Элероны или Канарды
Всем доброго времени суток!
Часто мы встречаем на передних бамперах такой элемент как канарды. Давайте разберемся, что это?!
За, не побоюсь этого слова, «ВЕЛИКИЙ» ХХ век технологии шагнули такими огромными шагами, что вчерашняя фантастика сегодня стала сущим пустяком.
Первый полёт самолёта в истории был осуществлён 17 декабря 1903 года. «Флайер» продержался в воздухе 59 секунд и пролетел 260 метров. И уже через каких то 58 лет Гагарин покорил космос.
Так каким же был «Автомир» в это время? Да, это была эпоха новшеств, гениальных агрегатов.Борьба за каждую секунду, за каждый километр/час велась и с двигателями, и с трансмиссией, и конечно с аэродинамикой!
Давайте посмотрим как изменяется коэффициент аэродинамического сопротивления за эту великую эпоху :
Как и сегодня автомобили были ближайшими «родственниками» самолетов, можно сказать даже «младшими братьями» крылатых. Ведь во все времена «обноски» технологий, а в случае с аэродинамикой, как раз самые главные инновации, в первую очередь доставались самолетам.
Из всех аэродинамических элементов именно канарды (элероны) были для меня всегда чем-то непонятным и даже загадочным, о них я сегодня и хочу поговорить. Если в авиации элероны имели совершенно прямое назначение-управление углом крена самолёта, то в автомобиле он не до конца понятен. Желание узнать о них побольше у меня возникло во время владения элегантным и невероятно красивым бампером Вертекс из тюнинг линейки TandE.
Тем, кто еще не устал от букв, поделюсь своими находками на эту тему в интернете:
Канарды
Канарды — небольшие аэродинамические элементы, монтирующиеся на передний сплиттер или края бампера. Выполняются из легких сплавов (алюминий, титан) или композитных материалов (карбон, кевлар). Создают прижимную силу двумя разными путями. Во первых это перенаправление встречного потока воздуха вверх, что и вызывает усилие направленное вниз. В этом случае усилие довольно небольшое, поскольку скорость потока воздуха вблизи корпуса машины ниже чем в «чистом» пространстве из-за эффекта «пограничного слоя».
( Примечание. Пограничный слой (ПС), область течения вязкой жидкости или газа образующаяся у поверхности обтекаемого твёрдого тела или на границе раздела двух потоков жидкости с различными скоростями, температурами или химическим составом. Толщина ПС мала по сравнению с продольными размерами. ПС может характеризоваться резким изменением в направлении, поперечном скорости течения различных физических характеристик (скорости течения, температуры, концентрации компонентов). На формирование течения в ПС основное влияние оказывают вязкость, теплопроводность и диффузионная способность жидкости или газа. Тонкий слой, лежащий между твердой границей (стенкой) и внешним потенциальным потоком, обтекающим твердую границу, называется пристеночным пограничным. Пограничный слой характеризуется тем, что толщина его увеличивается вдоль течения, и движение жидкости в нем не является продольно-однородным.)
Канарды дают мало прижимной силы, поэтому их предпочитают использовать преимущественно при тонкой настройки машины, доведения до оптимальных параметров общего баланса непосредственно перед гонкой. Они должны быть установлены таким образом, чтобы не выступать за максимальную ширину кузова. Канарды на переднем бампере относятся к классу вспомогательных элементов, поэтому из-за малых размеров их эффективная работа начинается только на высоких скоростях, ведь один из основных принципов аэродинамики гласит, что давление на плоскость возрастает экспоненциально со скоростью. Некорректно расположенные канарды не только не создают прижимную силу, но также могут повышать лобовое сопротивление.
Есть и обратная сторона такого барьера — увеличение сопротивления. Но при всем при этом, канарды в наши дни используются практически на всех гоночных машинах, так как создаваемая ими, хоть и сравнительно небольшая, прижимная сила повышает контакт передних колес с трассой, что в свою очередь приводит к устранению недостаточной поворачиваемости или нормализации баланса поворачиваемости на обеих осях.
