В статье о Югорске-2 я отметил необычайно широкие и посаженные близко к фюзеляжу элероны Як-28, а летавший на Як-28П Геннадий Чергизов поддержал тему, выпустив статью об особенностях Як-28П, за что ему огромная благодарность.
При разговоре что о Як-28, что, например, о Ту-22 (который Ю или «шило» — а не 45, он же «бэкфайр») упоминается некий реверс элеронов. При реверсе самолёт перестаёт отзываться на поворот штурвала, а то и вовсе может при повороте «баранки» влево начать крениться вправо или наоборот. Что Як-28, что Ту-22 — машины сверхзвуковые с тонким и узким крылом — у Су-9, например, оно тоже тонкое, но очень широкое, треугольное:
Вставлю ремарку для тех, кто не в курсе, как работают руль/элерон и триммер. Вот, например, руль направления (РН) с триммером на киле Ту-134:
Чтобы повернуть нос вправо, пилот даёт правую ногу (жмёт правую педаль), РН отклоняется вправо, воздух скоростного напора «отфутболивается» от руля вправо и согласно третьему закону Ньютона толкает (силой F) руль, киль и весь хвост влево. Самолёт поворачивается вокруг центра масс (а он на центроплане — там, где сходятся крыло и фюзеляж) и нос идёт вправо:
Если надо держать руль постоянно отклонённым (например, при отказе одного двигателя) — постоянно стоять на педали неудобно. Поэтому пилот нажимает переключатель триммера, триммер отклоняется влево, сила на нём (F₁) отклоняет руль вправо, а руль уже создаёт ту же силу для поворота (F₂), что и при обычном отклонении. Похожие эффекты действуют и на крыло, на всё целиком...
Так вот, жёсткости у тонкого и узкого крыла того же Як-28 никакой — оно поддаётся и изгибу, и кручению. И когда при повороте штурвала на задней кромке крыла отклоняется элерон — создаётся сила, которая относительно оси крыла действует как крутящий момент. Крыло скручивает!
В итоге фактический угол установки концевой части крыла меняется относительно строительного. И чем больше скорость — тем больше сила при том же отклонении элерона, тем сильнее эффект. К примеру, левый элерон опустился вниз, чтобы поднять левое полукрыло вверх. Сила скрутила крыло, подняв заднюю кромку и опустив переднюю.
В итоге угол атаки этой части крыла упал, а с ним — и подъёмная сила. Эффект от отклонения элерона сильно уменьшился, а если разгоняться дальше — эффект совсем пропадёт, а то и станет обратным. Это и называется реверсом элеронов или обратной реакцией по крену.
По сути элерон срабатывает как триммер крыла — подобно тому, как при отклонении триммера в противоположную сторону отклоняется элерон или руль. Простым наращиванием жёсткости крыла это явление не победить — не уложимся или в толщину профиля крыла, или в заданную массу, или в стоимость. Это треугольному крылу того же Су-9 хорошо — его по всей ширине не скрутит, поэтому и элероны там до самых до окраин, а на крыле большого удлинения и малой ширины реверс проявляется во всей красе. На том же Ту-22...
Яркий самолёт Ту-22 и его потомки — оглавление
Можно сдвинуть элероны ближе к центроплану, где крыло жёстче — как сделано на том же Яке. Но тогда придётся увеличивать и размах элерона — ведь чем ближе элерон к центру масс, тем меньше плечо рычага и ме́ньший он создаёт момент.
А увеличить размах элерона можно лишь за счёт уменьшения размаха закрылка, отчего пострадают взлётно-посадочные характеристики. А куда их ещё ухудшать сверхзвуковой машине, которая и так на посадке идёт дикие 320 — 400 км/ч? Значит, надо явление перехитрить!
Методов существует несколько, первый — в помощь элеронам подключить спойлеры (Ту-154, Ил-62М, Боинг 737, А320), а то и вовсе отказаться от элеронов (Ту-22М). При отклонении штурвала влево выпускаются левые спойлеры, уменьшая подъёмную силу слева, при отклонении вправо — правые. Так как спойлеры не на задней кромке, а намного ближе к середине хорды — крыло при их выпуске не скручивает.
Заодно это позволяет увеличить эффективность поперечного управления, не увеличивая размаха элеронов — это высвобождает на задней кромке крыла место под закрылки. На снимке выше, на котором Ту-134 и Ту-154 для удобства изображены в одну ширину, видно, насколько выросли закрылки, когда элероны «подрезали» и часть их функций отдали элеронам-интерцепторам.
На Ту-22М вообще элеронов нет — всю заднюю кромку крыла занимают закрылки, помогая выгадать килоньютоны подъёмной силы, а с ней — и фору по километрам в час посадочной скорости:
Как устроена трансмиссия закрылков — показано на примере двоюродного брата Ту-22М, Ту-154:
На Ту-160 к элеронам (точнее, флаперонам — об этом ниже) вернулись:
...вероятно, для более экономичной балансировки по крену, ведь интерцептор создаёт срыв потока, а с ним и потери — а элерон обтекается ламинарно, без вихрей.
Второй метод — отключение на больших скоростях штатного элерона на концевой части крыла и работа элероном на жёсткой корневой части. Ведь почему элероны располагают у законцовок? Потому что плечо рычага больше, относительно небольшим элероном получается создать нужный кренящий момент даже на малой скорости, когда скоростной напор ещё.
На большой скорости силы скоростного напора хоть отбавляй, второй элерон можно расположить у центроплана — как сделано, например, на Боинге 777. На больших скоростях внешние «эйлероны» выключаются, на малых, как видим, работают оба:
Причём при выпуске закрылков оба этих элерона отклоняются чуть вниз, превращаясь в небольшие закрылки, но при этом продолжают работать и как элероны. По-русски такая поверхность называется зависающим элероном, по-английски — флапероном (flap + aileron, закрылок + элерон).
Что интересно, это умеют даже элероны Ан-2, и реализовано это простейше — трёхплечей качалкой в проводке управления. Конечно, не из-за реверса, а для получения максимальной подъёмной силы на малых скоростях:
На Ту-22, натерпевшись реверса на машинах ранних серий, ввели переключение с элеронов на закрылки: на приборной скорости 630 км/ч срабатывает сигнализатор скоростного напора, от него — механизмы переключения, и проводка управления вместо элеронов подключается к внешним закрылкам:
И на приборной доске горят две синих лампы «Работают закрылки». А на малых скоростях закрылки работают только как закрылки, а управление по крену идёт элеронами, на доске горят белые лампы «Работают элероны». Флаперонами такие закрылки не назовёшь — работают лишь в одном из двух режимов, тут появившийся десятилетием раньше «кукурузник» обскакал сверхзвуковое «шило».
Сверхзвук — вообще тема интересная, и в неё приходится вникать даже гражданским лётчикам. Чем грозит подход к сверхзвуковой скорости гражданскому лайнеру — рассказал Капитан А320:
На этом, пожалуй, ознакомление с реверсом элеронов окончим!
