Aktivní diferenciál zní lákavě, technologicky a je to něco, co si budete chtít koupit při nákupu crossoveru nebo SUV, ale co to přesně je, co dělá a je to opravdu nutné? Tyto nejdůležitější otázky budou prozkoumány ve srovnávacím testu SUV Mitsubishi Outlander se dvěma různými převodovkami: s konvenčním diferenciálem a s novým aktivním diferenciálem S-AWC.
Pro srovnávací analýzu výkonu v různých podmínkách byly použity dva zcela identické vozy Mitsubishi Outlander, pouze s tím rozdílem, že jeden Outlander má vpředu nainstalovaný tradiční otevřený diferenciál a druhý má systém aktivního diferenciálu S-AWC, který je na tato vozidla instalována od podzimu 2014. crossovery vybavené 3litrovým šestiválcovým benzínovým motorem.
S-AWC je inteligentní systém pohonu všech kol vyvinutý společností Mitsubishi. Je to zkratka věty " Super All Wheel Control“, což lze přeložit jako „Superúrovňové ovládání všech kol“.
Systém S-AWC je instalován na autech v konfiguraci „Sport“, která je o 20 000 rublů dražší než konfigurace „Altimet“. Téměř celá tato částka tvoří náklady na aktivní diferenciál.
Za normálních podmínek je velmi obtížné identifikovat rozdíl v chování těchto vozů s různými diferenciály, protože se projevuje pouze tehdy, když crossover ztratí trajektorii a směrovou stabilitu, když opustí oblouk při zatáčení nebo manévrování na silnici s velmi nerovnoměrný koeficient adheze (například led - asfalt).
Outlander střídá
První na řadě byl test v zatáčkách na běžném asfaltovém povrchu. Na začátku tohoto testování se zdá, že jízdní vlastnosti vozů jsou stejné, ale to je prozatím - testovaly se v různých rychlostech! Takže Mitsubishi Outlander s konvenčním diferenciálem, začínajícím od určité rychlosti, a čím vyšší byla, tím zřetelněji se projevoval jeho způsob narovnávání trajektorie zatáčení. To znamená, že čím vyšší je rychlost vjezdu do zatáčky, tím více se vlivem odstředivé síly vychyluje směrem ven.
Odstředivá síla je fiktivní síla, která vzniká v důsledku setrvačnosti tělesa v rotující vztažné soustavě. Tělo má tendenci se pohybovat rovně, proto, když je „otočeno“ směrem ke středu, má tendenci se „vzdálit“ od tohoto středu.
Navíc tento příznak nezávisí na tom, zda se crossover pohybuje bez trakce nebo se sešlápnutým plynovým pedálem. „Outlander“ s aktivním diferenciálem S-AWC jde danou cestou mnohem ochotněji. Nedotáčivost, která byla výrazná u běžného Outlanderu, se změnila na neutrál: nyní se crossover začíná hladce klouzat do stran, ale se všemi čtyřmi koly. Zároveň zachovává jak trajektorii, tak směrovou stabilitu. Ve skutečnosti se to projeví lepším zachováním trajektorie pohybu při zvyšování rychlosti v zatáčce, což znamená, že řidič bude mít větší šanci zůstat ve svém jízdním pruhu, než vletět do protijedoucího pruhu nebo do příkopu.
Nutno podotknout, že oba crossovery se liší i nastavením stabilizační elektroniky. Model bez S-AWC jednoduše přeruší přívod paliva, pokud dojde k náhlé ztrátě trakce, a tím zabrání vozidlu upravit trajektorii vozidla pomocí trakce. Outlander vybavený systémem aktivního diferenciálu S-AWC přitom točivý moment motoru úplně neodebírá, ale pouze omezuje. A přesto bylo zjištěno, že chování aut při jízdě setrvačností je jiné. V tomto případě není aktivní diferenciál zařazen (tedy na přední kola se nepřenáší žádná trakce). Je tedy zřejmé, že nová verze se dočkala komplexních vylepšení, a ne jen nového dílu.
Kruhový pohyb
Jednou z fází identifikace rozdílů mezi „Outlanders“ byl pohyb v kruhu o průměru 30 metrů, označeném tyčemi. V běžném Mitsubishi Outlander, vybaveném elektronicky řízeným pohonem všech kol, je přepínač tří provozních režimů: pohon všech kol s inteligentním rozdělením trakce mezi nápravy (4WD Auto), pohon všech kol s blokovanou spojkou (4WD Lock) a pohon předních kol s připojenou zadní nápravou (4WD Eco). Spínač je označen standardním označením 4WD. Vozidla vybavená převodovkou S-AWC přidala čtvrtý režim s názvem Snow, který elektronicky zajišťuje optimální trakci na všech kolech na kluzkém povrchu.
Při jízdě v kruhu zůstala průměrná rychlost v obou variantách na cca 50 km/h. Kontrolovali jsme pohyb v různých směrech, s různým tlakem na plynový pedál, s různými stavy stabilizačního systému. V důsledku toho se „aktivní“ Outlander neustále ukázal být o něco rychlejší - o zlomek sekundy, ale pokud vypnete stabilizační systém, časová mezera se zvětší. Ano, mezera je malá, ale řidič sedící za volantem testovaných modelů zažívá úplně jiné pocity. Při jízdě s běžným Outlanderem je potřeba nastavit volant do požadovaného úhlu natočení volantu, sešlápnout plyn a neovládat volant. Vrátily by se na předchozí trajektorii, když v zatáčce došlo ke smyku, pomohlo jen zpomalení a pohyby volantu nevedly k ničemu. A stabilizační systém neumožňoval zvýšení rychlosti. Zcela jiné vjemy vznikly při jízdě crossoverem s aktivním diferenciálem, který vrátil pocit skutečného ovládání auta, a ne herního robota – simulátoru. Zde, když dojde ke smyku nebo předtuše jeho vzniku, stačí otočit volantem na požadovaný stupeň, trochu sešlápnout plynový pedál a je to - auto je již na své trajektorii! Outlander s aktivní převodovkou S-AWC se tak stává bezpečnější a předvídatelnější při řízení.
Klouzání po čediči
Koeficient adheze kola s mokrým čedičem je přibližně stejný jako s ledem a v takových podmínkách vykazovaly testované modely Mitsubishi Outlander výrazné rozdíly v chování. „Aktivní“ Mitsubishi při jízdě jako had umožňuje mírné pohupování a je náchylnější ke smyku.
Smyk je narušení směru pohybu vozidla podél podélné roviny.
Ale to není děsivé, protože pokud se něco stane, elektronika zasáhne: při blížících se zatáčkách blízkých kritickým vypíná trakci a částečně přebírá řízení, což činí jízdu s takovým crossoverem zajímavější a zároveň bezpečnější.
Při akceleraci z klidu na stejném povrchu byl Outlander s aktivním diferenciálem opět napřed - rozjížděl se jistěji s menším prokluzem kol, zatímco crossover s konvenčním diferenciálem zamýšlel jet do strany, ale stabilizační systém to okamžitě napravil . Nebyl žádný rozdíl v pohybu, když bylo celé auto nebo jakákoli jeho část na kluzkém povrchu.
K čemu je S-AWC?
Testovací Mitsubishi Outlander je vybaveno poměrně silným motorem o výkonu 230 koní, ale nelze jej považovat za sportovní crossover a ani aktivní diferenciál instalovaný v jednom z nich vlastně nepřidává rychlost. Převodovka S-AWC dává zisky na dráze jen ve zlomku vteřiny, jejím hlavním účelem je tedy zvýšení aktivní bezpečnosti, která se projevuje nejen při jízdě pod trakcí, ale i při prudkém uvolnění plynu. Při jízdě v terénu může pomoci i aktivní diferenciál – v tomto případě má řidič k dispozici elektronicky ovládanou uzávěrku přední části. Stále to však není SUV a ve vážných terénních podmínkách aktivní diferenciál nepomůže - s největší pravděpodobností se mezinápravová spojka přehřeje a nemusí to pomoci chytrému designu.
