Схемы утка и тандем
Утка
Схема утка была приенена на первых планерах и самолетах братьев Райт. Особенность схемы заключается в размещении горизонтального оперения перед крылом. В отличии от обычных схем оперение утки все время имеет положительную подьемную силу.
Приемущество схемы заключается в невозможности срыва потока на крыле. При увеличении угла атаки срыв потока наступает прежде всего на горизонтальном оперении, вследствие чего самолет автоматически опускает нос и переходит на малые углы атаки.
Управляемость в продольном направлении достигают изменением величины положительной подьемной силы горизонтального оперения. Для обеспечения продольной устойчивости горизонтальное оперение должно быть установлено под положительным углом относительно хорды крыла, а центровка должна быть более передней, чем при обычной схеме.
Путевой устойчивости и управляемости достигают посредством вертикального оперения, размещенного в хвостовой части фюзеляжа или на концах крыла в виде шаиб.
![](087/001.jpg)
При установке толкающих винтов количество частей самолета, попадающих в струю от винта минимально или же может быть сведено к нулю, что уменьшает возможность появления волнового кризиса и указывает на выгодность схемы для скоростных самолетов.
Необходимым условием применения схемы утка является установка трехколесного шасси, которое исключает возможность капотирования, а также обеспечивает путевую устойчивость при разбеге и пробеге и максимальное использование тормозов.
Основной недостаток утки заключается в том, что при срыве потока с горизонтального оперения в момент посадки и резком опускании носа удар о землю передним колесом значительно сильнее чем при нормальной схеме.
Тандем
Особенность тандемной схемы заключается в двух крыльях, расположенных одно за другим. ДЛя обеспечения продольной устойчивости и уменьшения потерь максимального коэффициента подьемной силы всей тандемной комбинации вследствие взаимного влияния необходимо, чтобы переднее крыло было установлено под положительным углом атаки по отношению к хорде заднего крыла.
,br>
![](087/002.jpg)
Центр тяжести при тандемном расположении ориентируют относительно расстояния между фокусами переднего и заднего крыльев. ПРи одинаковых крыльях центр тяжести приходится размещать примерно у задней кромки переднего крыла. Центровка, отнесенная к переднему крылу при тандемном расположении, должна быть более задней чем у обычной схемы.
Срыв потока и критический угол переднего крыла в тандемной комбинации наступают всегда раньше, чему заднего крыла, имеющего меньший угол установки и кроме того, находящегося в потоке, скошенном передним крылом. При потере скорости после срыва потока с переднего крыла самолет переходит не в штопор а в пикирование. Это обстоятельство в некоторых случаях служило основным доводом в пользу тандемного размещения крыльев.
Поперечная управляемость обеспечивается элеронами, установленными на обоих крыльях. Как показали результаты испытания планеров, работа элеронов в этом случае исключительно эффективна, не смотря на меньшее плечо по сравнению с обычным крылом. В некоторых схемах элероны размещались только на заднем крыле, срыв потока на котором наступает позднее.
Элероны можно использовать для обеспечения продольной управляемости, причем при отклонении ручки управления от себя и на себя элероны переднего и заднего крыльев должны отклоняться одновременно на одном крыле вверх а на другом крыле - вниз. Рулями высоты могут служить закрылки, размещенные между элеронами и отклоняющиеся не только одновременно вниз, но и в разные стороны.
Для обеспечения путевой устойчивости и управляемости служит нормальное вертикальное оперение или концевые шайбы на заднем крыле.
![](087/003.jpg)
Концевые шайбы лучше, так как они позволяют повысить эффективность заднего крыла.
При малых углах атаки минимальный коэффициент сопротивления заднего крыла меньше, чем того же изолированного крыла.
![](087/004.jpg)
На больших углах атаки коэффициент сопротивления заднего крыла в тандемной комбинации больше, а коэффициент подьемной силы меньше, чем у изолированного крыла. Для повышения эффективности заднего крыла весьма рациональна установка разнесенного вертикального оперения.
При тандемной комбинации на большом диапазоне летных углов атаки коэффициент сопротивления меньше, чем у эквивалентного монопланного крыла.
![](087/005.jpg)
Если учесть, что в нормальной схеме сопротивление увеличивается еще горизонтальным оперением, то при устранении дополнительной интерференции между задним крылом и фюзеляжем тандемное расположение может оказаться более выгодным для скоростного самолета.
Основными достоинствами тандемного расположения является меньшее сопротивление, возможность применения профилей с меньшей относительной толщиной, повышенная поперечная управляемость, меньший разнос масс по поперечной оси.
К недостаткам тандемного расположения относятся необходимость усиления фюзеляжа при работе на кручение и разнос масс в направлении продольной оси.
по материалам:
Л. И. Сутугин "Основы проектирования самолетов"