Kuyruksuz uçak - Tailless aircraft

Bir kuyruksuz uçaklar hiçbir sahiptir kuyruk takımına ve kendi ana kanat dışında başka hiçbir yatay yüzeye. Hem de aerodinamik kontrolü ve stabilizasyon işlevleri son ve silindir ana kanat içine dahil edilir. Kuyruksuz bir tip hala geleneksel bir dikey kanatçık ( dikey dengeleyici ) ve dümene sahip olabilir .

Kuyruksuz yapılandırma teorik avantajları düşük dahil parazitik sürükleme ilgili olarak Horten H.IV biriminin yükselen kanat ve ilgili olarak pek iyi bir gizli özellikleri Northrop B-2 Ruh bombardıman.

En başarılı kuyruksuz konfigürasyon , özellikle savaş uçakları için kuyruksuz delta olmuştur , ancak en tanıdık kuyruksuz delta Concorde uçağıdır.

NASA , düz ön kanadı olan ancak dikey yüzgeci olmayan yeni X-36 araştırma uçağı için 'kuyruksuz' tanımını kullandı .

uçan kanatlar

Bir uçan kanat da farklı olmayan bir kuyruksuz tasarım gövdesi veya kanat üzerinde yer pilot motorlar vb sahip olan,.

Aerodinamik

Sürüklemek

Geleneksel bir sabit kanatlı uçak, ana kanadından ayrı bir yatay dengeleyici yüzeye sahiptir . Bu ekstra yüzey, özellikle yüksek hızlarda daha güçlü bir motor gerektiren ek sürtünmeye neden olur. Boyuna (adım) stabilite ve kontrol başka bir yöntemle (aşağıya bakınız) sağlanabilirse, stabilizatör çıkarılabilir ve sürtünme azaltılabilir.

boyuna stabilite

Kuyruksuz bir uçağın ayrı bir yatay sabitleyicisi yoktur. Bu nedenle, sıradan bir kanadın aerodinamik merkezi , uçağın ağırlık merkezinin önünde yer alacak ve eğimde istikrarsızlık yaratacaktır . Aerodinamik merkezi geriye doğru hareket ettirmek ve uçağı stabil hale getirmek için başka bir yöntem kullanılmalıdır . Tasarımcının bunu başarmasının iki ana yolu vardır, ilki öncü havacı JW Dunne tarafından geliştirilmiştir .

Ya süpürülmüş kanat ya da delta kanat olarak kanadın hücum kenarının geriye doğru süpürülmesi ve dış kanat bölümünün geliş açısının azaltılması , dış kanadın geleneksel bir kuyruk düzlemi dengeleyicisi gibi davranmasını sağlar. Bu, dış bölümün açıklığı boyunca aşamalı olarak yapılırsa, buna yıkama denir . Dunne, kanat üst yüzeyine konik bir eğrilik vererek bunu başardı . Düz uçuşta, uçlar herhangi bir kaldırmaya katkıda bulunmayacak şekilde uçak trimlenmelidir: hatta küçük bir aşağı itme sağlamaları gerekebilir. Bu, kanadın genel verimliliğini azaltır, ancak birçok tasarım için - özellikle yüksek hızlar için - bu, geleneksel bir dengeleyiciye göre sürtünme, ağırlık ve maliyetteki azalmalarla ağır basar. Uzun kanat açıklığı da manevra kabiliyetini azaltır ve bu nedenle Dunne'ın tasarımı İngiliz Ordusu tarafından reddedildi.

Bir alternatif, örneğin Horten serisi planörlerde ve avcı uçaklarında görülen düşük veya sıfır eğimli kanat profillerinin kullanılmasıdır. Bunlar , arkada veya kanadın tamamında refleks veya ters bombeli alışılmadık bir kanat kanadı bölümü kullanır . Refleks kamber ile kanadın daha düz tarafı üstte ve güçlü kavisli taraf alttadır, bu nedenle ön kısım yüksek bir hücum açısı sunarken arka kısım daha yataydır ve kaldırmaya katkıda bulunmaz, bu nedenle bir kuyruk uçağı gibi hareket eder ya da süpürülmüş bir kanadın solmuş uçları. Refleks kamber, büyük asansörleri geleneksel bir kanat profiline yerleştirip onları belirgin şekilde yukarı doğru kırparak simüle edilebilir; ağırlık merkezi de normal konumundan ileriye doğru hareket ettirilmelidir. Bernoulli etkisi nedeniyle , refleks kamber küçük bir aşağı itme yaratma eğilimindedir, bu nedenle telafi etmek için kanadın saldırı açısı artırılır. Bu da ek sürükleme yaratır. Bu yöntem, geri tepme ve yıkamadan daha geniş bir kanat plan biçimi seçimine izin verir ve tasarımlar düz ve hatta dairesel (Arup) kanatları içerir. Ancak, yüksek bir hücum açısının doğasında var olan direnç, genellikle tasarımı verimsiz kılar ve Fauvel ve Marske Aircraft serisi planörler gibi sadece birkaç üretim tipi bunu kullanmıştır.