Při sportu a při každodenní jízdě plní aktivní diferenciál různé úkoly: řidič s ním vyvine větší rychlost a běžný řidič získá větší bezpečnost vozu, protože je snížena tendence vozu ke smyku. A zároveň v obtížné situaci umožňuje aktivní diferenciál člověku, který nemá hluboké řidičské schopnosti, vyvarovat se mnoha chyb. Pro profesionály bude možná vůz s konvenčním diferenciálem ještě zajímavější z hlediska jízdy, protože umožňuje zůstat s vozem jeden na jednoho bez elektronického zásahu.
Takže rozhodně stojí za to přeplatit 20 000 rublů za takový inteligentní aktivní diferenciál, když auto stojí jeden a půl milionu!
Schéma činnosti aktivního diferenciálu na Outlanderu
Princip činnosti aktivního diferenciálu S-AWC je založen na implementaci řízení vektoru tahu, ale schéma jeho fungování na Lancer Evolution a na Mitsubishi Outlander je výrazně odlišné. Takže u Evolution je aktivní diferenciál umístěn na zadní nápravě a přidává trakci vnějšímu kolu ve vztahu k prováděné zatáčce, čímž eliminuje nedotáčivost. Toho je dosaženo dvěma spojkami, z nichž každá směřuje točivý moment na své vlastní kolo.
Ale způsob, jakým S-AWC funguje na Outlanderu, je úplně jiný, už jen proto, že je instalován na přední nápravě. Hlavní roli zde hraje vícelamelová spojka, která funguje jako měkký zámek. Pro stlačení spojek vyšle elektronika ve správný okamžik předstihový signál a mechanický samoblok by působil s mírným zpožděním. Aktivní elektrický posilovač řízení u testovaného Mitsubishi vyrovnává diferenciál, eliminuje ostré řízení kvůli rozdílu točivého momentu na pravém a levém předním kole, které brání vytržení volantu z rukou. Žádná nouzová situace se přirozeně neobejde bez zásahu elektronického stabilizačního systému crossoveru, který omezuje výkon motoru a brzdové mechanismy, které uchopí kola.
S-AWC: historie stvoření
Japonci byli první, kdo jej vytvořil a zavedl tento koncept do používání. V roce 1996 tedy Mitsubishi nainstalovalo první aktivní diferenciál na zadní nápravu Lanceru Evo IV s pohonem všech kol a v roce 1997 Honda nainstalovala systém vektorování točivého momentu na kupé Prelude s pohonem předních kol. Kupodivu Němci, kteří jsou vždy mezi prvními, kteří, ne-li vytvářejí, tak instalují high-tech věci, tentokrát začali uvádět nový produkt až v roce 2007 (i když jaká už je to novinka!). Takové jednotky byly k dispozici jako volitelná výbava pro BMW X6 a Audi S4, ale aktivní diferenciál se skutečně rozšířil pouze pro Lancer Evolution. Dnes můžeme s jistotou říci, že zhruba polovina automobilek nabízí funkci rozdělení točivého momentu mezi kola. Neměli bychom však zapomínat, že se nejedná o speciální mechaniku, ale jen o její elektronickou napodobeninu.
Video Mitsubishi Outlander překonává terén i sníh
Letadla s vertikálním startem a přistáním dnes již nejsou novinkou. Práce v tomto směru začaly především v polovině 50. let a šly různými směry. Během vývojových prací byly vyvinuty letouny s rotačními instalacemi a řada dalších. Ale ze všech vývojů, které zajistily vertikální vzlet a přistání, pouze jeden obdržel důstojný vývoj - systém pro změnu vektoru tahu pomocí rotačních trysek proudového motoru. Motor přitom zůstal nehybný.Stíhačky Harrier a Jak-38, vybavené podobnými pohonnými jednotkami, byly uvedeny do plné výroby.
Myšlenka použití rotačních trysek k zajištění vertikálního vzletu a přistání má však své kořeny v polovině 40. let, kdy se mezi stěnami OKB-155 v čele s hlavním konstruktérem A.I. Mikojan z vlastní iniciativy vyvinul projekt takového letadla. Jejím autorem byl Konstantin Vladimirovič Pelenberg (Šulikov), který v OKB působil ode dne jejího založení.
Stojí za zmínku, že již v roce 1943 K.E. Pelenberg také proaktivně vypracoval projekt stíhačky s krátkým vzletem a přistáním. Myšlenka na vytvoření takového stroje byla způsobena přáním konstruktéra zkrátit vzletovou vzdálenost, aby byla zajištěna bojová práce z předních letišť poškozených německými letadly.
Na přelomu 30. - 40. let řada leteckých konstruktérů věnovala pozornost problému zkrácení vzletové a přistávací vzdálenosti letadla. Ve svých projektech se to však snažili řešit zvýšením vztlaku křídla pomocí různých technických inovací, v důsledku čehož se objevila široká škála návrhů, z nichž některé se dostaly do prototypů. Byly postaveny a testovány dvouplošníky se zatahovacím spodním křídlem za letu (stíhačky IS navrženy V.V. Nikitinem a V.V. Ševčenkem) a jednoplošníky se zatahovacím křídlem za letu (letouny RK navržené G.I. Bakšajevem). Kromě toho byla k testování předložena široká škála mechanizace křídla - výsuvné a mávací lamely, různé typy vztlakových klapek, dělená křídla a mnoho dalšího. Tyto inovace však nemohly výrazně snížit vzletovou a dojezdovou vzdálenost.
K.V.Pelenberg ve svém projektu zaměřil svou pozornost nikoli na křídlo, ale na elektrárnu. V období 1942-1943. vyvinul a pečlivě analyzoval několik návrhů stíhaček, které využívaly změny v sektoru tahu kvůli vychylovacím vrtulím ke zkrácení vzletu a letu. Křídlo a ocas v těchto případech pouze pomohly dosáhnout hlavního úkolu.
Stíhačka, která byla nakonec vyvinuta, byl dvouramenný jednoplošník s tříkolovým podvozkem s přední podporou. Odsazené nosníky spojovaly křídlo s ocasem, který měl všepohyblivý stabilizátor. Na nosnících byly umístěny podpěry hlavního podvozku, v přední části trupu byly umístěny ruční palné a kanónové zbraně.
Elektrárna byla umístěna v zadní části trupu za pilotní kabinou. Síla byla přenášena přes převodovku a podlouhlé hřídele na párové tlačné šrouby, které měly protiběžnou rotaci. Ten eliminoval reakční moment a zvýšil účinnost skupiny vrtule-motor.
Během režimu vzletu a přistání mohly být dvě vrtule pomocí hydraulického pohonu otočeny dolů vzhledem k ose převodovky, čímž se vytvořila vertikální vztlaková síla. Dvoupaprsková konstrukce plně usnadňovala volný pohyb vrtulí, přičemž ve vychýlené poloze byly mírně zastíněny trupem a křídlem. Při přiblížení k zemi nebo při létání v její blízkosti měly vrtule tvořit pod letadlem oblast zhuštěného vzduchu a vytvářet tak efekt vzduchového polštáře. Zároveň se zvýšila i jejich účinnost.
Samozřejmě, že když se vrtule otočily dolů od podélné osy, nastal střemhlavý moment, ale ten byl brán dvěma způsoby. Jednak vychýlení všepohyblivého stabilizátoru, působícího v zóně aktivního foukání vrtulí, do negativního úhlu. Na druhé straně vychýlení konzoly křídla v rovině tětivy dopředu o úhel odpovídající podmínkám vyvážení pro daný směr vektoru tahu. Když bylo letadlo po vystoupání do bezpečné výšky převedeno do vodorovného letu, vrtule se otočily do původní polohy.
Pokud by byl tento projekt realizován, navrhovaná stíhačka by mohla mít velmi krátkou vzletovou vzdálenost, ale pro vertikální vzlet výkon motorů, které tehdy existovaly, zjevně nestačil. Proto byl pro takový projekt, aby se zkrátily vzletové a přistávací vzdálenosti, stejně jako vzlet a přistání po strmé trajektorii blízké vertikále, zapotřebí jeden nebo dva vysoce výkonné motory pracující synchronně na stejné hřídeli.