В автоспорте использование элеронов крайне распространено:
Для чего нужен элерон
Содержание
История [ править | править код ]
Впервые элероны появились на моноплане, построенном новозеландским изобретателем Ричардом Перси в 1902, однако самолёт совершал только очень короткие и неустойчивые полёты. Первый самолёт, который совершил полностью управляемый полёт с использованием элеронов, был самолёт 14 Bis, созданный Альберто Сантос-Дюмоном. Ранее элероны заменяла деформация крыла, разработанная братьями Райт.
Управляющую поверхность, комбинирующую элерон и закрылки, называют флаперон (flaperon). Чтобы элероны работали как выпущенные закрылки, их синхронно опускают вниз. Для продолжения возможности управления креном, к этому отклонению элеронов добавляется обычное для элеронов дифференциальное отклонение.
Для управления креном у самолётов с данной компоновкой может также применяться руль направления, спойлеры, газовые рули, изменяющийся вектор тяги двигателей, дифференциальное отклонение рулей высоты, изменение центра масс самолёта и прочие методы и их комбинации.
Побочные эффекты [ править | править код ]
Один из побочных эффектов действия элеронов — некоторый момент рыскания в противоположном направлении. Другими словами, при желании повернуть направо и использовании элеронов для создания крена вправо самолёт во время увеличения крена может немного повести по рысканию влево. Эффект связан с появлением разницы в лобовом сопротивлении между правой и левой консолью крыла, обусловленной изменением подъёмной силы при отклонении элеронов. Та консоль крыла, у которой элерон отклонён вниз, обладает большим коэффициентом лобового сопротивления, чем другая консоль крыла. В современных системах управления самолётом данный побочный эффект минимизируют различными способами. Например, для создания крена элероны отклоняют также в противоположном направлении, но на разные углы.
На скоростных самолётах с крылом большого удлинения может проявляться эффект реверса элеронов — из-за маневренной нагрузки, возникающей при отклонении элерона, расположенного близко к законцовке крыла, крыло закручивается и угол атаки на нём изменяется, что может нивелировать эффект от отклонения элерона, а то и вовсе дать обратный. Например, при отклонении элерона вниз (для увеличения подъёмной силы полукрыла) на заднюю кромку крыла действует сила, направленная вверх, крыло закручивается вперёд и угол атаки на нём уменьшается, что снижает подъёмную силу. Таким образом, действие элерона на крыле при реверсе напоминает действие триммера на элероне или руле. В той или иной степени реверс элеронов проявлялся на многих скоростных самолётах (в частности, на Ту-134), а на Ту-22 из-за этого эффекта максимальное число Маха было ограничено до 1,4. Наиболее распространённые методы предотвращения реверса элеронов — использование элеронов-интерцепторов (интерцепторы расположены ближе к центру хорды крыла и при выпуске почти не вызывают его закручивания) либо установка ближе к центроплану дополнительных элеронов, при этом внешние (расположенные близко к законцовкам) элероны, необходимые для эффективного управления на малых скоростях, отключаются при больших скоростях и поперечное управление идёт за счёт внутренних элеронов, не дающих реверса за счёт большой жёсткости крыла в районе центроплана.
Полеты долгое время оставались чем-то недостижимым для людей. Но с развитием науки все стало возможно. В настоящее время летают тысячи самолетов по всему миру. Практически каждый человек хотя бы один раз в своей жизни летал на самолете. Кстати, несмотря на трагические случаи падения этих железных птиц, они считаются самым надежным видом транспорта.
Если вам приходилось сидеть на местах в районе крыла, то вы имели возможность видеть, как работают его механизмы. В самолете множество деталей, и выполняют они различные функции. Одни помогают взлетать, набрать высоту, другие — находиться в полете, перевозить людей и различные грузы, останавливать самолет. Одними из самых важных деталей являются элероны.
Из чего состоит крыло самолета
Крылья выполняют самую важную работу: без них самолет был бы бесполезен. Наблюдая за птицами, можно заметить, что основную часть своей жизни они проводят в полете. Помогают им в этом крылья. Конечно, крылья самолета и птиц не только выглядят по-разному, но и работают неодинаково. Крыло самолета составляют следующие детали:
Это детали, которые позволяют управлять полетом и держать самолет в воздухе. Предкрылки находятся в передней части крыла, предназначены они для обтекания крыла на углах. Закрылки находятся на задней части крыла в его начале, сконструированы для взлета и набора высоты или посадки. Во время полета они являются продолжением крыла.
