Un diferențial activ sună tentant, de înaltă tehnologie și ceva pe care veți dori să cumpărați atunci când cumpărați un crossover sau un SUV, dar ce este exact, ce face și este cu adevărat necesar? Aceste cele mai importante întrebări vor fi explorate într-un test comparativ al SUV-urilor Mitsubishi Outlander cu două transmisii diferite: cu un diferențial convențional și cu noul diferențial activ S-AWC.
Pentru o analiză comparativă a performanței în diferite condiții, au fost luate două mașini Mitsubishi Outlander complet identice, singura diferență fiind că unul Outlander are instalat în față un diferențial deschis tradițional, iar celălalt are un sistem diferențial activ S-AWC, care a fost instalat pe aceste vehicule din toamna anului 2014. crossover echipate cu un motor pe benzină de 3 litri cu șase cilindri.
S-AWC este un sistem inteligent de tracțiune integrală dezvoltat de Mitsubishi. Este o abreviere a expresiei „ Super All Wheel Control”, care poate fi tradus ca „Super-level control al tuturor roților”.
Sistemul S-AWC este instalat pe mașini în configurația „Sport”, care este cu 20.000 de ruble mai scumpă decât configurația „Altimet”. Aproape toată această sumă este costul diferenţialului activ.
În condiții normale, este foarte dificil să se identifice diferența de comportament a acestor mașini cu diferențiale diferite, deoarece aceasta apare doar atunci când crossover-ul își pierde traiectoria și stabilitatea direcțională, când părăsește arcul la virare sau manevre pe un drum cu un coeficient de aderență inegal (de exemplu, gheață - asfalt).
Outlander ia pe rând
Primul lucru la rând a fost un test de viraj pe o suprafață obișnuită de asfalt. La începutul acestei teste, se pare că caracteristicile de conducere ale mașinilor sunt aceleași, dar asta este deocamdată - au fost testate la viteze diferite! Așadar, un Mitsubishi Outlander cu diferențial convențional, pornind de la o anumită viteză, și cu cât era mai mare, cu atât se manifesta mai clar modul său de a îndrepta traiectoria de viraj. Adică, cu cât viteza cu care se intră într-un colț este mai mare, cu atât se deviază mai mult spre exterior sub influența forței centrifuge.
Forța centrifugă este o forță fictivă care apare din cauza inerției unui corp într-un cadru de referință rotativ. Corpul tinde să se miște drept, prin urmare, atunci când este „întors” spre centru, tinde să „depărteze” de acest centru.
Mai mult, acest simptom nu depinde dacă crossover-ul se mișcă fără tracțiune sau cu pedala de accelerație apăsată. „Outlander” cu un S-AWC diferenţial activ urmează o cale dată mult mai binevoitor. Subvirarea care a fost pronunțată la Outlander obișnuit s-a schimbat în neutru: acum crossover-ul începe să alunece ușor în lateral, dar cu toate cele patru roți. În același timp, menține stabilitatea atât a traiectoriei, cât și a direcției. De fapt, acest lucru se va manifesta printr-o mai bună păstrare a traiectoriei de mișcare pe măsură ce viteza crește la viraj, ceea ce înseamnă că șoferul va avea șanse mai mari să rămână pe banda sa decât să zboare pe banda din sens opus sau într-un șanț.
Trebuie remarcat faptul că ambele crossover-uri diferă și în setările electronicii de stabilizare. Modelul fără S-AWC întrerupe pur și simplu alimentarea cu combustibil dacă există o pierdere bruscă a tracțiunii, împiedicând astfel vehiculul să ajusteze traiectoria vehiculului folosind tracțiune. În același timp, Outlander, echipat cu sistemul de diferențial activ S-AWC, nu înlătură complet cuplul motorului, ci doar îl limitează. Și totuși, s-a observat că comportamentul mașinilor este diferit atunci când se deplasează pe coasta. În acest caz, diferenţialul activ nu este cuplat (adică nu se transmite nicio tracţiune roţilor din faţă). Astfel, este evident că noua versiune a primit îmbunătățiri cuprinzătoare, și nu doar o parte nouă.
Mișcare circulară
Una dintre etapele identificării diferențelor dintre „Outlanders” a fost deplasarea într-un cerc cu un diametru de 30 de metri, marcat cu stâlpi. Într-un Mitsubishi Outlander obișnuit, echipat cu tracțiune integrală controlată electronic, există un comutator pentru trei moduri de funcționare: tracțiune integrală cu distribuție inteligentă a tracțiunii între axe (4WD Auto), tracțiune integrală cu ambreiaj blocat (4WD) Blocare) și tracțiune față cu puntea spate conectată (4WD Eco). Comutatorul este marcat cu desemnarea standard 4WD. Vehiculele echipate cu transmisie S-AWC au adăugat un al patrulea mod numit Snow, care asigură electronic tracțiune optimă pe toate roțile pe suprafețe alunecoase.
La circulația în cerc, viteza medie în ambele variante a rămas la aproximativ 50 km/h. Am verificat mișcarea în direcții diferite, cu presiune diferită pe pedala de accelerație, cu stări diferite ale sistemului de stabilizare. Drept urmare, Outlanderul „activ” s-a dovedit constant a fi puțin mai rapid - cu o fracțiune de secundă, dar dacă opriți sistemul de stabilizare, intervalul de timp crește. Da, decalajul este mic, dar șoferul care stă la volanul modelelor testate trăiește cu totul alte senzații. Când conduceți un Outlander obișnuit, trebuie să setați volanul la unghiul de virare necesar, să apăsați accelerația și să nu acționați volanul. Ei se întorceau la traiectoria anterioară; atunci când avea loc o derapare la o viraj, doar încetinirea a ajutat, iar acțiunile de la volan nu duceau la nimic. Iar sistemul de stabilizare nu a permis creșterea vitezei. Senzații complet diferite au apărut la conducerea unui crossover cu un diferențial activ, care a returnat sentimentul de control real al unei mașini și nu al unui robot de joc - un simulator. Aici, când are loc o derapare sau o premoniție a apariției sale, trebuie doar să rotiți volanul la gradul necesar, să apăsați puțin pedala de accelerație și asta este - mașina este deja pe traiectoria sa! Astfel, Outlander cu transmisie activă S-AWC devine mai sigur și mai previzibil pentru condus.
Alunecare pe bazalt
Coeficientul de aderență a roților cu bazalt umed este aproximativ același ca și cu gheața, iar în astfel de condiții modelele Mitsubishi Outlander testate au prezentat diferențe semnificative în comportamentul lor. Mitsubishi „activ”, atunci când conduce ca un șarpe, permite o ușoară balansare și este mai susceptibil la derapaj.
Derapajul este o încălcare a direcției de mișcare a unui vehicul de-a lungul planului longitudinal.
Dar acest lucru nu este înfricoșător, pentru că, dacă se întâmplă ceva, electronica va interveni: atunci când se apropie de viraje aproape de critice, oprește tracțiunea și preia parțial controlul, ceea ce face ca conducerea unui astfel de crossover să fie mai interesantă și în același timp mai sigură.
La accelerarea de la oprire pe aceeași suprafață, Outlander-ul cu diferențial activ a fost din nou în față - a pornit mai încrezător, cu o alunecare mai mică a roților, în timp ce crossover-ul cu diferențial convențional intenționa să meargă în lateral, dar sistemul de stabilizare a corectat imediat acest lucru. . Nu exista nicio diferență de mișcare atunci când întreaga mașină sau orice parte a acesteia se afla pe o suprafață alunecoasă.
Pentru ce este S-AWC?