Designed by K.B. Pelenbergův projekt stíhačky je zajímavý tím, že s velkou účinností využíval tah vrtule k vytvoření dodatečného vztlaku pro letoun a na tehdejší dobu neobvyklé aerodynamické vyvažovací prostředky - pohyblivé křídlo nebo, jak se dnes říká, křídlo s proměnnou geometrií, jako řízený stabilizátor. Je zajímavé, že tyto a některé další technické inovace navržené konstruktérem v tomto projektu výrazně předběhly dobu. Později však našly důstojné uplatnění v konstrukci letadel.
Projekt stíhačky s krátkým vzletem a přistáním zůstal projektem, ale jen posílil autorovu touhu vytvořit letoun s vertikálním vzletem a přistáním. Konstantin Vladimirovič pochopil, že možnost vertikálního vzletu otevřela vojenskému letectví neocenitelné taktické příležitosti. V tomto případě by letadla mohla být založena na nezpevněných letištích, využívajících plochy omezené velikosti a na palubách lodí. Relevance tohoto problému byla jasná již tehdy. Se zvyšováním maximálních letových rychlostí stíhaček se navíc nevyhnutelně zvyšovaly jejich přistávací rychlosti, což znesnadňovalo a nebylo bezpečné přistání, navíc se zvětšovala potřebná délka přistávacích drah.
Na konci Velké vlastenecké války se u nás objevily ukořistěné německé proudové motory YuMO-004 a BMW-003 a poté motory Derwent-V, Nin-I a Nin-II zakoupené od anglické společnosti Rolls-Royce “, bylo možné úspěšně vyřešit mnoho problémů v domácím průmyslu proudových letadel. Pravda, jejich síla byla stále nedostatečná k vyřešení úkolu, ale to nezastavilo práci konstruktéra letadla. V této době Konstantin Vladimirovich nejen pracoval v projekční kanceláři hlavního designéra A.I. Mikojan, ale také učil na Moskevském leteckém institutu.
K vývoji stíhačky s kolmým startem a přistáním, která jako pohonnou jednotku používala proudový motor (TRD), K.V. Pelenberg začal na začátku roku 1946 z vlastní iniciativy a v polovině roku byl projekt stroje celkově dokončen. Stejně jako v předchozím projektu zvolil provedení s pevnou elektrárnou a vertikální vzlet zajišťoval proměnný vektor tahu.
Charakteristickým rysem navrženého schématu bylo, že válcová tryska proudového motoru končila dvěma symetricky se rozbíhajícími kanály, na jejichž konci byly instalovány trysky otáčející se ve vertikální rovině.
Významnou výhodou navrhovaného zařízení byla jednoduchost konstrukce, absence nutnosti měnit trysku samotného motoru a srovnatelná snadnost ovládání. Natáčení trysek přitom nevyžadovalo větší úsilí a složitá zařízení, jako například v případě změny vektoru tahu otáčením celé elektrárny.
Stíhací letoun vyvinutý Konstantinem Vladimirovičem byl jednoplošník s upraveným uspořádáním motoru. Jako elektrárna měl tehdy sloužit nejvýkonnější anglický proudový motor „Nin-II“ o tahu 2270 kgf. Přívod vzduchu k němu byl prováděn čelním přívodem vzduchu. Při konfiguraci stroje bylo jedním z hlavních požadavků, aby osa vektoru tahu při vychylování trysek procházela blízko těžiště letadla. V závislosti na režimu letu bylo nutné trysky natočit do nejpříznivějších úhlů v rozmezí od 0 do 70°. Největší výchylka trysky odpovídala přistání, které bylo plánováno provést při maximálním provozním režimu motoru. Změna vektoru tahu měla sloužit také k brzdění letadla.
Mezitím se díky umístění elektrárny pod úhlem 10-15° vzhledem k vodorovné rovině stíhačky pohyboval rozsah odchylky trysek od osy motoru od +15° do -50°. Navržená konstrukce dobře zapadla do trupu. Odpovídající natočení a naklonění roviny rotace trysek umožnilo jejich přílišné rozestupy od sebe. To zase umožnilo zvětšit průměr kanálů - tento poměrně kritický parametr byl optimalizován s ohledem na střední část trupu tak, aby kanály odpovídaly jeho rozměrům.
Technologicky tvořily oba kanály napojené na pevnou část spolu s mechanismem řízení rotace jeden celek, který byl pomocí příruby spojen s válcovou tryskou motoru. Trysky byly připevněny ke koncům kanálů pomocí axiálních ložisek. Aby byl pohyblivý kloub chráněn před účinky horkých plynů, okraje trysky blokovaly mezeru v rovině otáčení. Nucené chlazení ložisek bylo organizováno nasáváním vzduchu z atmosféry.
Pro vychylování trysek bylo plánováno použití hydraulického nebo elektromechanického pohonu namontovaného na stacionární části trysky a šnekového převodu s ozubeným segmentem namontovaným na trysce. Pohon byl ovládán buď pilotem na dálku nebo automaticky. Rovnoměrnosti úhlů natočení bylo dosaženo současnou aktivací pohonů. Jejich řízení bylo synchronizováno a maximální úhel vychýlení byl fixován omezovačem. Tryska byla také vybavena vodicími lopatkami a pláštěm určeným k jejímu chlazení.
Plynový proud se tak stal poměrně silným prostředkem pro zajištění vertikálního vzletu a přistání. Jeho použití jako podvozku pro stíhačku s tahem motoru asi 2000 kgf zmenšilo plochu křídla natolik, že se z něj vlastně dalo udělat ovládací prvek. Výrazné zmenšení rozměrů křídla, které při vysokých Machových číslech, jak známo, tvoří hlavní odpor letadla, umožnilo výrazně zvýšit rychlost letu.
Po seznámení s projektem. A.I. Mikoyan radil K.V. Pelenberga, aby jej zaregistroval jako vynález. Příslušné dokumenty byly zaslány Úřadu pro vynálezy Ministerstva leteckého průmyslu dne 14. prosince 1946. V přihlášce zaslané spolu s vysvětlivkou a výkresy nazvanými „Rotační tryska proudového motoru“ požádal autor o registraci tohoto návrh jako vynález „k zajištění priority“.
Již v lednu 1947 se konalo jednání odborné komise při technickém oddělení MAP za předsednictví kandidáta technických věd V.P. Gorského. V komisi byli i A.N. Volokov, B.I. Cheranovsky a L.S. Kamennomostský. Komise ve svém rozhodnutí z 28. ledna konstatovala, že tento návrh je v zásadě správný a doporučila autorovi pokračovat v práci tímto směrem. Spolu s tím poznamenala, že zmenšení plochy křídla je nevhodné, protože v případě poruchy elektrárny by bylo přistání letadla problematické.
Brzy se projekt letadla dočkal konstruktivního rozpracování do té míry, že to dalo autorovi podklady pro jeho projednání v TsAGI, CIAM, OKB závodu č. 300 a dalších organizacích, kde byl projekt rovněž kladně hodnocen. V důsledku toho byla dne 9. prosince 1950 Žádost K.V. Pelenberg byl přijat k posouzení Úřadem pro vynálezy a objevy v rámci Státního výboru pro zavedení pokročilých technologií do národního hospodářství. Zároveň bylo zakázáno zveřejnění navrhovaného vynálezu.
Projekt samozřejmě ještě nepokryl a nemohl okamžitě pokrýt všechny jemnosti spojené s vytvořením vertikálně startujícího letadla. Navíc jsem musel pracovat sám. Ale i když se objevilo mnoho technických potíží a nových problémů, již tehdy se ukázalo, že projekt byl skutečný, že to byl začátek nového směru v moderním letectví.
Rotující tryska sama o sobě nevyřešila všechny problémy, které vznikají při vertikálním vzletu. Jak je uvedeno v rozhodnutí odborné komise MAP,
"...když se změní směr proudění plynu, změní se stabilita a rovnováha letadla, což způsobí potíže s ovládáním během vzletu a přistání."