Назначение элеронов самолета
Элерон — это одна из подвижных частей крыла. Назначение элеронов самолета — обеспечение аэродинамики всего летательного аппарата. Эти детали симметрично расположены на задней кромке консолей крыла и направлены в сторону хвоста. Нужны они для того, чтобы держать самолет ровно, а при необходимости повернуть для изменения траектории полета. Еще одна их функция — управление креном самолета. Иными словами, элерон — это деталь, без которой самолет не сможет лететь, поворачивать, взлетать и садиться.
Как работают элероны?
С целью смены траектории полета или поворота самолет наклоняют. Для этого нужны элероны: чтобы наклонить самолет, на одном крыле элерон направляют вверх, а на другом — вниз. Также они увеличивают подъемную силу крыла на малой высоте.
Что такое элерон? Это аэродинамическое средство управления (рули крена), которым оснащаются обычные самолёты и созданные по схеме «утка». Элероны размещаются на задней кромке консолей крыла. Они предназначены для управления углом наклона «железных птиц»: в момент применения рули крена отклоняются в противоположные стороны, дифференциально. Для того чтобы самолёт склонился вправо, левый элерон направляется вниз, а правый – вверх, и наоборот.
В чём состоит принцип действия рулей крена? Подъёмная сила снижается у той части крыла, которая размещена перед элероном, поднятым вверх. У части крыла, которая размещена перед опущенным элероном, подъёмная сила возрастает. Таким образом формируется силовой момент, который модифицирует скорость вращения самолёта вокруг оси, идентичной продольной оси машины.
История
Где впервые появился элерон? Это удивительное приспособление было установлено на моноплане, созданном в 1902 году новатором Ричардом Перси из Новой Зеландии. К сожалению, его машина совершала лишь весьма неустойчивые и короткие полёты. Первым самолётом, совершившим абсолютно координируемый полёт с применением рулей крена, оказалась машина 14 Bis, изготовленная Альберто Сантос-Дюмоном. Прежде аэродинамическое средство управления заменяло искажение крыла, исполненное братьями Райт.
Итак, изучаем далее элерон. Это приспособление имеет множество достоинств. Регулирующую поверхность, которая совмещает закрылки и рули крена, именуют флаперон (flaperon). Чтобы элероны имитировали функцию выпущенных закрылков, их одновременно опускают вниз. Для длительного управления креном к этому отклонению добавляется простой дифференциальный поворот.
Для регулировки наклона у лайнеров с вышеуказанной компоновкой могут также применяться модифицирующийся вектор тяги моторов, газовые рули, спойлеры, руль направления, трансформация центра масс самолёта, дифференциальное смещение высотных рулей и прочие уловки.
Побочные явления
Как действует элерон? Это капризный механизм, который имеет некоторые недостатки. Одним из побочных эффектов его действия является незначительное рысканье в противоположную сторону. Иными словами, при использовании элеронов для поворота вправо самолёт в момент увеличения крена может немного переместиться влево. Данный эффект появляется из-за разницы в лобовом сопротивлении между левой и правой консолью крыла, вызванной переменой подъёмной силы при колебании элеронов.
Большим коэффициентом лобового сопротивления владеет та консоль крыла, у которой элерон отклонён вниз. В нынешних системах управления «железными птицами» данное побочное явление уменьшают разными приёмами. Например, для того чтобы создать крен, элероны смещают также в противоположную сторону, но на неравные углы.
Эффект реверса
Согласитесь, управление самолётом требует сноровки. Так, на скоростных машинах со значительно удлинённым крылом может замечаться эффект реверса рулей крена. Как он выглядит?
Если при отклонении элерона, размещённого близко к законцовке крыла, появилась маневренная нагрузка, крыло самолёта выворачивается, и угол атаки на нём отклоняется. Такие события могут сглаживать эффект, полученный от смещения элерона, а могут привести к противоположному результату.