Testul Mitsubishi Outlander este echipat cu un motor destul de puternic care dezvolta 230 CP, dar nu poate fi considerat un crossover sport si nici macar diferentialul activ instalat intr-unul dintre ele nu adauga efectiv viteza. Transmisia S-AWC oferă câștiguri pe pistă doar într-o fracțiune de secundă, astfel încât scopul său principal este creșterea siguranței active, care se manifestă nu numai la conducerea sub tracțiune, ci și la eliberarea bruscă a gazului. Un diferențial activ poate ajuta, de asemenea, atunci când conduceți în teren - în acest caz, șoferul are o blocare frontală controlată electronic. Dar acesta nu este încă un SUV, iar în condiții off-road grave, diferențialul activ nu va ajuta - cel mai probabil, cuplajul inter-ax se va supraîncălzi și s-ar putea să nu vină în ajutorul unui design inteligent.
În sport și în timpul conducerii de zi cu zi, un diferențial activ îndeplinește diferite sarcini: șoferul dezvoltă o viteză mai mare, iar șoferul obișnuit primește o siguranță mai mare a mașinii, deoarece tendința de derapare a mașinii este redusă. Și, în același timp, într-o situație dificilă, un diferențial activ permite unei persoane care nu are abilități profunde de conducere să evite multe greșeli. Pentru profesioniști, poate că o mașină cu diferențial convențional va fi și mai interesantă din punct de vedere al conducerii, deoarece face posibil să rămâneți unul la unul cu mașina fără intervenție electronică.
Deci, merită cu siguranță să plătiți peste 20.000 de ruble pentru un astfel de diferențial activ inteligent, atunci când mașina costă un milion și jumătate!
Schema de funcționare a diferenţialului activ pe Outlander
Principiul de funcționare al diferențialului activ S-AWC se bazează pe implementarea controlului vectorial de tracțiune, dar schema de funcționare a acestuia pe Lancer Evolution și pe Mitsubishi Outlander este semnificativ diferită. Așadar, pe Evolution, diferențialul activ este amplasat pe puntea spate și adaugă tracțiune roții exterioare în raport cu virajul efectuat, eliminând subvirarea. Acest lucru se realizează prin două ambreiaje, fiecare direcționând cuplul către propria sa roată.
Dar modul în care funcționează S-AWC la Outlander este complet diferit, fie și doar pentru că este instalat pe puntea față. Rolul principal este jucat aici de ambreiajul multidisc, care acționează ca un blocaj moale. Pentru a comprima ambreiajele, electronica trimite un semnal de conducere la momentul potrivit, iar o autoblocare mecanică ar acționa cu o ușoară întârziere. Servodirecția electrică activă de pe Mitsubishi testat compensează diferențialul, eliminând direcția bruscă din cauza diferenței de cuplu pe roțile din față dreapta și stânga, ceea ce împiedică smulgerea volanului din mâinile tale. Desigur, orice situație de urgență nu apare fără intervenția sistemului electronic de stabilizare al crossover-ului, care limitează puterea motorului și mecanismele de frânare care apucă roțile.
S-AWC: istoria creației
Japonezii au fost primii care l-au creat și au introdus acest concept în uz. Așadar, în 1996, Mitsubishi a instalat primul diferențial activ pe puntea spate a lui Lancer Evo IV cu tracțiune integrală, iar în 1997, Honda a instalat un sistem de vectorizare a cuplului pe coupe-ul Prelude cu tracțiune față. Destul de ciudat, nemții, care sunt mereu printre primii care, dacă nu creează, apoi instalează lucruri high-tech, de data aceasta au început să introducă un nou produs abia în 2007 (deși ce produs nou este deja!). Astfel de unități au devenit disponibile opțional pe BMW X6 și Audi S4, dar diferențialul activ a devenit cu adevărat răspândit doar pentru Lancer Evolution. Astăzi putem spune cu încredere că aproximativ jumătate dintre producătorii auto oferă funcția de distribuție a cuplului între roți. Cu toate acestea, nu trebuie să uităm că aceasta nu este o mecanică specială, ci doar o imitație electronică a acesteia.
Video Mitsubishi Outlander învinge off-road și zăpadă
Astăzi, aeronavele cu decolare și aterizare pe verticală nu mai sunt o noutate. Lucrările în această direcție au început în principal la mijlocul anilor 50 și au mers într-o varietate de direcții. În timpul lucrărilor de dezvoltare, au fost dezvoltate aeronave cu instalații rotative și o serie de altele. Dar dintre toate evoluțiile care au asigurat decolarea și aterizarea pe verticală, doar una a primit o dezvoltare demnă - un sistem de schimbare a vectorului de tracțiune folosind duze rotative ale unui motor cu reacție. În același timp, motorul a rămas staționar.Avioanele Harrier și Yak-38, echipate cu centrale electrice similare, au fost aduse la producție completă.
Cu toate acestea, ideea de a folosi duze rotative pentru a asigura decolarea și aterizarea pe verticală își are rădăcinile la mijlocul anilor 40, când între zidurile lui OKB-155, condus de designerul șef A.I. Mikoyan, din proprie inițiativă, a dezvoltat un proiect pentru o astfel de aeronavă. Autorul său a fost Konstantin Vladimirovich Pelenberg (Shulikov), care a lucrat la OKB din ziua înființării sale.
Este de remarcat faptul că în 1943 K.E. De asemenea, Pelenberg a dezvoltat în mod proactiv un proiect pentru un vânător cu o decolare și aterizare scurtă. Ideea creării unei astfel de mașini a fost cauzată de dorința proiectantului de a reduce distanța de decolare pentru a asigura munca de luptă de pe aerodromurile din prima linie avariate de aeronavele germane.
La începutul anilor 30 - 40, mulți designeri de aeronave au acordat atenție problemei reducerii distanței de decolare și aterizare a unei aeronave. Cu toate acestea, în proiectele lor au încercat să o rezolve prin creșterea portanței aripii folosind diverse inovații tehnice, ca urmare, au apărut o mare varietate de modele, dintre care unele au ajuns la prototipuri. Au fost construite și testate biplane cu aripa inferioară retractabilă în zbor (avioane IS proiectate de V.V. Nikitin și V.V. Shevchenko) și monoplane cu aripă retractabilă în zbor (aeronave RK proiectate de G.I. Bakshaev). În plus, a fost depusă pentru testare o mare varietate de mecanizări ale aripilor - șipci retractabile și batante, diferite tipuri de flaps, aripi despicate și multe altele. Cu toate acestea, aceste inovații nu au putut reduce semnificativ distanța de decolare și de alergare.
În proiectul său, K.V. Pelenberg și-a concentrat atenția nu asupra aripii, ci asupra centralei electrice. În perioada 1942-1943. el a dezvoltat și a analizat cu atenție mai multe modele de luptă care foloseau o schimbare în sectorul de tracțiune datorită elicelor deflectabile pentru a scurta decolarea și deplasarea. Aripa și coada în aceste cazuri au ajutat doar la realizarea sarcinii principale.
Avionul de vânătoare care a fost dezvoltat în cele din urmă a fost un monoplan cu două brațe și un tren de aterizare cu trei roți cu un suport frontal. Grinzi distanțate legau aripa de coadă, care avea un stabilizator care se mișcă în totalitate. Suporturile principale ale trenului de aterizare erau amplasate pe grinzi, iar armele mici și armele de tun erau amplasate în partea din față a fuzelajului.
Centrala electrică era situată în partea din spate a fuzelajului, în spatele cockpitului. Puterea a fost transmisă printr-o cutie de viteze și arbori alungiți la șuruburi împingătoare pereche care aveau contrarotație. Acesta din urmă a eliminat cuplul de reacție și a crescut eficiența grupului elice-motor.
În timpul modurilor de decolare și aterizare, elicele duble, folosind o acționare hidraulică, ar putea fi rotite în jos față de axa cutiei de viteze, creând astfel o forță de ridicare verticală. Designul cu două fascicule a facilitat pe deplin mișcarea liberă a elicelor, în timp ce în poziția deviată acestea erau ușor umbrite de fuselaj și aripă. Când se apropie de sol sau când zboară în apropierea acestuia, elicele trebuiau să formeze o zonă de aer densificat sub aeronavă, creând efectul unei perne de aer. În același timp, a crescut și eficiența acestora.