Daha basit bir yaklaşım, uçağın ana ağırlığını kanadın önemli bir uzaklığına yerleştirerek kararsızlığın üstesinden gelmektir, böylece yerçekimi uçağı yatay bir konumda tutma eğiliminde olacak ve böylece yamaç paraşütünde olduğu gibi herhangi bir aerodinamik dengesizliğe karşı koyacaktır . Bununla birlikte, pratikte bu, kendi başına stabilite sağlamak için nadiren yeterlidir ve tipik olarak açıklanan aerodinamik tekniklerle artırılır. Klasik bir örnek, Dunne ile aynı geri tepme , yıkama ve konik yüzeyi kullanan Rogallo kanatlı kanattır .

Stabilite yapay olarak da sağlanabilir. İstikrar ve manevra kabiliyeti arasında bir değiş tokuş vardır. Yüksek düzeyde bir manevra kabiliyeti, düşük düzeyde bir denge gerektirir. Bazı modern yüksek teknolojili savaş uçakları, sahada aerodinamik olarak kararsızdır ve stabilite sağlamak için uçtan uca bilgisayar kontrolüne güvenir. Northrop Grumman B-2 Ruh arasındaki kanat bir örnektir.

perde kontrolü

Birçok erken tasarım, eksik dengeleyiciyi telafi etmek için etkili perde kontrolü sağlayamadı. Bazı örnekler stabildi ancak yükseklikleri sadece motor gücü kullanılarak kontrol edilebiliyordu. Diğerleri, dikkatli bir şekilde kullanılmazlarsa, keskin ve kontrolsüz bir şekilde yukarı veya aşağı inebilir. Bunlar, kuyruksuz tasarımlara istikrarsızlık konusunda bir itibar kazandırdı. Jet çağında kuyruksuz delta konfigürasyonunun sonraki başarısına kadar, bu itibarın geniş çapta hak edilmemiş olduğu kabul edilmedi.

Genellikle benimsenen çözüm , kanat arka kenarında büyük asansör ve/veya yüksek yüzeyler sağlamaktır. Kanat yüksek oranda süpürülmedikçe, aerodinamik merkezden uzaklıkları ve momentleri daha az olduğundan, bunlar büyük kontrol kuvvetleri oluşturmalıdır . Bu nedenle, kuyruksuz bir tip, yunuslama manevraları sırasında geleneksel eşdeğerinden daha yüksek sürtünme yaşayabilir. Oldukça süpürülmüş bir delta kanatta, arka kenar ile aerodinamik merkez arasındaki mesafe daha büyüktür, bu nedenle büyütülmüş yüzeyler gerekli değildir. Dassault Mirage kuyruksuz ö serisi ve bunun türevleri en yaygın olarak kullanılan muharebe uçağı arasındaydı. Ancak Mirage'da bile, kalkış ve iniş sırasında yaşanan yüksek hücum açılarında yunuslama kontrolü sorunlu olabilir ve daha sonraki bazı türevler ek düz yüzeyler içeriyordu .

yalpa kararlılığı

Geleneksel bir uçak yalpalamada kararsızdır ve onu düz tutmak için bir kuyruk yüzgecine ihtiyaç duyar. Kanatçıkların hareketi, onu dönüşten çekerek ters bir sapma yaratır ve bu da dümen tarafından telafi edilmelidir . Süpürülmüş bir kanat düz uçuşta sabitken, dönüş sırasında yine de ters yalpalama yaşar. Bir çözüm, dış bölümün aşağı doğru açı yapması ve negatif kaldırma sağlaması için kanada yeterli büküm vermektir. Bu, kanatçıkların ters yalpalama hareketini tersine çevirir, uçağın dönüşe girmesine yardımcı olur ve dikey dümen veya diferansiyel sürükleme spoylerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır.