Например, если необходимо увеличить подъёмную силу полукрыла, элерон отклоняется вниз. Далее на заднюю кромку крыла начинает действовать сила, устремлённая вверх, крыло выворачивается вперёд, и угол атаки на нём снижается, что сокращает подъёмную силу. Фактически, действие рулей крена на крыле при реверсе аналогично влиянию на них триммера.
Так или иначе реверс рулей крена обнаруживался на многих реактивных самолётах (особенно на Ту-134). Кстати, на Ту-22 из-за такого эффекта предельное число Маха было снижено до 1,4. Вообще, управление элеронами пилоты изучают продолжительное время. Самыми распространёнными методами предотвращения реверса рулей крена являются применение элеронов-интерцепторов (интерцепторы находятся возле центра хорды крыла и при выпуске практически не вызывают его закручивания) либо установка добавочных элеронов около центроплана. Если присутствует второй вариант, внешние (размещённые около законцовок) рули крена, нужные для продуктивного управления на низких скоростях, выключаются при высоких, и поперечное управление осуществляется за счёт внутренних элеронов, которые не дают реверса благодаря внушительной жёсткости крыла, присутствующей в области центроплана.
Системы управления
А сейчас рассмотрим управление самолётом. Группу бортовых аппаратов, гарантирующих регулировку перемещения «стальных птиц», именуют системой управления. Так как пилот размещён в кабине, а рули и элероны расположены на крыльях и хвосте самолёта, между ними установлена конструктивная связь. В её обязанности входит обеспечение надёжности, лёгкости и эффективности управления положением машины.
Разумеется, при смещении координирующих поверхностей, влияющее на них усилие увеличивается. Однако это не должно приводить к недопустимому возрастанию напряжения на рычагах регулировки.
Режим управления самолётом может быть автоматическим, полуавтоматическим и ручным. Если человек с помощью мускульной силы заставляет работать инструменты пилотирования, то такая система управления называется ручной (прямое регулирование лайнера).
Системы с ручным администрированием могут быть гидромеханическими и механическими. Фактически, мы выяснили, что крыло самолёта играет важную роль в управлении. На машинах гражданской авиации базовую регулировку осуществляют два пилота с помощью кинематических устройств, регулирующих усилия и перемещения, командных двойных рычагов, механической проводки и поверхностей управления.
Если пилот управляет машиной с помощью механизмов и устройств, обеспечивающих и повышающих качество процесса пилотирования, то система управления именуется полуавтоматической. Благодаря автоматической системе пилот лишь контролирует группу самодействующих деталей, которая создаёт и изменяет координирующие силы и факторы.
Комплекс
Средством базового управления лайнером называют комплекс бортовых устройств и конструкций, с помощью которых лётчик приводит в действие средства регулировки, изменяющие режим полёта или балансирующие машину в заданном режиме. Сюда входят рули, элероны, переставной стабилизатор. Элементы, гарантирующие регулировку добавочных деталей контроля (закрылки, спойлеры, предкрылки), именуют механизацией крыла либо вспомогательным управлением.
В систему базового координирования лайнера входят:
Осуществление управления
Пилот выполняет продольное управление, то есть изменяет угол тангажа, отклоняя штурвальную колонку от себя или на себя. Поворачивая штурвал влево или вправо и отклоняя элероны, лётчик реализует поперечное управление, накреняя машину в нужную сторону. Для смещения руля направления пилот нажимает на педали, которые применяются также для контроля передней опоры шасси во время движения лайнера по земле.
Вообще, пилот является главным звеном в ручной и полуавтоматической системах управления, а закрылки, элероны и прочие детали самолёта – это всего лишь способ передвижения. Лётчик воспринимает и перерабатывает сведения о положении машины и рулей, действующих перегрузках, вырабатывает решение и воздействует на командные рычаги.
Требования
Базовое управление самолётом должно отвечать следующим требованиям:
Надеемся, данная статья помогла вам понять предназначение элеронов и разобраться в базовом управлении «стальных птиц».
Изготовление нижнего элерона на передний бампер
Эта идея назревала в моей больной голове уже давно. И опять же по причине нахождения в отпуске я все таки решился на ее осуществление.