Desigur, atunci când elicele s-au întors de pe axa longitudinală, a apărut un moment de scufundare, dar a fost contracarat în două moduri. Pe de o parte, deformarea stabilizatorului total în mișcare, care funcționează în zona de suflare activă a elicelor, la un unghi negativ. Pe de altă parte, devierea consolei aripii în planul coardei înainte cu un unghi corespunzător condițiilor de echilibrare pentru o direcție dată a vectorului de tracțiune. Când aeronava a fost transferată la zbor orizontal după ce sa ridicat la o altitudine sigură, elicele s-au întors în poziția inițială.
Dacă acest proiect ar fi implementat, avionul de vânătoare propus ar putea avea o distanță de decolare foarte scurtă, dar pentru decolare verticală puterea motoarelor care existau în acel moment nu era în mod clar suficientă. Prin urmare, pentru un astfel de proiect, pentru a reduce distanțele de decolare și aterizare, precum și decolare și aterizare pe o traiectorie abruptă aproape de verticală, au fost necesare unul sau două motoare de mare putere, care funcționează sincron pe același arbore.
Proiectat de K.B. Proiectul de luptă al lui Pelenberg este interesant prin faptul că a folosit tracțiunea elicei cu o mare eficiență pentru a crea portanță suplimentară pentru aeronava și mijloace de echilibrare aerodinamică care erau neobișnuite pentru acea vreme - o aripă mobilă sau, așa cum se numește acum, o aripă cu geometrie variabilă, precum și ca stabilizator controlat. Este interesant de observat că acestea și alte câteva inovații tehnice propuse de designer în acest proiect au fost semnificativ înaintea timpului lor. Cu toate acestea, mai târziu au găsit aplicații demne în construcția de avioane.
Proiectul scurt de luptă cu decolare și aterizare a rămas un proiect, dar nu a făcut decât să întărească dorința autorului de a crea o aeronavă cu decolare și aterizare verticală. Konstantin Vladimirovici a înțeles că posibilitatea decolării verticale a deschis oportunități tactice neprețuite pentru aviația militară. În acest caz, aeronavele ar putea fi bazate pe aerodromuri neasfaltate, folosind zone de dimensiuni limitate și pe punțile navelor. Relevanța acestei probleme era clară chiar și atunci. În plus, odată cu creșterea vitezei maxime de zbor ale luptătorilor, viteza lor de aterizare a crescut inevitabil, ceea ce a făcut aterizarea dificilă și nesigură; în plus, lungimea necesară a pistelor a crescut.
La sfârșitul Marelui Război Patriotic, odată cu apariția în țara noastră a motoarelor cu reacție germane capturate YuMO-004 și BMW-003 și apoi motoarele Derwent-V, Nin-I și Nin-II achiziționate de la compania engleză Rolls-Royce „, a fost posibil să se rezolve cu succes multe probleme din industria avioanelor cu reacție autohtonă. Adevărat, puterea lor era încă insuficientă pentru a rezolva sarcina, dar acest lucru nu a oprit munca designerului de aeronave. În acest moment, Konstantin Vladimirovici nu lucra doar în biroul de proiectare al designerului șef A.I. Mikoyan, dar a predat și la Institutul de Aviație din Moscova.
La dezvoltarea unui avion de vânătoare cu decolare și aterizare verticală, care a folosit un motor turborreactor (TRD) ca centrală electrică, K.V. Pelenberg a început la începutul anului 1946 din proprie inițiativă, iar până la jumătatea anului proiectul mașinii a fost în general finalizat. Ca și în proiectul anterior, a ales un design cu o centrală electrică fixă, iar decolarea verticală a fost asigurată de un vector de tracțiune variabilă.
O caracteristică a schemei propuse a fost că duza cilindrică a motorului cu reacție se termina în două canale divergente simetric, la capătul cărora au fost instalate duze care se roteau într-un plan vertical.
Un avantaj semnificativ al dispozitivului propus a fost simplitatea designului, absența necesității de a modifica duza motorului în sine și ușurința comparativă de control. În același timp, rotirea duzelor nu a necesitat mai mult efort și dispozitive complexe, cum ar fi, de exemplu, în cazul schimbării vectorului de tracțiune prin rotirea întregii centrale electrice.
Luptătorul dezvoltat de Konstantin Vladimirovici a fost un monoplan cu un motor modificat. Cel mai puternic motor turborreactor englez „Nin-II” cu o tracțiune de 2270 kgf urma să servească drept centrală electrică la acea vreme. Alimentarea cu aer a fost efectuată prin priza frontală de aer. La configurarea mașinii, una dintre cerințele principale a fost ca axa vectorului de tracțiune, la devierea duzelor, să treacă în apropierea centrului de greutate al aeronavei. În funcție de modul de zbor, duzele trebuiau rotite la unghiurile cele mai favorabile, cuprinse între 0 și 70°. Cea mai mare deflexie a duzei a corespuns aterizării, care a fost planificată să fie efectuată la modul maxim de funcționare a motorului. Schimbarea vectorului de tracțiune trebuia să fie folosită și pentru frânarea aeronavei.
Între timp, datorită poziționării centralei la un unghi de 10-15 ° față de planul orizontal al luptătorului, intervalul de abatere a duzelor de la axa motorului a variat de la +15 ° la -50 °. Designul propus se potrivește bine în fuselaj. Rotirea și înclinarea corespunzătoare a planului de rotație al duzelor au făcut posibilă distanțarea lor prea mare una de cealaltă. La rândul său, acest lucru a făcut posibilă creșterea diametrului canalelor - acest parametru destul de critic a fost optimizat ținând cont de secțiunea mediană a fuzelajului, astfel încât canalele să se încadreze în dimensiunile sale.
Din punct de vedere tehnologic, ambele canale conectate la partea fixă, împreună cu mecanismul de control al rotației, au constituit o singură unitate, care a fost conectată la duza cilindrică a motorului cu ajutorul unei flanșe. Duzele au fost atașate la capetele canalelor folosind rulmenți axiali. Pentru a proteja articulația mobilă de efectele gazelor fierbinți, marginile duzei au blocat golul din planul de rotație. Răcirea forțată a rulmenților a fost organizată prin aspirarea aerului din atmosferă.
Pentru a devia duzele, s-a planificat utilizarea unui antrenament hidraulic sau electromecanic montat pe partea staționară a duzei și a unui angrenaj melcat cu un sector de angrenaj montat pe duză. Motorul a fost controlat fie de către pilot de la distanță, fie automat. Egalitatea unghiurilor de rotație a fost obținută prin activarea simultană a acționărilor. Controlul lor a fost sincronizat, iar unghiul maxim de deformare a fost fixat de un limitator. Duza a fost echipată și cu palete de ghidare și o carcasă concepută pentru a o răci.
Astfel, jetul de gaz a devenit un mijloc destul de puternic de asigurare a decolării și aterizării verticale. Folosirea sa ca tren de aterizare pentru un avion de luptă cu o tracțiune a motorului de aproximativ 2000 kgf a redus atât de mult suprafața aripii încât ar putea fi de fapt transformată într-un element de control. O reducere semnificativă a dimensiunilor aripii, care la numere mari de Mach, după cum se știe, constituie principala tracțiune a aeronavei, a făcut posibilă creșterea semnificativă a vitezei de zbor.
După ce s-a familiarizat cu proiectul. A.I. Mikoyan l-a sfătuit pe K.V. Pelenberg să-l înregistreze ca invenție. Documentele relevante au fost trimise Biroului de Invenții al Ministerului Industriei Aviatice la 14 decembrie 1946. În cererea, trimisă împreună cu o notă explicativă și desene intitulate „Duză rotativă a unui motor cu turboreacție”, autorul a cerut să înregistreze acest lucru. propunere ca o invenție „pentru a asigura prioritate”.