Kromě změny vektoru tahu bylo proto nutné vyřešit i otázku stabilizace vozidla, jelikož při absenci proudění vzduchu kolem křídla a ocasu již nehrály roli stabilizátorů.
Za účelem vyřešení tohoto problému vypracoval Konstantin Vladimirovich několik možností stabilizace. Za prvé, nevyváženost letadla při vychýlení vektoru tahu za letu lze čelit změnou úhlů náběhu stabilizátoru. Za druhé, při nízkých rychlostech letu navrhl použití přídavného proudového zařízení (autonomního nebo využívajícího výfuk plynů z post-kompresorové části motoru). Práce na druhé metodě byla skličující úkol, protože bez výzkumu a čištění v aerodynamickém tunelu nebylo možné posoudit chování letadla s vychýleným proudem plynu blízko země.
Faktem je, že když dojde k počátečním příčným poruchám blízko země, úhlová zrychlení křídla se rychle zvýší, což vede ke kritickým úhlům náklonu letadla. Při ručním ovládání boční stabilizace pilot ze subjektivních důvodů nestihne včas zareagovat na objevení se počátečního náklonu. V důsledku zpoždění řídicího vstupu a také určité setrvačnosti systému nemůže ruční ovládání zaručit rychlé a spolehlivé obnovení poškozeného bočního vyvážení. Kromě toho proud plynu vycházející z proudového motoru, zachycující přilehlé vzduchové hmoty, způsobuje proudění vzduchu z horního povrchu křídla na spodní, což způsobuje, že tlak na horní části křídla se zvyšuje a pod ním klesá. To snižuje vztlak křídla, snižuje tlumení a ztěžuje stabilizaci letadla v náklonu. Proto zejména ovládání náklonu vyžadovalo dvakrát větší citlivost než ovládání výšky.
V tomto ohledu v roce 1953 K.V. Pelenberg vyvinul systém boční stabilizace pro svůj projekt stíhačky VTOL. Jeho zvláštností bylo použití dvou rolovacích gyrostabilizátorů na letounu, které byly umístěny na křídle (v každé konzole jeden) v maximální vzdálenosti od podélné osy stroje. K jejich provozu byla využita část energie plynového paprsku proudového motoru. Systém byl uveden do provozu pomocí gyroskopů, což jsou snímače stabilizované polohy letadla v náklonu a zároveň rozdělovače směru obnovujících reaktivních sil.
Když se letadlo naklánělo, gyrostabilizátory vytvořily dva stejné reaktivní momenty aplikované na konzoly a působící v opačném směru, než je naklánění. Jak se náklon letadla zvětšoval, vratné momenty se zvyšovaly a dosáhly maximální hodnoty, když bylo dosaženo maximálního přípustného úhlu náklonu pod bezpečnostní podmínky. Takový systém měl tu výhodu, že byl uváděn do provozu automaticky, bez účasti pilota a bez mezilehlých spojení, byl bez setrvačnosti, měl vysokou citlivost a stálou připravenost k práci a také vytvářel podmínky pro aerodynamické tlumení křídla.
Gyro-plynové stabilizátory byly uvedeny do provozu při vzletových a přistávacích režimech současně s rotací hlavních trysek proudového motoru a převedením motorů na vertikální tah. Pro stabilizaci letounu ve všech třech osách byl v tuto chvíli zprovozněn i systém stabilizace sklonu. Pro zapnutí stabilizátorů náklonu pilot otevřel tlumiče umístěné v turbínové části proudového motoru. Část proudu plynu, který měl v tomto místě rychlost asi 450 m/s, se řítila do plynovodu a odtud do gyrobbloku, který jej nasměroval do směru potřebného pro zvednutí role. Při otevření klapek se automaticky otevřely horní a spodní klapky, které zakryly výřezy v křídle.
V případě, že křídlo letadla zaujímalo vůči podélné a příčné ose striktně vodorovnou polohu, byla horní a dolní okénka pravého a levého gyroblocku otevřena na polovinu jejich velikosti. Toky plynu vycházely stejnou rychlostí nahoru a dolů a vytvářely stejné reakční síly. Výtok plynu z gyroblocku směrem nahoru zároveň bránil proudění vzduchu z horní plochy křídla na spodní a následně se při vychýlení vektoru tahu motoru snížil podtlak nad křídlem.
Když se objevil náklon, gyroskopický tlumič stabilizátoru na snížené konzole křídla snížil výstup plynu směrem nahoru a zvýšil výstup plynu směrem dolů a na zvednuté konzole se stal opak. V důsledku toho se zvýšila reaktivní síla směřující nahoru na spuštěnou konzolu a vytvořil se vratný moment. Na konzole stoupajícího křídla naopak vzrůstala reaktivní síla působící směrem dolů a vznikl stejný vratný moment působící ve stejném směru. Když se rolování blížilo k maximálnímu bezpečnému, tlumiče gyroblocku se zcela otevřely - na snížené konzole, aby plyn mohl proudit dolů, a na zvýšené konzole, aby mohl plyn proudit nahoru, v důsledku čehož vznikly dva stejné momenty, vytváří celkový regenerační moment.
Hlavní částí vyvinutého stabilizátoru byla gyroskopická jednotka. Hřídel jeho přední nápravy byla pevně připojena k vnější skříni a hřídel zadní nápravy byla pevně připojena k zásobníku plynu. Nápravové hřídele poskytovaly gyroblocku volné otáčení vzhledem k ose, která při instalaci stabilizátoru náklonu do křídla musela být umístěna přísně rovnoběžně s podélnou osou letadla. V rovině spojení plynového přijímače s hyroblockem bylo tvarované okénko, dole a nahoře částečně uzavřené klapkou. V této rovině se gyroblock a přijímač k sobě přiblížily s minimální mezerou, čímž bylo zajištěno volné otáčení gyroblocku. Aby se zabránilo zbytečnému úniku plynu, měla spojovací rovina labyrintové těsnění.
V přijímači byl umístěn mechanismus distribuce plynu. Jeho úlohou bylo nasměrovat proud plynu z hlavního potrubí do horní nebo dolní komory gyroblocku, který pak vytékal okny mezi lopatky disků gyroblocku. V závislosti na tom, kterým směrem byl blok otočen, klapka uzavřela buď horní okno, nebo spodní, a převáděla plyn z hlavního potrubí do jedné z komor. Při provozu gyroskopu blok neustále udržoval vodorovnou polohu a rotace tlumiče a obtok plynu do komor docházelo v důsledku rotace plynového přijímače vzhledem k příčné ose způsobené nakloněním klapky. křídlo. Čím větší je úhel natočení, tím více se jedno okno gyroblocku otevírá a druhé zavře.
Gyroblock byl instalován v tuhé skříni, na kterou byly pomocí pantů připevněny dva páry štítů, které zakrývaly výřezy v křídle nahoře a dole. V zavřené poloze klapky těsně přiléhají k lamelám a zbytku plochy křídla, aniž by narušovaly jeho obrys. Také je otevřel pilot současně s plynovým ventilem proudového motoru.
Gyrostabilizátory byly v konzolách křídla osazeny tak, že roviny gyroskopů ležely v rovině podélné a příčné osy letounu. Pro letadla relativně malých rozměrů, která mohou mít významné úhly kmitání v rozteči, aby se zabránilo jevu precese gyroskopu, bylo plánováno zavedení paralelogramového spojení mezi příčnou osou pravého a levého gyroblocku, aby je držely pohromadě.
Boční stabilizaci stíhacího letounu s vertikálním vzletem o hmotnosti 8000 kg s poměrem tahu k hmotnosti letadla rovným jedné a výkonem odebíraným z proudového motoru 3–4 % by podle propočtů mohly zajistit gyrostabilizátory umístěné 2,25 m od podélná osa. V tomto případě postačovaly průměr 330 mm, výška - 220 mm, délka vnější skříně - 350 mm, šířka vnitřní skříně - 420 mm, průměr plynovodu - 142 mm, vzdálenost mezi osami bloku a plynovodu - 295 mm. Takové instalace křídel by mohly vytvořit vzpřímený moment 100 kgm každý při úhlu náklonu 10° a 220 kgm při úhlu náklonu 25-30°.
