Оси вращения и первенство центра тяжести Любое вращающееся тело поворачивается вокруг своего центра тяжести, и самолет не является исключением. Движение вокруг продольной оси задает крен, боковая ось - тангаж, а вертикальная ось - рыскание. Управление зависит от расположения центра тяжести относительно средней аэродинамической хорды крыла.
Измерение CG средней аэродинамической хорды анкеров Средняя аэродинамическая хорда (MAC) - это хорда эквивалентного прямоугольного крыла, которая соответствует реальному крылу по площади, общей аэродинамической силе и расположению центра давления при равных углах атаки. Положение CG выражается в процентах от длины MAC: 0% на передней кромке, 50% на средней хорде, 25% на четверти хорды и т.д. Дизайнеры определяют эти параметры в процессе разработки самолета, и CG всегда оценивается вдоль продольной оси.
Загрузка перемещает компьютерную технику в строго безопасных пределах Центр тяжести должен находиться в пределах строгого диапазона "вперед–назад", ограниченного максимальными передними и задними пределами, поскольку центрирование сильно влияет на безопасность полета. На типичных гражданских авиалайнерах допустимая максимальная нагрузка составляет около 15-40%. Загрузка багажа в багажное отделение смещает CG назад и увеличивает процентное соотношение (например, с 25% до 30%); перемещение груза вперед смещает его вперед и снижает процентное соотношение. Боковые смещения CG обычно игнорируются перед полетом, и, если они вызваны неравномерным расходом топлива в полете, система подачи топлива быстро их исправляет.
Элероны перераспределяют подъемную силу для крена самолета Отклонение элерона вниз увеличивает давление на нижнюю поверхность и местный угол атаки, увеличивая подъемную силу крыла; отклонение вверх уменьшает подъемную силу. Результирующая разница в подъемной силе влево–вправо создает вращающий момент вокруг оси вращения. При большем размахе крыла для достижения того же крена требуется меньшее отклонение элеронов, поскольку моментный рычаг длиннее. Эффективность управления возрастает с увеличением скорости полета и снижается на низких скоростях.
Угол поворота руля высоты и горизонтального оперения устанавливается с помощью подъемника хвостового оперения Горизонтальное оперение (стабилизатор) несет руль высоты, отклонение которого приводит к положительной или отрицательной подъемной силе хвостового оперения, что приводит к наклону самолета относительно центра тяжести. Профиль хвостового оперения может быть симметричным; при изгибе он часто бывает перевернутым, поскольку хвостовому оперению обычно требуется отрицательная подъемная сила. В зависимости от направления руля высоты хвост прижимается вниз или поднимается вверх, поднимая или опуская носовую часть.
Вертикальное оперение и руль направления регулируют рыскание и координацию Отклонение руля влево или вправо создает разность давлений на стабилизатор, что приводит к раскачиванию хвостовой части и рысканию самолета. При использовании в одиночку руль направления увеличивает крен и может даже перевернуть самолет. Его основная задача - обеспечить скоординированные повороты. Само по себе оперение является вертикальным стабилизатором, обеспечивающим курсовую устойчивость.
Рычаг управления и педали регулируют угол наклона, крен и рыскание Потянув за рычаг, вы поднимаете руль высоты, увеличиваете отрицательную подъемную силу хвостового оперения и поднимаете носовую часть; толкнув, вы опускаете носовую часть. Вращение рычага приводит в действие элероны для крена. Педали приводят в действие руль направления для рыскания. Схема проста: левый - это левый, правый - это правый.
Спойлеры/перехватчики помогают катиться и действуют как скоростные тормоза На больших самолетах панели верхней поверхности приподнимаются, что затрудняет поток воздуха и снижает подъемную силу при их установке. Поднятые на одном крыле, они увеличивают крен; поднятые на обоих крыльях, они действуют как воздушные тормоза и ускоряют торможение или снижение, снижая подъемную силу. На низких скоростях их большая площадь делает их более эффективными, чем элероны, и они обычно работают вместе с элеронами для контроля крена. Сами интерцепторы просто поднимаются в воздух и не имеют дифферента.
Регулируемый стабилизатор Уравновешивает моменты Тангажа при смене CG Подъем руля высоты создает отрицательную подъемную силу и задирает нос (кабрирование), а опускание руля высоты создает положительную подъемную силу и опускает нос (ныряние). Когда движение вперед вызывает устойчивую тенденцию к опусканию носа, удержание обратного давления удерживает нос вверх, но это неудобно. При повторной регулировке стабилизатор изменяет угол атаки - часто в более отрицательную сторону — для создания необходимого тягового момента без постоянного усилия на рулевой тяге. По сути, стабилизатор действует как большой руль высоты, который устанавливается и удерживается для восстановления баланса сил. Управление кабиной пилота осуществляется с помощью штурвала дифферента или переключателей, которые задают кабрирование или погружение.
Регулировочные язычки сводят к минимуму усилия и обеспечивают точную настройку управления Небольшие выступы на рулевых поверхностях, такие как выступ руля высоты, отклоняются, создавая усилие, которое перемещает основную поверхность, резко снижая усилие на ее удержание. Это экономит гидравлическую систему на более высоких скоростях, когда для отклонения всей поверхности требуется большая мощность. На больших современных авиалайнерах управление креном и тангажем на практике осуществляется с помощью дифферента, в то время как спойлеры не имеют дифферента. На небольших самолетах без регулируемого стабилизатора переключатель устанавливает положение триммера, которое уравновешивает руль высоты под определенным углом, чтобы компенсировать кабрирование или пикирование. Следующие темы включают устройства для увеличения подъемной силы (закрылки и предкрылки), полярность крыла и аэродинамическую эффективность.