Deja în ianuarie 1947 a avut loc o ședință a comisiei de experți de la departamentul tehnic al MAP sub președinția Candidatului la Științe Tehnice V.P. Gorsky. În comisie a inclus și A.N. Volokov, B.I. Cheranovsky și L.S. Kamennomostsky. În decizia sa din 28 ianuarie, comisia a remarcat că această propunere este corectă în principiu și a recomandat autorului să continue să lucreze în această direcție. Pe lângă aceasta, ea a remarcat că reducerea suprafeței aripii este inadecvată, deoarece în cazul unei defecțiuni a centralei electrice, aterizarea aeronavei ar fi problematică.
În curând, proiectul aeronavei a primit o elaborare constructivă într-o asemenea măsură, încât aceasta a dat autorului baza pentru luarea în considerare în TsAGI, CIAM, OKB a Uzinei nr. 300 și alte organizații, unde proiectul a primit și o evaluare pozitivă. Ca urmare, la 9 decembrie 1950, Cererea de K.V. Pelenberg a fost acceptat spre examinare de către Biroul de Invenții și Descoperiri din cadrul Comitetului de Stat pentru introducerea tehnologiei avansate în economia națională. În același timp, publicarea invenției propuse a fost interzisă.
Desigur, proiectul nu a acoperit încă și nu a putut acoperi imediat toate subtilitățile asociate cu crearea unei aeronave cu decolare verticală. Mai mult, a trebuit să lucrez singură. Dar deși au apărut multe dificultăți tehnice și noi probleme, chiar și atunci a devenit clar că proiectul era real, că era începutul unei noi direcții în aviația modernă.
Duza rotativă singură nu a rezolvat toate problemele care apar în timpul decolării verticale. După cum se precizează în decizia comisiei de experți MAP,
„... când direcția jetului de gaz se schimbă, stabilitatea și echilibrul aeronavei se vor schimba, ceea ce va cauza dificultăți de control în timpul decolării și aterizării.”
Prin urmare, pe lângă schimbarea vectorului de tracțiune, a fost necesar să se rezolve problema stabilizării vehiculului, deoarece în absența fluxului de aer în jurul aripii și cozii, acestea nu mai jucau rolul de stabilizatori.
Pentru a rezolva această problemă, Konstantin Vladimirovici a elaborat mai multe opțiuni de stabilizare. În primul rând, dezechilibrul aeronavei atunci când vectorul de tracțiune este deviat în zbor poate fi contracarat prin modificarea unghiurilor de atac ale stabilizatorului. În al doilea rând, la viteze mici de zbor, el a propus utilizarea unui dispozitiv cu jet suplimentar (autonom sau folosind evacuarea gazelor din partea post-compresor a motorului). Lucrul la a doua metodă a fost o sarcină descurajantă, deoarece fără cercetare și purjare într-un tunel de vânt era imposibil să se judece comportamentul aeronavei cu un jet de gaz deviat lângă sol.
Faptul este că atunci când apar perturbări transversale inițiale în apropierea solului, accelerațiile unghiulare ale aripii cresc rapid, ceea ce duce la unghiuri critice de rulare ale aeronavei. Când controlează manual stabilizarea laterală, pilotul, din motive subiective, nu are timp să reacționeze la timp la apariția rostogoliri inițiale. Ca urmare a întârzierii intrării de control, precum și a unei anumite inerții a sistemului, controlul manual nu poate garanta o restabilire rapidă și fiabilă a echilibrării laterale deteriorate. În plus, fluxul de gaz care coboară din motorul cu reacție, captând mase de aer adiacente, face ca aerul să curgă de la suprafața superioară a aripii către cea inferioară, determinând creșterea și scăderea presiunii de deasupra aripii sub aceasta. Acest lucru reduce portanța aripii, reduce amortizarea și îngreunează stabilizarea aeronavei în ruliu. Prin urmare, în special, controlul ruliului a necesitat de două ori mai multă sensibilitate decât controlul pasului.
În acest sens, în 1953 K.V. Pelenberg a dezvoltat un sistem de stabilizare laterală pentru proiectul său de luptă VTOL. Particularitatea sa a fost utilizarea a două girostabilizatoare de rulare pe aeronavă, care au fost plasate pe aripă (câte unul în fiecare consolă) la distanța maximă de axa longitudinală a mașinii. Pentru funcționarea lor, a fost folosită o parte din energia jetului de gaz al motorului cu turboreacție. Sistemul a fost pus în funcțiune cu ajutorul giroscoapelor, care sunt senzori ai poziției stabilizate a aeronavei în ruliu și în același timp distribuitori ai direcției de restabilire a forțelor reactive.
La rularea aeronavei, girostabilizatoarele au creat două momente reactive egale aplicate consolelor și acționând în direcția opusă ruliului.Pe măsură ce rulada aeronavei creștea, momentele de restabilire au crescut și au atins valoarea maximă atunci când unghiul de rulare maxim admisibil a fost atins sub conditii de siguranta. Un astfel de sistem a avut avantajul că a fost pus în funcțiune automat, fără participarea pilotului și fără conexiuni intermediare, era lipsit de inerție, avea o sensibilitate ridicată și o pregătire constantă pentru lucru și, de asemenea, crea condiții pentru amortizarea aerodinamică a aripii.
Stabilizatoarele giroscopice au fost puse în funcțiune în timpul modurilor de decolare și aterizare, simultan cu rotirea principalelor duze ale motorului cu turboreacție și cu transferul motoarelor la tracțiune verticală. Pentru stabilizarea aeronavei pe toate cele trei axe, în acest moment a fost pus în funcțiune și sistemul de stabilizare a pasului. Pentru a porni stabilizatorii de ruliu, pilotul a deschis amortizoarele situate în partea cu turbină a motorului cu reacție. O parte din fluxul de gaz, care avea o viteză de aproximativ 450 m/s în acest loc, s-a repezit în conductă de gaz, iar de acolo în gyroblock, care l-a îndreptat în direcția necesară pentru ridicarea rolului. Când clapele au fost deschise, clapele superioare și inferioare s-au deschis automat, acoperind decupările din aripă.
În cazul în care aripa aeronavei ocupa o poziție strict orizontală în raport cu axele longitudinale și transversale, ferestrele superioare și inferioare ale gyroblock-urilor din dreapta și din stânga erau deschise la jumătate din dimensiunea lor. Fluxurile de gaz au ieșit cu viteze egale în sus și în jos, creând forțe de reacție egale. În același timp, curgerea în sus a gazului din gyroblock a împiedicat curgerea aerului de la suprafața superioară a aripii către cea inferioară și, în consecință, vidul de deasupra aripii a scăzut atunci când vectorul de tracțiune al motorului a fost deviat.
Când a apărut o rostogolire, amortizorul stabilizator de gaz giroscopic de pe consola aripii coborâte a redus debitul de gaz în sus și a crescut debitul de gaz în jos, iar opusul s-a întâmplat la consola ridicată. Ca urmare, forța reactivă direcționată în sus pe consola coborâtă a crescut și a fost creat un moment de restabilire. Pe consola aripii în sus, dimpotrivă, forța reactivă care acționează în jos a crescut și a apărut un moment egal de restabilire, acționând în aceeași direcție. Când rola era aproape de cea maximă sigură, amortizoarele gyroblock s-au deschis complet - pe consola coborâtă pentru a permite gazului să curgă în jos, iar pe consola ridicată pentru a permite gazului să curgă în sus, în urma cărora au apărut două momente egale, creând un moment de restaurare totală.