Tento projekt stíhačky s kolmým startem a přistáním však tehdy nebyl předurčen k uskutečnění – byl také daleko před tehdejšími technickými možnostmi. A oficiální kruhy k němu byly velmi skeptické. Vzhledem k tomu, že v SSSR plánované hospodářství, které bylo povýšeno na absolutní úroveň, zjevně implikovalo i plánované vynálezy, v projekčních kancelářích vždy chyběl volný pracovní kapitál pro vlastní rozsáhlý výzkum a vývoj. Iniciativní projekt domácího letadla s vertikálním vzletem a cestováním tak zůstal do budoucna jen na papíře.
Mezitím ve Spojeném království byla myšlenka na vývoj proudového letadla s vertikálním vzletem a jízdou (VTOL) brána vážněji. V roce 1957 začala firma „Hauker Siddley“ proaktivně vyvíjet takový letoun, a přestože také neměla žádné zkušenosti s vytvářením strojů této třídy, již po třech letech vzlétla experimentální stíhačka R. 1127 „Kestrel“. A o šest let později byl na jeho základě postaven experimentální útočný letoun Harrier - prototyp stejnojmenného vozidla, který nyní přijalo nejen britské královské letectvo, ale také další země světa.
V Sovětském svazu snad jen LII skutečně studoval možnost vytvoření proudového letounu s vertikálním vzletem a přistáním. V roce 1958 skupina vedená A.H. Rafaelians, vyvinuli a postavili experimentální zařízení zvané „turbolet“.
Jeho lety prokázaly zásadní možnost vytvoření letadla s proudovým řízením v režimech vertikálního vzletu, visení a přistání i při přechodu na horizontální let. Myšlenka na vytvoření letadla s vertikálním vzletem a přistáním však ještě nezaujala mysl oficiálních úřadů, ačkoli „portfolio“ domácích konstruktérů zahrnovalo projekt takového letadla a zkušenosti nashromážděné během testování. „turboletu“.
Teprve na konci roku 1960, kdy již létal letoun R. 1127 Kestrel, a objevily se první podrobné publikace o něm, jako by oficiální kruhy „prorazily“. Ústřední výbor KSSS a Rada ministrů SSSR to myslely vážně a rozhodly se znovu „dohnat a předběhnout rozkládající se Západ“. Výsledkem bylo, že po téměř roční korespondenci všech zainteresovaných organizací byly práce na návrhu a konstrukci letounu s kolmým vzletem a přistáním na základě jejich společného usnesení ze dne 30. října 1961 svěřeny OKB-115. od hlavního designéra A.S. Jakovleva. Vývojem elektrárny byla pověřena OKB-300, hlavní konstruktér S.K. Tumanského. Je pravda, že stojí za zmínku, že v roce 1959 místopředseda Rady ministrů SSSR D.F. Ustinov, předseda Státního výboru pro leteckou techniku P.V. Dementiev a vrchní velitel vzdušných sil SA K, A. Vershinin připravil návrh usnesení, ve kterém plánovali svěřit vytvoření experimentálního stíhače s vertikálním startem a přistáním Design Bureau hlavního konstruktéra G.M. Berneva.
Na podzim 1962 opustil montážní dílnu první ze tří prototypů letounu pojmenovaný Yak-Zb, určený pro laboratorní stolní zkoušky, 9. ledna 1963 zkušební pilot Yu.A. Garnaev provedl první upoutané zavěšení na druhé kopii Jak-Z6 a 23. června - zdarma. Během testů Yu.A. Garnajev byl nahrazen zkušebním pilotem V.G. Mukhin, který 24. března 1966 provedl první vertikální vzlet a přistání na třetím experimentálním stroji. Elektrárna Yak-Zb byla poháněna dvěma proudovými motory R-27-300 vybavenými rotačními tryskami. Následně zkušenosti se stavbou a testováním experimentálního letounu Jak-36 posloužily jako základ pro vytvoření bojového VTOL letounu Jak-38 (Yak-ZbM), který byl zařazen do sériové výroby a byl používán letectvem námořnictva.
Mezitím, 29. srpna 1964 (o 18 let později!) vydal Státní výbor pro vynálezy a objevy K.V. Shulikov (Pelenberg) autorské osvědčení č. 166244 k vynálezu trysky rotačního proudového motoru s prioritou ze dne 18. prosince 1946. SSSR však v té době nebyl členem mezinárodní organizace pro vynálezy a objevy, a proto tento projekt nemohl získat celosvětové uznání, protože se autorská práva vztahovala pouze na území SSSR. Do této doby našel design rotační trysky praktické uplatnění v leteckém inženýrství a myšlenka vertikálně startujícího letadla se ve světovém letectví rozšířila. Například zmíněný anglický R.1127 Kestrel byl vybaven proudovým motorem Pegasus se čtyřmi rotačními tryskami.
V říjnu 1968 P. O. Suchoj, v jehož konstrukční kanceláři Konstantin Vladimirovič v té době pracoval, zaslal S. K. Tumanskému petici, aby zaplatil autorovi odměnu, protože podnik vedený tímto ovládl sériovou výrobu proudových motorů s tryskovým zařízením. zhotovené podle navrženého K.V. Shulikovo schéma. Jak ve svém projevu poznamenal Pavel Osipovič, z hlediska technického významu byl tento vynález jedním z největších, jaké byly v oblasti letecké techniky vyrobeny.
A 16. května 1969 výzvu P. O. Suchoje podpořil A. A. Mikulin, který zdůraznil, že vynález K.V. Shulikov byl přezkoumán již v roce 1947 a „považován za nové, zajímavé technické řešení, které slibuje do budoucna skutečnou perspektivu využití tahu motoru pro usnadnění vzletu a přistání letadel“. Navíc do této doby byly přijaty kladné závěry o projektu VTOL z roku 1946 od CIAM (č. 09-05 ze dne 12. dubna 1963, podepsán V. V. Jakovlevskij), TsAGI (č. 4508-49 ze dne 16. ledna 1966, podepsán G.S. Byushgens), technická rada OKB-424, jakož i rozhodnutí BRIZ MAP (ze dne 22. července 1968).
Žádost o zaplacení odměny za vynález rotační trysky byla projednána na zasedání technické rady OKB-300 konaném dne 10.10.1969. Během diskuse bylo konstatováno, že navrhovaný K.V. Shulikovovo schéma rotačních trysek bylo poprvé představeno v SSSR na motoru R-27-300 (vydání 27), to znamená, že jeho použití umožnilo vytvořit první domácí design této třídy. Kromě toho bylo toto schéma také třikrát rozpracováno vývojem motoru P-27B-300 (ed. 49). Na potvrzení toho byl technické radě 0KB-ZO0 předložen zákon o realizaci vynálezu pod autorským certifikátem č. 166244, který vypracoval vedoucí OKB M.I. Markov a odpovědný zástupce BRIZ OKB I.I. Motin, zákon to poznamenal
Protože motory vytvořené podle tohoto schématu byly novým slibným směrem ve vývoji technologie, byl poplatek stanoven na 5 000 rublů. Technická rada OKB-300 tedy uznala, že práce K.V. Shulikova vytvořila základ pro vytvoření prvního domácího letadla s vertikálním startem a přistáním.
S ohledem na to vědecká a technická rada Technického ředitelství MAP, jejímž předsedou je IT. Zagainova to v říjnu 1969 považovala za legitimní
"Uznávají prioritu technického rozvoje projektu prvního vertikálně startujícího letadla pro domácí leteckou techniku."
Na základě velkého technického významu a vyhlídek, které tento vynález měl a který předpokládal nástup letectví s vertikálním vzletem a přistáním na mnoho dalších let, a z toho plynoucí prvenství domácího letectví v rozvoji tohoto oboru techniky, vědecká a technická rada jej posoudila jako technické zhodnocení blízké svým významem technickému objevu a doporučila autorovi vyplatit splatnou odměnu.
