用途
飛機的主操縱面包括升降舵、方向舵和副翼,其功用是當它們偏轉時產生附加空氣動力,對飛機的縱軸、橫軸和立軸形成氣動力矩,改變或保持飛機的飛行姿態(軌跡)。
大多數小型飛機採用金屬薄壁板作為飛行操縱面的蒙皮。這些金屬薄壁板通常經過模壓,形成波紋,達到冷作硬化的效果。以獲得足夠的剛度。出於結構強度和重量等因素的要求,操縱面的梁和肋也經過衝壓或鍛壓處理,它們與薄壁蒙皮鉚接成整體,形成硬殼式或半硬殼式輕質結構。操縱面前樑上同定有鉸接接頭,用於與機翼、安定面的接頭連線。
組成
副翼鉸接於兩邊機翼外側的後緣。兩邊副翼相對反向偏轉時產生對飛機縱軸的力矩,即橫滾力矩,實現對飛 機的橫滾操縱,並與方向舵配合使飛機協調轉彎。副翼上偏一側機翼的升力減小.副翼下偏一側機翼的升力增大.因此飛機會向副翼上偏一側進行滾轉。飛機轉彎時,副翼產生的滾轉力矩可以抵消方向舵偏轉造成的附加滾轉力矩,使飛機向方向舵偏轉的方向轉彎,防止出現反向側滑。
升降舵鉸接於水平安定面之後,向上或向下偏轉時會產生附加氣動力,從而形成對飛機橫軸的力矩,即俯仰力矩,實現對飛機的俯仰操縱。某些小型飛機將水平安定面和升降舵做成整體,稱為全動平尾,主要是為了提高俯仰操縱的效率。升降舵上偏時飛機抬頭,反之則低頭。
方向舵鉸接於垂直安定面之後,它向左或右偏轉時會產生附加氣動力,從而形成對飛機立軸的力矩,即偏航力矩,實現對飛機航向的操縱。
活塞發動機飛機的結構尺寸一般較小,繞機體坐標系縱軸、橫軸、豎軸的慣性矩相對較小,正常飛行時操縱舵面偏轉時所受的局部氣動力不大。目前操縱面主要有金屬結構和複合材料結構兩種類型。採用複合材料製造的舵面一般是單梁式結構或蜂窩夾芯硬殼式結構,舵面重量輕、剛度大,但應注意對螺旋槳吹拂導致的小石子等異物撞擊損傷進行檢查。
三個主操縱面
繞立軸轉(方向舵)
以船為例,船在水中須用舵來控制航向,安裝在船尾的舵如果向右偏轉,水流的衝擊船尾就向左偏轉,船頭就帶船體向右轉了;反之,舵板如果向左偏轉,水流的衝擊船尾就向右偏轉,船頭就帶船體向左轉了。飛機的尾部也裝有一個可以左右活動的舵板,當它向右轉時,機尾向左偏轉,則飛機向右轉;當它向左轉時,機尾向右偏轉,則飛機向左轉。這個舵板就叫方向舵。
繞橫軸轉(升降舵)
飛機尾部裝有一副可以上下活動的舵板。當舵板向上翻起時,氣流衝擊它使機尾向下,機頭就會抬起;反之,舵板向下打開,則機尾被抬高,機頭向下,飛機出現俯身。這個舵板就叫升降舵。
繞縱軸轉(副翼)
飛機左右機翼各裝上一個可以轉動的翼面,稱為副翼,它們在同一時間內反向運動,會使飛機一側機翼升高,另一側機翼下沉,造成飛機的傾斜。
飛機安裝了副翼、方向舵和升降舵,駕駛員可以靈活地控制飛機的俯仰(低頭、抬頭),轉向(左轉、右轉)和側傾(左側傾、右側傾)。以上這三種活動翼面被統稱為飛機的操縱面。
操縱面的操作
飛機駕駛員坐在駕駛艙內,用手操縱駕駛桿,用腳蹬方向舵來控制飛機的飛行。駕駛桿通過鋼索等機械機構直接控制升降舵和副翼。
駕駛桿向前推時,由鋼索牽動升降舵轉向下方,機尾被氣流抬上,飛機就低頭;向後推時,升降舵轉向上方,機尾被氣流推下,飛機就抬頭。
駕駛桿向右時,右側機翼的副翼抬起,右機翼被壓向下;左側機翼的副翼向下轉,左機翼抬起,飛機向右側傾斜;同理,駕駛桿向左時,左側機翼的副翼抬起,左機翼被壓向下;右側機翼的副翼向下轉,右機翼抬起,飛機向左側傾斜。
方向舵是用腳蹬來控制的,駕駛員踩左腳蹬時,方向舵就向左轉,機尾右轉,機頭左轉;踩右腳蹬時,方向舵就向右轉,機尾左轉,機頭右轉。
設計及維護
操縱面設計製造和維護時要著重考慮顫振或抖振問題。以操縱面轉軸(鉸鏈中心線)為支點的質量力矩不平衡時,由於氣流作用,加之當操縱系統的傳動機構存在間隙,或操縱面鉸鏈磨損嚴重時,會導致操縱面偏轉振盪。如果此時的飛行速度達到或超過了相應的顫振臨界速度,則操縱面的振幅將不斷增大,最終導致操縱面甚至翼面結構發生災難性破壞。避免顫振最重要的途徑是使操縱面隨時處於質量平衡狀態,同時應定期檢查操縱系統連線剛度和操縱面鉸鏈磨損情況,及時排除此類故障。