Partea principală a stabilizatorului dezvoltat a fost unitatea giroscopică. Arborele său de punte față a fost atașat rigid de cutia exterioară, iar arborele de punte din spate a fost atașat rigid de recipientul de gaz. Arborele de osie au asigurat gyroblock cu rotație liberă față de axă, care, la instalarea stabilizatorului de ruliu în aripă, trebuia poziționată strict paralel cu axa longitudinală a aeronavei. În planul de conectare al receptorului de gaz cu hyroblock era o fereastră în formă, parțial închisă în partea de jos și în sus cu un amortizor. În acest plan, giroscopul și receptorul s-au apropiat unul de celălalt cu un spațiu minim, asigurând rotația liberă a giroscopului. Pentru a evita scurgerile inutile de gaze, planul de îmbinare avea o etanșare labirint.
Receptorul adăpostește un mecanism de distribuție a gazului. Rolul său era acela de a direcționa fluxul de gaz de la linia principală către camerele superioare sau inferioare ale gyroblock-ului, care apoi curgea prin ferestrele dintre lamele discurilor gyroblock. În funcție de direcția în care a fost rotit blocul, amortizorul a închis fie fereastra superioară, fie pe cea inferioară, transferând gaz de la conducta principală într-una dintre camere. Când giroscopul funcționa, blocul a menținut în mod constant o poziție orizontală, iar rotația amortizorului și trecerea gazului în camere au avut loc ca urmare a rotației receptorului de gaz în raport cu axa transversală cauzată de înclinarea aripă. Cu cât unghiul de rulare este mai mare, cu atât o fereastră giroscopică se deschidea și cealaltă se închidea.
Giroscopul a fost instalat într-o cutie rigidă, pe care au fost atașate două perechi de scuturi folosind balamale, acoperind decupările din aripă în partea de sus și de jos. In pozitie inchis, clapetele se potrivesc perfect pe sipci si pe restul suprafetei aripii, fara a ii perturba conturul. De asemenea, au fost deschise de către pilot concomitent cu supapa de gaz a motorului cu reacție.
Girostabilizatoarele au fost montate în consolele aripilor în așa fel încât planurile giroscoapelor să se afle în planul axelor longitudinale și transversale ale aeronavei. Pentru aeronavele de dimensiuni relativ mici, care pot avea unghiuri semnificative de oscilație în pas, pentru a evita fenomenul de precesiune a giroscopului, s-a planificat introducerea unei conexiuni în paralelogram între axele transversale ale giroblocurilor din dreapta și din stânga pentru a le ține împreună.
Conform calculelor, stabilizarea laterală a unui avion de luptă cu decolare verticală cu o greutate de 8000 kg cu un raport tracțiune/greutate egal cu unu și putere preluată de la motorul cu turboreacție de 3-4% ar putea fi asigurată de girostabilizatoare situate la 2,25 m de axa longitudinală În acest caz, au fost suficient diametrul 330 mm, înălțimea - 220 mm, lungimea cutiei exterioare - 350 mm, lățimea cutiei interioare - 420 mm, diametrul conductei de gaz - 142 mm, distanța dintre axele bloc și conducta de gaz - 295 mm. Astfel de instalații de aripi ar putea crea momente de redresare de 100 kgm fiecare la un unghi de rulare de 10° și 220 kgm la un unghi de rulare de 25-30°.
Cu toate acestea, acest proiect de luptă vertical de decolare și aterizare nu era destinat să devină realitate la acel moment - era, de asemenea, cu mult înaintea capacităților tehnice din acea vreme. Iar cercurile oficiale erau foarte sceptice cu privire la el. Deoarece în URSS economia planificată, care a fost ridicată la un nivel absolut, aparent implica și invenții planificate, a existat întotdeauna o lipsă de capital de lucru gratuit în birourile de proiectare pentru propria lor cercetare și dezvoltare la scară largă. Astfel, proiectul de inițiativă pentru o aeronavă internă cu decolare verticală și călătorie a rămas pe hârtie în viitor.
Între timp, în Marea Britanie ideea dezvoltării unui avion cu reacție cu decolare și călătorie verticală (VTOL) a fost luată mai în serios. În 1957, compania „Hauker Siddley” a început în mod proactiv să dezvolte o astfel de aeronavă și, deși nu aveau nicio experiență în crearea de mașini din această clasă, după numai trei ani, luptătorul experimental R. 1127 „Kestrel” a decolat. Și șase ani mai târziu, pe baza sa a fost construit un avion experimental de atac Harrier - un prototip de vehicule cu același nume, adoptat acum nu numai de British Royal Air Force, ci și de alte țări ale lumii.
În Uniunea Sovietică, poate doar LII a studiat de fapt posibilitatea de a crea un avion cu reacție verticală cu decolare și aterizare. În 1958, un grup condus de A.H. Rafaelienii au dezvoltat și construit un dispozitiv experimental numit „Turbolet”.
Zborurile sale au dovedit posibilitatea fundamentală de a crea o aeronavă cu control cu jet în modurile de decolare verticală, hovering și aterizare, precum și în timpul tranziției la zborul orizontal. Cu toate acestea, ideea creării unei aeronave verticale cu decolare și aterizare nu a captat încă mințile autorităților oficiale, deși „portofoliul” designerilor autohtoni includea un proiect pentru o astfel de aeronavă și experiența acumulată în timpul testării. a „Turboletului”.
Abia la sfârșitul anului 1960, când aeronava R. 1127 Kestrel zbura deja, iar primele publicații detaliate despre ea au apărut că părea să „pătrundă” în cercurile oficiale. Comitetul Central al PCUS și Consiliul de Miniștri al URSS s-au gândit serios și au decis din nou să „atingă din urmă și să depășească Occidentul în declin”. Drept urmare, după aproape un an de corespondență între toate organizațiile interesate, lucrările la proiectarea și construcția unei aeronave verticale cu decolare și aterizare, pe baza Rezoluției lor comune din 30 octombrie 1961, au fost încredințate OKB-115. de designer-șef A.S. Yakovleva. Dezvoltarea centralei a fost încredințată lui OKB-300, proiectant șef S.K. Tumansky. Adevărat, este de remarcat faptul că în 1959, vicepreședintele Consiliului de Miniștri al URSS D.F. Ustinov, Președintele Comitetului de Stat pentru Tehnologia Aviației P.V. Dementiev și comandantul șef al Forțelor Aeriene SA K, A. Vershinin a pregătit un proiect de rezoluție, în care plănuiau să încredințeze crearea unui avion de luptă experimental cu decolare și aterizare verticală Biroului de proiectare al designerului șef G.M. Berneva.
În toamna anului 1962, primul dintre cele trei prototipuri ale aeronavei, numit Yak-Zb, destinat testelor de laborator, a părăsit atelierul de asamblare; la 9 ianuarie 1963, pilotul de testare Yu.A. Garnaev a efectuat prima agățare legată pe a doua copie a Yak-Z6, iar pe 23 iunie - gratuit. În timpul testelor Yu.A. Garnaev a fost înlocuit de pilotul de încercare V.G. Mukhin, care la 24 martie 1966 a efectuat primul zbor vertical de decolare și aterizare pe a treia mașină experimentală. Centrala electrică Yak-Zb era alimentată de două motoare turborreactor R-27-300 echipate cu duze rotative. Ulterior, experiența de construire și testare a aeronavei experimentale Yak-36 a servit drept bază pentru crearea aeronavei de luptă VTOL Yak-38 (Yak-ZbM), care a fost pusă în producție de serie și a fost folosită de aviația Marinei.
Între timp, la 29 august 1964 (18 ani mai târziu!) Comitetul de Stat pentru Invenții și Descoperiri a emis K.V. Shulikov (Pelenberg) certificat de drepturi de autor nr. 166244 pentru inventarea unei duze rotative de motor cu reacție cu prioritate din 18 decembrie 1946. Cu toate acestea, la acea vreme URSS nu era membru al organizației internaționale pentru invenții și descoperiri și, prin urmare, acest proiect nu a putut primi recunoaștere la nivel mondial, deoarece drepturi de autor se aplicau doar teritoriului URSS. Până în acest moment, designul duzei rotative și-a găsit aplicații practice în ingineria aeronavelor, iar ideea unei aeronave cu decolare verticală devenea răspândită în aviația mondială. De exemplu, R.1127 Kestrel englezesc menționat mai sus a fost echipat cu un motor turborreactor Pegasus cu patru duze rotative.