Toto je stručná historie projektu prvního letounu s vertikálním vzletem na světě. A přestože nápadem vynikajícího inženýra a designéra K.V., nadšeného pro technický koncept. Shulikov v Sovětském svazu nebyl ztělesněn v kovu, to nijak nesnižuje práva autora a domácí letecké vědy a techniky na prioritu při vytváření letectví s vertikálním vzletem.
Při přípravě publikace byly použity dokumentační materiály laskavě poskytnuté K.V. Shulikova z jeho osobního archivu, stejně jako dokumenty z Ruského státního ekonomického archivu.
Životopis
ŠULIKOV (PELENBERG) Konstantin Vladimirovič
Konstantin Vladimirovič Shulikov (Pelenberg) se narodil 2. prosince 1911 ve městě Pskov v rodině vojáka. V roce 1939 absolvoval s vyznamenáním oddělení letecké techniky Moskevského leteckého institutu s kvalifikací strojního inženýra. Jeho praktické činnosti v leteckém průmyslu K.V. Shulikov začal v roce 1937, kombinoval práci se studiem v ústavu. Jako zaměstnanec Design Bureau of Chief Designer N.N. Polikarpov, z konstruktéra se stal vedoucím křídelního sektoru KB-1. Podílel se na návrhu a konstrukci stíhaček I-153 Čajka a I-180.
Od prosince 1939 do roku 1951 K.V. Shulikov pracoval v Design Bureau hlavního designéra A.I. Mikojana, kde se aktivně podílel na vývoji a konstrukci stíhaček MiG-1, MiG-3, I-250, I-270, MiG-9, MiG-15, MiG-17, experimentálního MiGu-8 „Duck “ a další letadla. Na jaře 1941 byl vyslán v rámci brigády závodu č. 1 pojmenovaného po. Aviakhim je k dispozici vzdušným silám Západního speciálního a Baltského speciálního vojenského okruhu, aby pomáhal letovému technickému personálu bojových jednotek při zvládnutí stíhaček MiG-1 a MiG-3. Úkolem týmu bylo také odstraňování nedostatků zjištěných během provozu a dolaďování zařízení podle bulletinů výrobce. Během Velké vlastenecké války se Konstantin Vladimirovič podílel na obnově stíhaček MiG-3, které byly ve výzbroji leteckých pluků letectva západní fronty a 6. IAK protivzdušné obrany Moskvy. V roce 1943 vyvinul technologii výroby nádrží na měkké palivo.
Souběžně s prací v OKB-155 v letech 1943 až 1951 K. V. Shulikov hodně vyučoval na částečný úvazek na Moskevském leteckém institutu, kde byl členem oddělení konstrukce letadel. Pro studenty 5. ročníků přednesl cca 600 hodin přednášek o konstrukci letadel, byl také vedoucím diplomových projektů, oponentem a podílel se na vývoji učebních pomůcek pro studenty a absolventy.
V roce 1951, v souladu s rozkazem MAP, byl Konstantin Vladimirovich převeden do práce v Aviastroyspetstrustu č. 5 av roce 1955 - k dispozici OKB-424 závodu č. 81 MAP. V roce 1959 přešel do Design Bureau of General Designer S.A. Lavočkin, kde vedl vývoj a organizaci automatického naváděcího bodu pro raketový systém Dal na cvičišti Saryshagan v oblasti jezera Balchaš. Od roku 1968 K.V. Shulikov pokračoval ve své kariéře v Design Bureau of General Designer P.O. Suchoj. Aktivně se podílel na vývoji a konstrukci nadzvukových raketových letounů T-4.
Od roku 1976 do roku 2003 pracoval Konstantin Vladimirovič v Molniya Research and Production Association v čele s G. E. Lozino-Lozinskym. Podílel se na návrhu a vytvoření opakovaně použitelné kosmické lodi "Buran", jejích analogových a experimentálních vzorků. Mnoho technických řešení, které navrhl, bylo přijato pro vývoj a výrobu.
K.V. Shulikov vlastní řadu vědeckých prací a více než 30 vynálezů v oblasti letectví a kosmonautiky. Za jeho účasti (společné TsAGI, TsNII-30 MO, NII-2 MAP) byly provedeny výzkumné práce na „Výzkumu leteckého komplexu pro letecké odpalování raket“, včetně „Studie vzhledu leteckého posilovače produkt "100" V.N. Chelomeya založené na nadzvukovém letounu T-4." Zpracoval projekt letounu s vertikálním vzletem a přistáním, projekty různých systémů v oblasti stabilizace a ovladatelnosti letounu, projekt stabilizační plošiny pro výškovou astronomickou stanici Akademie věd SSSR pro zdvihání a velký dalekohled o hmotnosti 7,5 tuny do stratosféry, projekt nafukovacího žebříku pro kosmonauty pro práci ve vesmíru a další.
Ladoga-9 UV
V poslední době rozvíjí projekty dvoumotorových víceúčelových obojživelných letadel „Ladoga-bA“ s 6 sedadly a „Ladoga-9I“ s 9-11 místy. V roce 1997 byl projekt obojživelného letadla Ladoga-bA oceněn zlatou medailí na světové výstavě Brussels-Eureka-97.
Nebo jeho části.
Encyklopedický YouTube
-
1 / 5
První experimenty související s praktickou implementací proměnného vektorování tahu na letadlech se datují do roku 1957 a byly provedeny ve Spojeném království v rámci programu na vytvoření bojového letounu s vertikálním startem a přistáním. Prototyp označený P.1127 byl vybaven dvěma tryskami otočnými o 90° umístěnými na bocích letounu v těžišti, které zajišťovaly pohyb ve vertikálním, přechodovém a horizontálním režimu letu. První let R.1127 se uskutečnil v roce 1960 a v roce 1967 na jeho základě vznikl první sériový VTOL letoun Harrier.
Významným krokem vpřed ve vývoji motorů s proměnným vektorováním tahu v rámci programů VTOL bylo v roce 1987 vytvoření sovětského nadzvukového VTOL Jak-41. Základním poznávacím znakem tohoto letounu byla přítomnost tří motorů: dvou zvedacích a jednoho zvedacího-pohonného s otočnou tryskou umístěnou mezi ocasními výložníky. Třídílná konstrukce trysky zdvihově-pohonného motoru umožňovala otočení směrem dolů z vodorovné polohy o 95°. \
Rozšíření manévrovacích charakteristik
Už během prací na R.1127 si zkoušející všimli, že použití vychýleného vektoru tahu za letu poněkud usnadňuje manévrování letounu. Vzhledem k nedostatečné úrovni rozvoje technologií a prioritě programů VTOL se však seriózní práce v oblasti zvyšování manévrovatelnosti prostřednictvím high-tech letadel uskutečnily až koncem 80. let.
V roce 1988 vznikl na základě stíhačky F-15 B experimentální letoun s motory s plochými tryskami a výchylkou vektoru tahu ve vertikální rovině. Výsledky zkušebních letů ukázaly vysokou účinnost OVT pro zvýšení ovladatelnosti letadla při středních a vysokých úhlech náběhu.
Přibližně ve stejné době byl v Sovětském svazu vyvinut motor s osově symetrickým vychýlením trysky kruhového průřezu, na kterém se pracovalo souběžně s prací na ploché trysce s průhybem ve svislé rovině. Protože instalace ploché trysky na proudový motor je spojena se ztrátou 10-15% tahu, byla dána přednost kulaté trysce s osově symetrickým vychylováním a v roce 1989 se uskutečnil první let stíhačky Su-27 s experimentálním motorem. místo.
Princip fungování
Schéma s vychylováním proudění v podzvukové části se vyznačuje shodou úhlu mechanického vychýlení s plynodynamickým. U obvodu s výchylkou pouze v nadzvukové části se plynodynamický úhel liší od mechanického.
Návrh schématu trysky znázorněný v rýže. 1a, musí mít přídavnou jednotku, která zajistí vychýlení celé trysky. Schéma trysky s vychýlením proudění pouze v nadzvukové části zapnuto rýže. 1b ve skutečnosti nemá žádné speciální prvky pro zajištění odchylky vektoru tahu. Rozdíly ve fungování těchto dvou schémat jsou vyjádřeny v tom, že pro zajištění stejného efektivního úhlu vychýlení vektoru tahu vyžaduje schéma s vychýlením v nadzvukové části velké ovládací momenty.
