4.3 Характеристика аэродинамических схем беспилотных летательных аппаратов

4.3.1 Обычная (нормальная) схема

Обычная (нормальная) схема (см. рис. 4.2, а) характеризуется размещением оперения (рулей) за крылом и за центром масс. Вследствие этого при положительном угле атаки для балансировки (уравновешивания сил) рули отклоняются на отрицательный угол, а возникающая при этом подъемная сила на руле направлена в противоположную сторону по отношению к направлению подъемной силы крыла. Таким образом, уменьшается суммарная подъемная сила комбинации крыло плюс оперение. Эта схема применяется для всех типов ЛА, летающих на средних высотах.

4.3.2 Схема «бесхвостка»

Схема «бесхвостка» (см. рис. 4.2, б) является разновидностью обычной схемы, у которой рули расположены вдоль задней кромки крыла или в непосредственной близости за крылом (рекомендуется расстояние за крылом до рулей 10% бортовой хорды). Поскольку рули расположены на крыле, то они могут выполнять также функции элеронов, поэтому такие рули называют элевоны. Такая схема для БЛА имеет обычно сверхмалое удлинение и значительную длину бортовой хорды, что приводит к увеличению подъемной силы комбинации корпус-крыло, поэтому основное достоинство данной схемы – это большое значение коэффициента подъемной силы. Это обусловило ее применение для ЛА, летающих на больших высотах. Недостатком схемы является малое плечо подъемной силы рулей относительно центра масс ЛА, что уменьшает величину управляющего момента. Центр давления отодвигается далеко назад, что приводит к чрезмерной статической устойчивости, малой маневренности и малому демпфирующему моменту, поэтому в носовой части корпуса могут устанавливаться неподвижные поверхности – дестабилизаторы, которые уменьшают статическую устойчивость ЛА и улучшают демпфирующие свойства планера при колебаниях.

4.3.3 Схема «утка»

В схеме «утка» (см. рис. 4.2, в) рули высоты расположены впереди крыльев, практически на носовом отсеке корпуса, рули направления при крестообразных крыльях – впереди центра масс, т.е. в носовой части корпуса, а при плоском расположении крыльев – в кормовой его части. В этой схеме угол атаки и угол отклонения рулей имеют один знак, т.е. подъемные силы на рулях и крыльях суммируются. К преимуществам этой схемы можно отнести также хорошие условия для размещения оборудования и агрегатов внутри корпуса. Недостатком схемы являются большие вредные моменты крена на крыльях, возникающие вследствие несимметричной обдувки крыльев от скоса потока за отклоняемыми рулями. По этой же причине в схеме «утка» рули, как правило, не используют в качестве элеронов, поэтому необходима установка на крыльях отдельных элеронов или (для стабилизации по крену) роллеронов. В последнее время за рулями устанавливают неподвижные поверхности, уменьшающие скос потока («двойная утка»).

4.3.4 Схема с поворотным крылом

Эта схема (см. рис. 4.2, г) является разновидностью схемы «утка», но она имеет ряд важных особенностей. Поворотные крылья являются рулевыми поверхностями. Они располагаются вблизи центра масс. В хвостовой части располагаются неподвижные несущие поверхности, служащие стабилизаторами. Их размеры сравнимы с размерами крыльев. Управляющая сила создается поворотом крыльев на угол , корпус имеет практически нулевой угол атаки. Основное преимущество данной схемы – большое быстродействие, так как система управления значительно быстрее отклонит поворотные крылья для создания управляющей силы, чем изменит угол атаки корпуса и крыльев у других схем. Очевидно, что момент инерции поворотных крыльев меньше, чем всего ЛА, поэтому маневренность такой схемы самая высокая. В то же время из-за скоса потока за поворотными крыльями на стабилизаторах возникает отрицательная подъемная сила, поэтому эта схема по несущей способности уступает другим.

Такая схема применяется для высокоманевренных ЛА малой дальности и высотности класса «В-В» и «П-В». Следует отметить рациональное применение такой схемы для ЛА с ПВРД, для которых необходимы небольшие углы атаки корпуса ЛА.