În octombrie 1968, P. O. Sukhoi, în al cărui birou de proiectare lucra până atunci Konstantin Vladimirovici, a trimis o petiție către S. K. Tumansky pentru a-i plăti autorului o remunerație, deoarece întreprinderea condusă de acesta din urmă stăpânise producția în serie de motoare cu reacție cu un dispozitiv de duză. realizat conform propunerii K.V. Schema Shulikov. După cum a remarcat Pavel Osipovich în discursul său, în ceea ce privește semnificația sa tehnică, această invenție a fost una dintre cele mai mari care au fost realizate în domeniul tehnologiei aviației.
Și la 16 mai 1969, apelul lui P. O. Sukhoi a fost susținut de A. A. Mikulin, care a subliniat că invenția lui K.V. Shulikov a fost revizuit de el încă din 1947 și „considerat ca o soluție tehnică nouă, interesantă, care promite în viitor o perspectivă reală de utilizare a forței motorului pentru a facilita decolarea și aterizarea aeronavei”. În plus, până la acest moment, au fost primite concluzii pozitive cu privire la proiectul VTOL din 1946 de la CIAM (nr. 09-05 din 12 aprilie 1963, semnat de V.V. Yakovlevsky), TsAGI (nr. 4508-49 din 16 ianuarie 1966, semnat G.S. Byushgens), consiliul tehnic al OKB-424, precum și decizia BRIZ MAP (din 22 iulie 1968).
Cererea de plată a remunerației pentru inventarea duzei rotative a fost examinată la o ședință a consiliului tehnic OKB-300 care a avut loc la 10 octombrie 1969. În cadrul discuției, s-a reținut că propusul K.V. Schema de duze rotative a lui Shulikov a fost introdusă pentru prima dată în URSS pe motorul R-27-300 (ediția 27), adică utilizarea sa a făcut posibilă crearea primului design intern al acestei clase. În plus, această schemă a fost dezvoltată și de trei ori prin dezvoltarea motorului P-27B-300 (ed. 49). În confirmarea acestui fapt, consiliului tehnic 0KB-ZO0 i s-a prezentat actul de implementare a invenției sub certificatul de drept de autor nr. 166244, care a fost întocmit de șeful OKB M.I. Markov și reprezentantul responsabil al BRIZ OKB I.I. Motin, Actul a notat că
Deoarece motoarele create conform acestei scheme reprezentau o nouă direcție promițătoare în dezvoltarea tehnologiei, redevența a fost stabilită la 5.000 de ruble. Astfel, consiliul tehnic al OKB-300 a recunoscut că munca lui K.V. Shulikova a stat la baza creării primei aeronave interne cu decolare și aterizare verticală.
Ținând cont de acest lucru, consiliul științific și tehnic al Direcției Tehnice MAP, prezidat de IT. Zagainova în octombrie 1969 a considerat-o legitimă
„recunoaștem prioritatea în dezvoltarea tehnică a proiectului pentru primele aeronave cu decolare verticală către tehnologia aviației interne.”
Având în vedere marea semnificație tehnică și perspectivele pe care le-a avut această invenție, care a anticipat apariția aviației cu decolare și aterizare verticală pentru mulți ani de acum încolo, și primatul rezultat al aviației interne în dezvoltarea acestui domeniu de tehnologie, științifice și Consiliul tehnic a apreciat-o ca fiind o îmbunătățire tehnică apropiată din punct de vedere al importanței sale pentru descoperirea tehnică și a recomandat ca autorului să i se plătească remunerația cuvenită.
Aceasta este o scurtă istorie a primului proiect de aeronave cu decolare verticală din lume. Și deși este creația unui inginer și designer remarcabil K.V., pasionat de conceptul tehnic. Shulikov în Uniunea Sovietică nu a fost întruchipat în metal; acest lucru nu înlătură drepturile autorului și ale științei și tehnologiei aviației interne la prioritate în crearea aviației cu decolare verticală.
La pregătirea publicației au fost folosite materiale documentare oferite cu amabilitate de K.V. Shulikov din arhiva sa personală, precum și documente din Arhiva de Stat de Economie a Rusiei.
Curriculum vitae
ȘULIKOV (PELENBERG) Konstantin Vladimirovici
Konstantin Vladimirovici Shulikov (Pelenberg) s-a născut la 2 decembrie 1911, în orașul Pskov, în familia unui militar. În 1939, a absolvit cu onoare departamentul de inginerie aeronautică a Institutului de Aviație din Moscova cu calificarea de inginer mecanic. Activitățile sale practice în industria aviației K.V. Shulikov a început în 1937, combinând munca cu studiile la institut. În calitate de angajat al Biroului de proiectare al designerului șef N.N. Polikarpov, a trecut de la inginer proiectant la șef al sectorului aripii KB-1. A participat la proiectarea și construcția avioanelor I-153 Chaika și I-180.
Din decembrie 1939 până în 1951 K.V. Shulikov a lucrat în Biroul de proiectare al designerului șef A.I. Mikoyan, unde a luat parte activ la dezvoltarea și construcția avioanelor MiG-1, MiG-3, I-250, I-270, MiG-9, MiG-15, MiG-17, experimentalul MiG-8 „Duck”. ” și alte avioane. În primăvara anului 1941, a fost trimis ca parte a brigăzii uzinei nr. 1 numită după. Aviakhim se află la dispoziția Forțelor Aeriene ale Districtelor Militare Speciale de Vest și Baltice pentru a ajuta personalul tehnic de zbor al unităților de luptă în stăpânirea avioanelor MiG-1 și MiG-3. Sarcina echipei a inclus și eliminarea deficiențelor identificate în timpul funcționării și rafinarea echipamentului conform buletinelor producătorului. În timpul Marelui Război Patriotic, Konstantin Vladimirovici a luat parte la restaurarea avioanelor MiG-3, care erau în serviciu cu regimentele de aviație ale Forțelor Aeriene Frontului de Vest și a 6-a Apărare Aeriană IAK a Moscovei. În 1943, a dezvoltat o tehnologie pentru fabricarea rezervoarelor de combustibil moale.
În paralel cu munca sa la OKB-155, din 1943 până în 1951, K. V. Shulikov a predat cu jumătate de normă la Institutul de Aviație din Moscova, unde a fost membru al departamentului de proiectare a aeronavelor. A susținut aproximativ 600 de ore de prelegeri despre proiectarea aeronavelor pentru studenții din anul 5, a fost, de asemenea, supervizor de proiecte de diplomă, recenzor și a participat la elaborarea materialelor didactice pentru studenți și absolvenți.
În 1951, în conformitate cu ordinul MAP, Konstantin Vladimirovici a fost transferat să lucreze la Aviastroyspetstrust nr. 5, iar în 1955 - la dispoziția OKB-424 a fabricii nr. 81 din MAP. În 1959, s-a mutat la Biroul de Proiectare al General Designer S.A. Lavochkin, unde a condus dezvoltarea și organizarea unui punct de ghidare automată pentru sistemul de rachete Dal la terenul de antrenament Saryshagan din zona Lacului Balkhash. Din 1968 K.V. Shulikov și-a continuat cariera în Biroul de Design al General Designer P.O. Sukhoi. A fost un participant activ la dezvoltarea și construcția aeronavei de transport de rachete supersonice T-4.
Din 1976 până în 2003, Konstantin Vladimirovici a lucrat la Asociația de Cercetare și Producție Molniya, condusă de G. E. Lozino-Lozinsky. El a luat parte la proiectarea și crearea navei spațiale reutilizabile „Buran”, mostrele sale analogice și experimentale. Multe dintre soluțiile tehnice pe care le-a propus au fost acceptate pentru dezvoltare și producție.