Uvedená schémata rovněž vyžadují řešení problémů zajištění přijatelných hmotnostních a rozměrových charakteristik, spolehlivosti, životnosti a rychlosti.
Existují dvě schémata řízení vektoru tahu:
- s ovládáním v jedné rovině;
- s ovládáním ve všech rovinách (s celoúhlovým vychylováním).
Plynové dynamické řízení vektoru tahu (GUVT)
Použitím lze dosáhnout vysoké účinnosti vektorového řízení tahu plynové dynamické řízení vektoru tahu (GUVT) z důvodu asymetrického přívodu řídicího vzduchu do dráhy trysky.
Plynově dynamická tryska využívá techniku „trysky“ ke změně účinné plochy trysky a vychýlení vektoru tahu, zatímco tryska není mechanicky nastavitelná. Tato tryska nemá žádné horké, vysoce zatěžované pohyblivé části, dobře se hodí ke konstrukci letadla, což snižuje její hmotnost.
Vnější obrysy pevné trysky mohou plynule splynout s obrysy letadla, čímž se zlepší charakteristika konstrukce s nízkou pozorovatelností. V této trysce může být vzduch z kompresoru směrován do vstřikovačů v kritické části a v rozšiřující části pro změnu kritické části a řízení vektoru tahu.
Tvorba řídících sil je zajištěna následujícím pořadím operací.
- V první fázi provozu trysky (obr. 5) zvětšit úhel vychýlení klapek rozbíhavé části trysky - úhel α instalace výstupních klapek rozšiřující části 3 trysky
- Ve druhé fázi (obr. 6), v režimu generování ovládacích sil na části povrchu trysky se klapky otevřou 8 aby atmosférický vzduch vstupoval do částí bočního povrchu expandující části trysky 3 . Na Obr.6 zobrazený pohled A a směr proudění atmosférického vzduchu otevřenými otvory s tlumiči na části boční plochy. Spínací tlumiče 8 na opačné polovině boční rozšiřující se části trysky vede k vychýlení proudu a vektoru tahu motoru pod úhlem β v opačném směru.
Chcete-li vytvořit řídicí síly v motoru s nadzvukovou tryskou, můžete mírně změnit nadzvukovou část stávající trysky. Tento relativně jednoduchý upgrade vyžaduje minimální změny hlavních dílů a sestav původní standardní trysky.
Během návrhu se většina (až 70 %) komponentů a dílů modulu trysek nesmí měnit: montážní příruba k tělu motoru, hlavní tělo, hlavní hydraulické pohony s upevňovacími jednotkami, páky a držáky, stejně jako jako klapky kritické sekce. Mění se konstrukce klapek a distančních vložek rozšiřující části trysky, jejichž délka se zvětšuje a ve kterých byly vytvořeny otvory s rotačními klapkami a hydraulickými pohony. Kromě toho se mění konstrukce vnějších klapek a pneumatické válce u nich jsou nahrazeny hydraulickými válci, s pracovním tlakem do 10 MPa (100 kg/cm2).
Vychylný vektor tahu
Vychylný vektor tahu (OVT) - funkce trysky, změna směru proudu paprsku. Navrženo pro zlepšení taktických a technických vlastností letadla. Nastavitelná proudová tryska s vychylovacím vektorem tahu je zařízení s proměnnou velikostí kritického a výstupního průřezu v závislosti na provozních režimech motoru, v jehož kanálu se urychluje proudění plynu za účelem vytvoření tahu paprsku a schopnosti vychylovat vektor tahu ve všech směrech.
Aplikace na moderní letadla
V současné době je systém vychylování vektoru tahu považován za jeden z povinných prvků moderního bojového letounu z důvodu výrazného zlepšení letových a bojových vlastností způsobených jeho používáním. Problematika modernizace stávající flotily bojových letadel, která nemají OVT, se také aktivně studuje výměnou motorů nebo instalací jednotek OVT na standardní motory. Druhou variantu vyvinul jeden z předních ruských výrobců proudových motorů – společnost Klimov, která také vyrábí světově jedinou sériovou trysku s celoúhlovou vektorovou výchylkou tahu pro instalaci na motory RD-33 (rodina stíhaček MiG-29 ) a AL-31F (stíhačky značky Su).
Bojová letadla s vektorováním tahu:
S osově symetrickou odchylkou vektoru tahu
- Su-27SM2 (motor AL-31F-M1, Product 117S)
- Su-30 (motor AL-31FP)
- PAK FA (prototyp)
- F-15 S (experimentální)
Ve slalomu jsou náklony totožné, tedy i vysoké, ale po nedotáčivosti ani stopy! Stejnou rychlostí, jakou „nesystematická“ verze klouzala ze všech sil přední část, se Outlander Sport jednoduše otočí a jede dál. Kontrast je markantní zejména na oblouku s klesajícím poloměrem, kde se chování vozu zdálo zcela nereálné. Pokud běžná verze toto cvičení stěží zvládla při rychlosti 30 km/h, tak nová modifikace, která má S-AWC, to bez problémů zvládla na 40 km/h.
Vůz se chová mnohem jistěji jak na kruhu (klouzání začíná později), tak při „přestavbě“, kterou lze absolvovat i ve vyšší rychlosti a na rozdíl od běžné verze téměř bez driftu. Chování Outlanderu Sport v extrémních režimech zkrátka nelze nazvat jinak než zázračným – crossover jako by ignoroval fyzikální zákony. Nyní se podívejme, zda bude rozdíl patrný při jízdě po veřejných komunikacích.
Skoro sportovec
Nejprve si připomeňme pocity z jízdy v běžném Outlanderu, bez předpony Sport v názvu, tedy bez S-AWC. Crossover perfektně stojí na rovince, ignoruje nerovnosti a vyjeté koleje, ale při rychlém nájezdu do zatáček má řidič pocit nejistoty kvůli velkým náklonům a nedostatku reaktivní síly na volantu. Pokud ale pojedete klidně, vše se vrátí do normálu. Plynulost jízdy je výborná, i když s upřímně řečeno rozbitým asfaltem si podvozek už neporadí. V okolí Petrohradu, kde se test konal, jsou však na některých místech silnice tak špatné, že je čas jet spíše tankem než autem. Mezi nedostatky zaznamenávám jasné zhoršení plynulosti jízdy na zadní pohovce ve srovnání s předními sedadly. Kromě toho cestující ve druhé řadě téměř neslyší sedící vpředu kvůli silnému hluku pneumatik.
Stojí za zmínku, že toto auto bylo vyrobeno v roce 2013. A v roce 2014 dostal crossover velmi významná vylepšení. Mám tedy možnost nejen zjistit, jak úprava Outlander Sport jezdí, ale také zhodnotit další novinky v praxi. V první řadě si všímám sestavenějšího odpružení, které začalo trochu detailněji replikovat mikroprofil asfaltu. Vylepšený podvozek však lépe odolává vážným nárazům a je odolnější proti převrácení za normálních jízdních podmínek. Od roku 2014 dostaly toto odpružení všechny modifikace Outlanderu.
Pevnější volant je ale výhradní výsadou verze Outlander Sport. A pocit z auta se úplně změnil: mám pocit, jako by napnulo svaly, a už se necítím nejistý při rychlém zatáčení. Chování crossoveru má navíc sportovní tóny! Tohle auto se mi líbí mnohem víc.
Kromě toho se výrazně zlepšil komfort pro cestující vzadu, především akustický. Všechny úpravy Outlanderu 2014 dostaly další zvukovou izolaci, a to je patrné pouhým uchem - nyní mohu klidně mluvit s řidičem, když sedím na zadním sedadle. A tužší odpružení se kupodivu ukázalo jako méně třesoucí. Ano, ano, to se stane, když je podvozek správně nakonfigurován.