Bunun ürettiği çan şeklindeki kaldırma dağılımının, belirli bir ağırlık için indüklenen sürtünmeyi en aza indirdiği de gösterilmiştir (belirli bir açıklık için en aza indiren eliptik dağılıma kıyasla).

Tarih

Ayrıca bkz . Uçan kanadın tarihi

JW Dunne

1917 ABD Ordusunda bir Burgess-Dunne çift kanatlı.

1905 ve 1913 yılları arasında, İngiliz Ordusu Subayı ve havacı JW Dunne , doğası gereği istikrarlı ve dengesiz olması amaçlanan bir dizi kuyruksuz uçak geliştirdi. Uçan martılarla ilgili çalışmalarından esinlenerek, konik bir üst yüzeye sahip süpürülmüş kanatlarla karakterize edildiler. Koni, kanat uçlara doğru giderek dışa doğru bükülecek şekilde düzenlenmiştir, böylece dıştan takmalı bölümlerde negatif insidans ve dolayısıyla negatif kaldırma, hem yunuslamada hem de yalpalamada genel stabilite yaratılmıştır. Her bir kanat ucunun arka kenarındaki tek bir kontrol yüzeyi, birleşik kanatçık ve kaldırıcı görevi gördü. Dunne, ilgili aerodinamik ilkelerin gelişmiş niteliksel bir takdirine sahipti, hatta kanat uçlarındaki negatif kaldırmanın, dik aşağı açılı anhedral, gelişmiş yön dengesi ile birleştiğini anlamıştı.

Orjinal olarak kavranmış olsa da monoplane , Ordu için Dunne'nın ilk tasarımları olması gerekiyordu çift kanatlı tipik olarak itici pervane ve kanat uçları her bir çifti arasında, sabit uç plakası kanatçıklar arkaya monte edilmiş olan düzlem arasında gövde nasel sahip,.

Ordudaki çalışmaları sona erdikten sonra, 1910'da D.5 çift kanatlı uçağının istikrarlı uçuşunu Orville Wright ve Griffith Brewer izledi ve Kraliyet Havacılık Derneği'ne bu yönde resmi bir rapor sundu . Böylece, uçuşta doğal stabiliteye ulaşan ilk uçak ve aynı zamanda ilk pratik kuyruksuz uçak oldu. Daha sonraki D.8 lisanslı olarak üretildi ve Amerika'da W. Starling Burgess tarafından Burgess-Dunne olarak ticari olarak satıldı .

O da tek kanatlı uçağına döndü. D.6 1911 de anhedral telaffuz veya kanat ucuna sarkma özellikli bir itici tip yüksek uçaktır oldu. Kontrol yüzeyleri artık dümen görevi görüyordu.

Dunne'ın istikrar konusundaki fikirlerinin çoğu geçerliliğini koruyor ve John K. Northrop ( Northrop Grumman B-2 Spirit gizli bombardıman uçağının babası) gibi sonraki tasarımcıları etkilediği biliniyor .

Savaşlar arası ve İkinci Dünya Savaşı

GTR Tepesi ve Pterodaktiller

Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra, pilot Geoffrey TR Hill de istikrarlı, dengesiz bir tasarım aradı. Dunne başlangıçta biraz yardım etti ve Hill 1920'lerden itibaren Pterodactyl serisi kuyruksuz uçakları üretmeye devam etti . Hill ayrıca özünde stabil olan aerofoil teorisini geliştirmeye başladı ve bunu tasarımlarına dahil etti.

Lippisch deltaları

Alman teorisyenler, kararlı aerofoil teorisini daha da geliştirdiler. Tasarımcı Alexander Lippisch , 1931'de ilk kuyruksuz tasarımı Delta I'i üretti. Daha da sofistike bir dizi tasarım yapmaya devam etti ve İkinci Dünya Savaşı'nın sonunda çalışmalarına devam etmesi için Amerika'ya götürüldü .