K.V. Shulikov deține o serie de lucrări științifice și mai mult de 30 de invenții în domeniul aviației și astronauticii. Cu participarea sa (comun TsAGI, TsNII-30 MO, NII-2 MAP), s-au desfășurat lucrări de cercetare privind „Cercetarea complexului aerospațial pentru lansarea aeriană a rachetelor”, inclusiv „Studiul aspectului amplificatorului aeronavei al produs „100” V.N. Chelomeya bazată pe aeronava supersonică T-4.” A dezvoltat un proiect pentru o aeronavă cu decolare și aterizare verticală, proiecte pentru diverse sisteme în domeniul stabilizării și controlabilității aeronavelor, un proiect pentru o platformă de stabilizare pentru o stație astronomică la mare altitudine a Academiei de Științe a URSS pentru ridicarea unui telescop mare care cântărește 7,5 tone în stratosferă, un proiect pentru o scară gonflabilă pentru ca cosmonauții să lucreze în spațiul cosmic și altele.
Ladoga-9 UV
Recent, a dezvoltat proiecte pentru aeronave amfibii multifuncționale bimotor „Ladoga-bA” cu 6 locuri și „Ladoga-9I” cu 9-11 locuri. În 1997, proiectul de aeronave amfibie Ladoga-bA a primit Medalia de Aur la expoziția mondială Bruxelles-Eureka-97.
Sau părți din ea.
YouTube enciclopedic
-
1 / 5
Primele experimente legate de implementarea practică a vectorizării de tracțiune variabilă pe aeronave datează din 1957 și au fost efectuate în Marea Britanie ca parte a unui program de creare a unui avion de luptă cu decolare și aterizare verticală. Prototipul, denumit P.1127, era echipat cu două duze rotative de 90° situate pe părțile laterale ale aeronavei în centrul de greutate, care asigurau mișcare în modurile de zbor vertical, tranzițional și orizontal. Primul zbor al R.1127 a avut loc în 1960, iar în 1967, pe baza lui a fost creat primul avion VTOL de producție, Harrier.
Un pas semnificativ înainte în dezvoltarea motoarelor cu vectorizare de tracțiune variabilă în cadrul programelor VTOL a fost crearea în 1987 a supersonicului sovietic VTOL Yak-41. Caracteristica distinctivă fundamentală a acestei aeronave a fost prezența a trei motoare: două de ridicare și una de ridicare-propulsie cu o duză rotativă situată între brațele din coadă. Designul cu trei secțiuni a duzei motorului de ridicare-propulsie a făcut posibilă rotirea în jos dintr-o poziție orizontală cu 95°. \
Extinderea caracteristicilor de manevrabilitate
Chiar și în timpul lucrărilor la R.1127, testerii au observat că utilizarea unui vector de tracțiune deviat în zbor facilitează oarecum manevra aeronavei. Cu toate acestea, din cauza nivelului insuficient de dezvoltare a tehnologiei și a priorității programelor VTOL, lucrări serioase în domeniul creșterii manevrabilității prin aeronave de înaltă tehnologie nu s-au desfășurat până la sfârșitul anilor 1980.
În 1988, pe baza avionului de luptă F-15 B, a fost creată o aeronavă experimentală cu motoare cu duze plate și deviere a vectorului de tracțiune în plan vertical. Rezultatele zborurilor de testare au arătat eficiența ridicată a OVT pentru creșterea controlabilității aeronavei la unghiuri medii și înalte de atac.
Aproximativ în același timp, în Uniunea Sovietică a fost dezvoltat un motor cu o deviere aximetrică a unei duze cu secțiune transversală circulară, lucru la care a fost efectuat în paralel cu lucrul la o duză plată cu o deviere în plan vertical. Deoarece instalarea unei duze plate pe un motor cu reacție este asociată cu o pierdere de 10-15% a tracțiunii, a fost preferată o duză rotundă cu deviație axisimetrică, iar în 1989 a avut loc primul zbor al avionului de luptă Su-27 cu un motor experimental. loc.
Principiul de funcționare
O schemă cu deformare a curgerii în partea subsonică se caracterizează prin coincidența unghiului de deformare mecanică cu cel gaz-dinamic. Pentru un circuit cu deformare doar în partea supersonică, unghiul gaz-dinamic diferă de cel mecanic.
Designul diagramei duzei prezentat în orez. 1a, trebuie sa aiba o unitate suplimentara care sa asigure deformarea intregii duze. Diagrama duzei cu devierea fluxului numai în partea supersonică activată orez. 1b de fapt, nu are elemente speciale care să asigure deviația vectorului de tracțiune. Diferențele în funcționarea acestor două scheme sunt exprimate în faptul că pentru a asigura același unghi efectiv de deviere al vectorului de tracțiune, schema cu deviație în partea supersonică necesită cupluri mari de control.
Schemele prezentate necesită, de asemenea, rezolvarea problemelor de asigurare a caracteristicilor dimensionale acceptabile de greutate, fiabilitate, durată de viață și viteză.
Există două scheme de control al vectorului de tracțiune:
- cu control într-un singur plan;
- cu control în toate planurile (cu deflexie în toate unghiurile).
Controlul vectorului de împingere dinamică a gazelor (GUVT)
Eficiența ridicată a controlului vectorului de tracțiune poate fi obținută folosind controlul vectorului de împingere gaz-dinamică (GUVT) datorită alimentării asimetrice de aer de control în traseul duzei.
O duză gaz-dinamică folosește o tehnică „jet” pentru a schimba aria efectivă a duzei și pentru a devia vectorul de tracțiune, în timp ce duza nu este reglabilă mecanic. Această duză nu are părți în mișcare fierbinți, foarte încărcate; se potrivește bine cu structura aeronavei, ceea ce reduce greutatea acesteia din urmă.
Contururile exterioare ale duzei fixe se pot amesteca perfect cu contururile aeronavei, îmbunătățind caracteristicile de observabilitate scăzută ale designului. În această duză, aerul din compresor poate fi direcționat către injectoarele din secțiunea critică și în partea de expansiune pentru a schimba secțiunea critică și, respectiv, a controla vectorul de tracțiune.
Formarea forţelor de control este asigurată de următoarea ordine a operaţiilor.
- În prima fază a funcționării duzei (Fig. 5) crește unghiul de deviere al clapetelor părții divergente a duzei - unghi α instalarea clapetelor de ieșire ale părții expansive 3 duze
- In faza a doua (Fig. 6), în modul de generare a forțelor de control pe o parte a suprafeței duzei, amortizoarele se deschid 8 pentru ca aerul atmosferic să intre în părți ale suprafeței laterale a părții de expansiune a duzei 3 . Pe Fig.6 vedere afișată Ași direcția fluxului de aer atmosferic prin orificii deschise cu amortizoare pe o parte a suprafeței laterale. Comutarea amortizoarelor 8 pe jumătatea opusă a părții laterale de expansiune a duzei duce la devierea jetului și a vectorului de tracțiune a motorului într-un unghi β în sens invers.
Pentru a crea forțe de control într-un motor cu o duză supersonică, puteți schimba ușor partea supersonică a unei duze existente. Această actualizare relativ simplă necesită modificări minime ale pieselor și ansamblurilor principale ale duzei standard originale.
În timpul proiectării, majoritatea (până la 70%) dintre componentele și părțile modulului duzei nu pot fi schimbate: flanșa de montare pe corpul motorului, corpul principal, unitățile hidraulice principale cu unități de fixare, pârghii și suporturi, precum și pe măsură ce clapetele secțiunii critice. Se schimbă designul clapetelor și distanțierilor părții expansive a duzei, a căror lungime crește și în care s-au făcut găuri cu amortizoare rotative și actuatoare hidraulice. În plus, designul clapetelor exterioare este schimbat, iar cilindrii pneumatici pentru acestea sunt înlocuiți cu cilindri hidraulici, cu o presiune de lucru de până la 10 MPa (100 kg/cm2).