Co se týče S-AWC, jeho chod není při běžné jízdě vůbec cítit. To se dá očekávat. Systém dělá svou práci bez povšimnutí, za což mu patří čest a chvála. Mitsubishi Outlander je zkrátka rok od roku lepší. V roce 2015 projde crossover globální aktualizací. Takže čekáme na nové setkání.
Technické vlastnosti Mitsubishi Outlander Sport 3.0
Diferenciální rovnice
Jak funguje systém řízení vektoru tahu?
Diferenciální rovnice
Jak funguje systém řízení vektoru tahu?
Pavel Mikhailov, zveřejněno 02.05.2017Foto: Výrobní společnosti
V každém autě je diferenciál, ale proč je potřeba? Co je to „aktivní diferenciál“ s funkcí vektorování točivého momentu – a proč pomáhá zatáčet? Pojďme to zjistit!
Při jízdě se všechna kola automobilu otáčejí různými rychlostmi. Už jen proto, že vozovka je nerovná a pokud jedno z kol narazí na hrbol, ujede větší vzdálenost než všechna ostatní jedoucí po rovné silnici. Ale při zatáčení je všechno opravdu špatné: každé ze čtyř kol jede po svém poloměru (pozor na stopy, které zanechávají auta ve sněhu).
A pokud to není problém pro nehnaná kola, tak s hnacími koly není všechno tak jednoduché. Když jsou dvě hnací kola spojena pevnou hřídelí, pneumatiky neustále prokluzují nebo prokluzují, což znamená, že se rychle opotřebovávají. Zároveň se zvýší spotřeba paliva a auto se bude hůře ovládat. Aby se těmto problémům předešlo, jsou vozy vybaveny diferenciály.
Za vynálezce diferenciálu je považován francouzský matematik Onesiphore Peccoeur a samotná událost se datuje do roku 1825. Ačkoli podle některých zdrojů existovalo podobné zařízení ve starověkém Římě, ponechme otázku historie odborníkům. V tomto článku se budeme podrobněji věnovat relativně mladému systému známému jako vectoring momentu, což v překladu z angličtiny znamená „ovládání vektoru tahu“.
Za prvé, stojí za to pochopit, jak diferenciál funguje obecně. Skládá se ze čtyř hlavních prvků: skříně, satelitů, osy satelitu a převodů náprav. Princip jeho činnosti je jednoduchý: skříň diferenciálu je pevně spojena s hnaným kolem hlavního ozubeného kola, osa satelitů je pevně spojena se skříní. Točivý moment se přenáší na tělo, z něj na osu satelitů a tedy na satelity samotné - a ty zase přenášejí sílu na ozubená kola nápravových hřídelů.
Vzpomeňte si, jak jste jako dítě vyvažovali kamaráda stejné stavby na houpačce – mohli jste viset ve vzduchu, aniž byste se dotkli země. U diferenciálu jsou ozubená kola hřídele nápravy stejná, takže silové rameno pro hřídel levé a pravé nápravy je také stejné, což znamená, že točivý moment na levém a pravém kole je stejný.
Diferenciál umožňuje, aby se kola otáčela v různých směrech vůči sobě navzájem. Zkuste otočit jedním hnacím kolem na zvedáku - druhé se bude otáčet v opačném směru. Tato kola se však vzhledem k autu otáčejí jedním směrem - vždyť se točí i skříň diferenciálu! Je to jako jít autobusem pozpátku a stále se vzdalovat od osoby, která zůstala na zastávce. Ukazuje se tedy, že obě kola se otáčejí stejnou silou a mají schopnost to dělat různými rychlostmi. Ve videu je to zobrazeno co nejjasněji:
Tato konstrukce má nevýhodu: obě kola dostávají stejný točivý moment a aby auto lépe zatáčelo, bylo by fajn dodat větší točivý moment na vnější kolo. Když pak sešlápnete plyn, auto se doslova roztočí do zatáčky – a efekt bude mnohem výraznější než na autě s pohonem jedné nápravy a diferenciálem zdarma. Jak ale takový systém realizovat v reálném provedení?
Dnes jsou takové systémy stále oblíbenější. Samotné slovní spojení „vektorování točivého momentu“ zaznělo poprvé v roce 2006, ale podobný systém, nazvaný Active yaw control, se na tratích rally objevil v devadesátých letech: byl vybaven Mitsubishi Lancer Evolution IV, které debutovalo v roce 1996. Než se ale podrobně podíváme na konstrukci plnohodnotného diferenciálu se systémem vektorování točivého momentu, podívejme se nejprve na jeho zjednodušenou obdobu použitou ve Fordu Focus RS. Podobný systém je použit v převodovce Land Rover Discovery Sport a Cadillac XT5.
Systém je vcelku jednoduchý – je dokonce o něco jednodušší než tradiční pohon všech kol, protože nemá zadní diferenciál. Spojky jsou pouze dvě, z nichž každá spojuje vlastní hřídel nápravy. Při jízdě v přímém směru bez prokluzu zůstává vůz s pohonem předních kol, zadní kola se zabírají pouze při prokluzu a zatáčení (v zatáčce vlevo - pravé zadní kolo a naopak). Kolo může přijímat až 100 % točivého momentu jdoucího na zadní nápravu, čímž systém kompenzuje vzniklou nedotáčivost, jako by vůz otáčel.
Ale co když je pouze jedna hnací náprava a v tichých režimech je nutný diferenciál, a to otevřený, ale v zatáčce chcete dodat více točivého momentu na vnější kolo, abyste mohli auto efektivněji ovládat plynem , a také snížit nedotáčivost?
Taková řešení existují i v moderním automobilovém průmyslu. Například Lexus RC F a GS F poslední generace jsou vybaveny zadním diferenciálem, který dokáže rozdělovat točivý moment mezi levá a pravá kola. V takové jednotce v zadní převodovce hlavní ozubené kolo otáčí skříní nejběžnějšího diferenciálu, dále jsou zde dvě planetová soukolí rychloběhu, která pomocí spojkové sady dokážou spojit skříň diferenciálu s hřídelí nápravy. Dodatečný krouticí moment je tak přiváděn na vnější kolo prostřednictvím planetového převodu, díky čemuž dochází k efektu šroubování do zatáčky.
Podobné řešení bylo aplikováno na zadní nápravu BMW X6 M a X5 M s pohonem všech kol – pro BMW i Lexus a pro Cadillac a Land Rover systém vyvinula a vyrobila společnost GKN. Rozdíl je vesměs pouze ve skříni koncového převodu: například BMW jej má v hliníku, zatímco Lexus jej má v litinovém provedení. Pohon třecích spojek od obou výrobců je mechanický, realizují jej shodné spojky GKN.
Podobný systém mají i vozy Audi s volitelným sportovním diferenciálem, zde však nejsou planetové převody, ale jednoduché vnitřní převody. Princip činnosti je však naprosto stejný: pomocí spojkové sady jsou spojena dvě ozubená kola a hřídel nápravy je spojena se skříní diferenciálu přes rychloběh. Pro lepší pochopení se můžete podívat na toto video:
Jak velký je účinek použití pokročilých diferenciálů? Americký časopis Car and Driver provedl srovnávací test dvou vozů Lexus RC F, z nichž jeden byl vybaven systémem diferenciálního vektorování točivého momentu a druhý konvenčním „samoblokováním“. V důsledku vyšších maximálních zrychlení, nižších úhlů řízení a lepších časů na kolo u vozu s aktivním diferenciálem se charakter vozu změnil směrem k přetáčivosti. A jsem rád, že je k dispozici nejen pro sportovní vozy, ale také pro kompaktní crossover Nissan Juke - byť v poněkud zjednodušené verzi.
Zatím nečekejte, že takové systémy nahradí tradiční diferenciály – jsou přece jen složitější, dražší a aktivní řidiči je více potřebují. S příchodem éry elektrických vozidel se však objeví nejširší možnosti řízení vektorování tahu: koneckonců, pokud má každé hnací kolo svůj vlastní elektromotor, pak bude implementace efektu vektorování točivého momentu pouze softwarovou záležitostí. .