Messerschmitt Me 163 Komet

İkinci Dünya Savaşı sırasında Lippisch, Alman tasarımcı Willy Messerschmitt için üretime giren ilk kuyruksuz uçak olan Me 163 Komet üzerinde çalıştı . Ön hat hizmetine yerleştirilen tek roketle çalışan önleme uçağıydı ve savaş sırasında operasyonel hizmete en hızlı ulaşan uçaktı.

kuzeydoğu

ABD'de Lippisch'e paralel olarak, Jack Northrop kuyruksuz tasarımlar üzerine kendi fikirlerini geliştiriyordu. N-1M 1941 yılında uçtu ve kuyruksuz türleri arkaya, bazıları gerçek uçan kanatlarını izledi.

savaş sonrası

de Havilland DH 108 Kırlangıç

1940'larda İngiliz uçak tasarımcısı John Carver Meadows Frost , de Havilland Vampire jet avcı uçağının ön gövdesi kullanılarak inşa edilen de Havilland DH.108 Swallow adlı kuyruksuz jet motorlu araştırma uçağını geliştirdi . Bunlardan biri muhtemelen ses bariyerini aşan ilk uçaklardan biriydi - bunu sığ bir dalış sırasında yaptı ve sonik patlama birkaç tanık tarafından duyuldu. Yapılan üçü de ölümcül kazalarda kaybedildi.

Northrop X-4 Bantam

DH.108 benzer şekilde, iki jet motorlu powered 1948-vintage Northrop X-4 biriydi savaş sonrası X-düzlemleri dizisinin en yüksek zorlukları keşfetmek araştırma programlarına uçmaya Dünya Savaşı sonrasında Amerika Birleşik Devletleri'nde geliştirilen deneysel uçakların -hızlı transonik uçuş ve ötesi. DH.108'inkine benzer aerodinamik sorunları vardı, ancak inşa edilen her iki X-4 örneği de 1950-1953 yılları arasında toplam 80 toplam araştırma uçuşuyla uçuş test programlarını ciddi bir olay olmadan atlattı ve yalnızca 1.035 km/s'lik en yüksek hıza ulaştı. H).

Dassault Serabı

Fransız Mirage serisi süpersonik jet avcı uçakları, kuyruksuz delta konfigürasyonunun bir örneğiydi ve tüm Batı jet uçaklarının en yaygın olarak üretilenlerinden biri oldu. Buna karşılık Sovyetler Birliği'nin yaygın olarak üretilen delta kanatlı avcı uçağı Mikoyan-Gurevich MiG-21'in kuyruk dengeleyicisi var.

Convair F2Y Deniz Dartı

1950'lerde Convair F2Y Sea Dart prototipi , ses hızını aşan tek deniz uçağı oldu . Convair, birkaç başarılı kuyruksuz delta türü daha inşa etti.

süpersonik uçaklar

Anglo-Fransız Concorde Supersonic taşımacılığı ve Sovyet muadili Tupolev Tu-144 , ogival delta kanatları olan kuyruksuz süpersonik jet uçaklarıydı . Bu uçakların uçuş halindeki zarafeti ve güzelliği sıklıkla dile getirildi.

Lockheed SR-71 Karatavuk

American Lockheed SR-71 Blackbird stratejik keşif uçağı, Mach 3'ün üzerinde hızlara ulaşan jet motorlu en hızlı uçaktır.

NASA PRANDTL-D

Düşük Sürükleme için NASA Ön Araştırma Aerodinamik Tasarımı (PRANDTL-D) kanadı, NASA Armstrong Uçuş Araştırma Merkezi'nde Al Bowers tarafından geliştirilmiştir . Bowers, Ludwig Prandtl'ın çalışmalarından ve Dunne gibi kuş uçuşunu izleyerek ilham aldı . Dunne tasarımında olduğu gibi, kanat uçlarını negatif bir açıda ayarlamak ve aynı pozitif yalpalama bağlantısını oluşturmak için yeterli bir kanat bükümüne sahiptir . Bowers, kaldırma özelliklerinin nicel bir analizini geliştirerek, uçak ağırlığı için indüklenen sürtünmeyi en aza indiren çan şeklindeki bir kaldırma dağılımının daha genel keşfine yol açtı. Bu dağılımı "Prandtl-D" tasarım serisinde uygulamıştır. 2017'nin sonunda, bu tür üç araştırma modelini uçurmuştu.

Ayrıca bakınız

Referanslar

satır içi alıntılar

Genel referanslar

Dış bağlantılar