем не имеет смысла в гражданской авиации, так как с мирной точки зрения, никаких достоинств "бесхвостый" самолет в себе несет и не обладает столь ценными для гражданского самолета качествами, такими как управляемость и устойчивость.