Скажу сразу, найти химически окрашенный в черный цвет рекламный пластик (поливинилхлорид) мне не удалось, поэтому было куплено пол листа 6 мм. белого (2 на 1,5 метра), который для удобства транспортировки был разрезан на три части (для элерона я сделал 60 см. на 2 метра).
Ну а дальше все просто:
Приехал в деревню к родителям, снял переднюю губу открутив 4 самореза и 11 болтов (в работе используется (+) отвертка и головка на 10):
Губа была немного потрепана жизнью, поэтому ее пришлось восстанавливать и подкрашивать.
Дальше на двусторонний скотч (с каждого края полоски по 1-2 см.) закрепляем губу к листу ПВХ и обводим ее по контуру фломастером (ручкой, карандашом и т.д.), а так же размечаем площадочки для боковых клыков:
Форму клыков я предварительно вырезал на картоне и примерял к губе.
Внимание! Изначально я хотел разместить клыки под углом 90 градусов по отношению к нижнему краю листа, но потом все же решил прижать их ближе к губе, что оказалось верным решением, так как в живую так выглядит гармоничнее.
Затем лобзиком (можно даже ручным, т.к. материал довольно поддатлив к обработке) делаем форму, которую выводим грубой наждачкой до идеала:
К краям крепим клыки:
Я использовал для этого саморезы (расстояние между ними 4 см.)
Забегая вперед скажу, что крепление в «мясо» саморезами смотрится очень зло, лично мне нравится.
В итоге получаем вот такую деталь, готовую к покраске:
Не забываем сделать три отверстия в центральной части для крепления губы.
Которую грунтуем, красим в черный перламутр и покрываем слоем лака:
Элерон я приклеил к губе на двусторонний скотч и для надежности закрепил 7 саморезами (когда сверлил отверстия для саморезов руки почему-то затряслись).
Ну и самый торжественный момент!
Загоняем машину на дощечки для того, чтобы водрузить губу с элероном:
Выезжаем из темного бокса (используя все теже дощечки):
Изготовление нижнего элерона на передний бампер
Эта идея назревала в моей больной голове уже давно. И опять же по причине нахождения в отпуске я все таки решился на ее осуществление.
Скажу сразу, найти химически окрашенный в черный цвет рекламный пластик (поливинилхлорид) мне не удалось, поэтому было куплено пол листа 6 мм. белого (2 на 1,5 метра), который для удобства транспортировки был разрезан на три части (для элерона я сделал 60 см. на 2 метра).
Ну а дальше все просто:
Приехал в деревню к родителям, снял переднюю губу открутив 4 самореза и 11 болтов (в работе используется (+) отвертка и головка на 10):
Губа была немного потрепана жизнью, поэтому ее пришлось восстанавливать и подкрашивать.
Дальше на двусторонний скотч (с каждого края полоски по 1-2 см.) закрепляем губу к листу ПВХ и обводим ее по контуру фломастером (ручкой, карандашом и т.д.), а так же размечаем площадочки для боковых клыков:
Форму клыков я предварительно вырезал на картоне и примерял к губе.
Внимание! Изначально я хотел разместить клыки под углом 90 градусов по отношению к нижнему краю листа, но потом все же решил прижать их ближе к губе, что оказалось верным решением, так как в живую так выглядит гармоничнее.
Затем лобзиком (можно даже ручным, т.к. материал довольно поддатлив к обработке) делаем форму, которую выводим грубой наждачкой до идеала:
К краям крепим клыки:
Я использовал для этого саморезы (расстояние между ними 4 см.)
Забегая вперед скажу, что крепление в «мясо» саморезами смотрится очень зло, лично мне нравится.
В итоге получаем вот такую деталь, готовую к покраске:
Которую грунтуем, красим в черный перламутр и покрываем слоем лака:
Элерон я приклеил к губе на двусторонний скотч и для надежности закрепил 7 саморезами (когда сверлил отверстия для саморезов руки почему-то затряслись).
Ну и самый торжественный момент!
Устанавливаем все на место и выезжаем из темного бокса:
Лонжерон: для чего нужен, как ремонтируют и другие нюансы
Что такое лонжерон
Лонжерон — это силовой элемент конструкции автомобиля, который расположен по всей его длине: спереди и сзади кузова. Фактически он представляет собой трубу или продольный профиль. Само слово лонжерон (longeron) образовано от французского longer — «идти вдоль».
