Оперение летательного аппарата
Опере́ние лета́тельного аппара́та, несущие поверхности, обеспечивающие продольную и путевую устойчивость и управляемость летательного аппарата (ЛА) (например, самолёта) в полёте. Оперение самолёта обычно состоит из горизонтальных и вертикальных оперений и располагается, как правило, в хвостовой, иногда в носовой части фюзеляжа. Горизонтальное оперение (ГО) обеспечивает продольную устойчивость и управляемость самолёта; состоит из стабилизатора [как правило, переставного, с изменяемым в полёте углом установки, для снижения потерь аэродинамического качества (отношение подъёмной силы, действующей на ЛА, к аэродинамическому сопротивлению) при изменении режима полёта] и руля высоты (РВ), расположенного вдоль задней кромки стабилизатора. Вертикальное оперение (ВО) обеспечивает путевую устойчивость и управляемость самолёта; состоит из киля с рулём направления (РН). РВ шарнирно подвешен на опорах – усиленных нервюрах стабилизатора, РН – аналогично на киле. Управление рулями (их отклонение) осуществляется системой управления самолёта (силовыми цилиндрами). В процессе управления самолётом используются триммеры (небольшие рулевые поверхности у задних кромок рулей) для снижения нагрузок лётчика в процессе управления самолётом.
Схемы оперения самолёта различаются взаимным расположением ГО и ВО; числом ВО (одно-, двух- и многокилевое); формой (при виде сбоку и спереди – нормальное, Т-, V- и П-образное); расположением ВО (на фюзеляже, на ГО, на крыле). На рис. 1 (а и б) показаны внешний вид оперения самолёта нормальной (обычной) и Т-образной схем. Они характерны для большинства современных самолётов с дозвуковой скоростью полёта. На самолётах со сверхзвуковой скоростью полёта, из-за недостаточной эффективности на таких скоростях РВ, применяют цельноповоротное горизонтальное оперение без РВ (рис. 1, в). На этом же рисунке показаны форкиль и подфюзеляжный киль, увеличивающие эффективность ВО. На тяжёлых сверхзвуковых самолётах возможно применение и цельноповоротного вертикального оперения.
В зависимости от взаимного расположения крыла и ГО выделяют следующие основные аэродинамические схемы самолётов: нормальной аэродинамической схемы (ГО устанавливается в хвостовой части самолёта позади крыла); в схеме «утка» – в носовой части перед крылом; в схеме «бесхвостка» и летающее крыло – без ГО, и др.
Конструкция ГО и ВО, как и входящих в их состав РВ и РН, состоит из обшивки, подкреплённой каркасом из лонжеронов, стрингеров, стенок и нервюр. По конструкции, архитектуре, параметрам (размах, площадь, удлинение, стреловидность, сужение, относительная толщина) и работе под нагрузкой оперение сходно с крылом летательного аппарата.
Основным требованием для обеспечения высокой эффективности оперения ЛА является получение необходимых характеристик устойчивости и управления ЛА на всех предусмотренных режимах полёта при его наименьшей массе. Его выполнение достигается прежде всего выбором рациональных с точки зрения назначения ЛА (самолёта) и условий его использования форм, значений параметров и расположением частей оперения самолёта.