В свою очередь раму формируют два лонжерона, между которыми расположены поперечные элементы. Именно она нужна в качестве опоры для крепления кузова, элементов подвески и других важных деталей машин. Для их фиксации на лонжероны приваривают специальные кронштейны. Причем лонжероны применяют не только в автомобильном производстве, но и в авиастроении, кораблях и даже железнодорожном транспорте.
Сейчас лонжерон — это одна из самых прочных деталей в машине, которая рассчитана на очень большие нагрузки. Впрочем, на заре автомобилестроения этот силовой элемент делали из дерева, позже на смену пришли металлические конструкции. В 1920-х инженерами фирмы Auburn была разработана лонжеронная рама, оснащенная поперечиной в виде буквы Х. В те времена такая конструкция напоминала лестницу и несколько отличалась от современных аналогов. Со временем инженеры стали внедрять лонжеронную раму в пол кузова автомобиля. С тех времен эта деталь является неотъемлемой частью конструкции любого автомобиля, которая дает возможность перевозить тяжелые грузы и уменьшает вероятность травмирования пассажиров во время аварии.
Где находятся лонжероны в автомобиле
Лонжероны представляют собой силовые элементы, которые находятся по бокам днища автомобиля. Однако увидеть лонжероны просто так не получится — их не будет видно за колесами машины. Для этого понадобится поднять автомобиль на подъемнике. Следует помнить, что лонжероны устанавливают в разном положении, которое напрямую зависит от вида автомобиля.
Для чего нужен лонжерон
Главная функция лонжерона — повышение прочности днища машины для того, чтобы выдержать нагрузку, которую оказывают двигателя, кузов, багаж и пассажиры. Однако это не единственное предназначение. Среди других важных функций:
Неисправности лонжерона
Как и любая автомобильная деталь, со времен лонжероны также мог прийти в негодность. Это может произойти из-за банальной усталости металла, которая связана со значительными нагрузками на конструкцию. Сначала на детали появятся трещины, которые со временем вполне могут привести к полному разрушению лонжеронов. Нарушить их геометрию может и ДТП. Очень важно своевременно выявить неисправность лонжеронов. Поэтому даже после мелкой аварии следует показать машину на СТО.
Если этого не сделать, неисправность лонжерона может привезти к очень серьезным последствиям. Так, у машины значительно ухудшится рулевое управление и ее будет постоянно «вести». Одновременно в разы возрастет износ шин. Деформация лонжеронов в результате аварии приведет к нарушению геометрии кузова и, как следствие, изменит положение узлов в машине. Все это закончится повышенным износом агрегатов и их поломкой. Кроме этого, снаружи машины появляются щели и зазоры, отрегулировать которые невозможно. При этом у автомобиля будут плохо открываться двери и багажник. Еще один из признаков деформации лонжеронов — неправильный развал-схождение колес.
Ремонт лонжерона
Ремонт и замена лонжеронов тяжелый, а также дорогостоящий и долгий процесс. Все работы необходимо проводить в надежном сервисном центре с высококвалицированными мастерами. Для устранения деформации они используют специальные стенды (стапели) для вытягивания. Перед этим с автомобиля снимаются все основные детали. Особенно этот способ эффективен при небольших повреждениях лонжеронов.
Если от удара детали разрушилась, ремонтировать ее уже нет никакого смысла. В таком случае машине поможет лишь полная ли частичная замена лонжеронов с помощью газосварочных работ. Этот очень тяжелый и трудоемкий процесс, за который возьмутся не в каждом СТО.
В случае образования трещин на лонжероне их можно попробовать заварить при помощи специального аппарата. Впрочем, этот способ не будет работать, если деталь сделана из алюминия или титана.
Усиление лонжерона
Многие водители усиливают лонжероны, добавляя дополнительные ребра жесткости. По мнению экспертов, такие работы актуальны только в случае, если машина задействована в автоспорте или предназначается для езды в особо тяжелых условиях. При этом среди негативных последствий таких работ — потеря деталями амортизирующих свойств. Также к усилению лонжеронов некоторых водители прибегают после ДТП или образовании небольших трещин на детали.