Vector de împingere deflexabil
Vector de împingere deflexabil (OVT) - funcția duzei, schimbarea direcției jetului. Proiectat pentru a îmbunătăți caracteristicile tactice și tehnice ale aeronavei. O duză cu jet reglabilă cu un vector de tracțiune deviabil este un dispozitiv cu dimensiuni variabile ale secțiunilor critice și de evacuare în funcție de modurile de funcționare a motorului, în canalul căruia fluxul de gaz este accelerat pentru a crea forța de jet și capacitatea de a devia vector de împingere în toate direcțiile.
Aplicație pe aeronave moderne
În prezent, sistemul de deviere a vectorului de tracțiune este considerat unul dintre elementele obligatorii ale unei aeronave moderne de luptă datorită îmbunătățirii semnificative a calităților de zbor și luptă cauzate de utilizarea acestuia. Problemele de modernizare a flotei existente de avioane de luptă care nu au OVT sunt, de asemenea, studiate activ prin înlocuirea motoarelor sau instalarea unităților OVT pe motoare standard. A doua opțiune a fost dezvoltată de unul dintre cei mai importanți producători ruși de motoare cu turboreacție - compania Klimov, care produce, de asemenea, singura duză în serie din lume cu deviație vectorială de tracțiune în toate unghiurile pentru instalarea pe motoarele RD-33 (familia de avioane MiG-29). ) și AL-31F (luptătoare de marcă Su).
Avioane de luptă cu vectorizare de tracțiune:
Cu deviație aximetrică a vectorului de tracțiune
- Su-27SM2 (motor AL-31F-M1, Produs 117S)
- Su-30 (motor AL-31FP)
- PAK FA (prototip)
- F-15 S (experimental)
La slalom rulourile sunt identice, adică sunt și înalte, dar nu există nicio urmă de subvirare! La aceeași viteză în care versiunea „nesistematică” își aluneca din față cu toată puterea, Outlander Sport pur și simplu se întoarce și merge mai departe. Contrastul este izbitor în special pe un arc cu o rază în scădere, unde comportamentul mașinii părea complet nerealist. Dacă versiunea obișnuită cu greu a putut finaliza acest exercițiu la o viteză de 30 km/h, atunci noua modificare, care are S-AWC, l-a finalizat cu ușurință la 40 km/h.
Mașina se comportă mult mai încrezător atât pe cerc (alunecarea începe mai târziu), cât și în timpul „rearanjarii”, care poate fi finalizată și la o viteză mai mare și, spre deosebire de versiunea obișnuită, aproape fără derive. Pe scurt, comportamentul Outlander Sport în moduri extreme nu poate fi numit altceva decât miraculos - crossover-ul pare să ignore legile fizicii. Acum să vedem dacă diferența va fi vizibilă atunci când conduceți pe drumurile publice.
Aproape un atlet
În primul rând, să ne amintim senzațiile de a conduce un Outlander obișnuit, fără prefixul Sport din nume, adică fără S-AWC. Crossover-ul stă perfect pe linie dreaptă, ignoră denivelările și denivelările, dar la intrarea rapidă în viraje, șoferul are o senzație de incertitudine din cauza rostogoliri mari și a lipsei forței reactive asupra volanului. Dar dacă conduci calm, totul revine la normal. Netezimea cursei este excelentă, deși șasiul nu mai poate face față asfaltului spart. Cu toate acestea, în vecinătatea Sankt-Petersburgului, unde a avut loc testul, drumurile sunt atât de proaste în unele locuri încât este timpul să conduceți mai degrabă un rezervor decât o mașină. Printre neajunsuri, remarc o deteriorare evidentă a netedei deplasării pe canapeaua din spate în comparație cu scaunele din față. În plus, pasagerii din rândul doi îi aud cu greu pe cei care stau în față din cauza zgomotului puternic al cauciucurilor.
Merită spus că această mașină a fost produsă în 2013. Și în 2014, crossover-ul a primit îmbunătățiri foarte semnificative. Așa că am ocazia nu doar să aflu cum conduce modificarea Outlander Sport, ci și să evaluez alte inovații în practică. În primul rând, remarc o suspensie mai asamblată, care a început să reproducă puțin mai detaliat microprofilul asfaltului. Dar șasiul actualizat rezistă mai bine la impacturi grave și este mai rezistent la rulare în condiții normale de condus. Din 2014, toate modificările Outlander au primit această suspendare.
Dar volanul mai strâns este apanajul exclusiv al versiunii Outlander Sport. Iar senzația mașinii a devenit complet diferită: parcă și-a încordat mușchii și nu mă mai simt nesigură atunci când fac ture rapid. Mai mult, comportamentul crossover-ului are note sportive! Îmi place mult mai mult această mașină.
În plus, confortul pentru pasagerii din spate a fost îmbunătățit semnificativ, în primul rând acustic. Toate modificările Outlander 2014 au primit izolare fonică suplimentară, iar acest lucru este vizibil la urechea liberă - acum pot vorbi calm cu șoferul în timp ce stau pe bancheta din spate. Și suspensia mai rigidă, în mod surprinzător, s-a dovedit a fi mai puțin tremurătoare. Da, da, acest lucru se întâmplă când șasiul este configurat corect.
În ceea ce privește S-AWC, funcționarea acestuia nu se simte deloc în timpul condusului normal. Acest lucru este de așteptat. Sistemul își face treaba neobservat, pentru care i se acordă onoare și laudă. Pe scurt, Mitsubishi Outlander devine din ce în ce mai bun în fiecare an. În 2015, crossover-ul va suferi o actualizare globală. Așadar, așteptăm o nouă întâlnire.
Caracteristicile tehnice ale Mitsubishi Outlander Sport 3.0
Ecuație diferențială
Cum funcționează sistemul de control al vectorului de tracțiune?
Ecuație diferențială
Cum funcționează sistemul de control al vectorului de tracțiune?
Pavel Mikhailov, publicat pe 02 mai 2017Foto: Firme producătoare
Există un diferențial în orice mașină, dar de ce este necesar? Ce este un „diferențial activ” cu funcție de vectorizare a cuplului - și de ce ajută la viraj? Să aflăm!
Când conduceți, toate roțile unei mașini se rotesc cu viteze diferite. Fie doar pentru că drumul este denivelat și dacă una dintre roți lovește o denivelare, atunci parcurge o distanță mai mare decât toate celelalte care circulă pe un drum plat. Dar la întoarcere, totul este cu adevărat rău: fiecare dintre cele patru roți se deplasează pe propria rază (atenție la urmele lăsate de mașini în zăpadă).
Și dacă aceasta nu este o problemă pentru roțile care nu sunt motrice, atunci cu roțile motrice totul nu este atât de simplu. Când două roți motrice sunt conectate printr-un arbore rigid, anvelopele vor aluneca sau aluneca în mod constant, ceea ce înseamnă că se vor uza rapid. În același timp, consumul de combustibil va crește, iar mașina se va descurca mai rău. Pentru a evita aceste probleme, mașinile sunt echipate cu diferențiale.
Inventatorul diferenţialului este considerat a fi matematicianul francez Onesiphore Peccoeur, iar evenimentul în sine datează din 1825. Deși, potrivit unor surse, un dispozitiv similar a existat în Roma Antică, să lăsăm problema istoriei în seama specialiștilor. În acest articol vom acorda mai multă atenție unui sistem relativ tânăr cunoscut sub numele de torque vectoring, care tradus din engleză înseamnă „controlul vectorului de tracțiune”.
În primul rând, merită să înțelegeți cum funcționează un diferențial în general. Este alcătuit din patru elemente principale: carcasa, sateliții, axa satelitului și angrenajele osiilor. Principiul funcționării sale este simplu: carcasa diferențialului este conectată rigid la angrenajul antrenat al angrenajului principal, axa sateliților este conectată rigid la carcasă. Cuplul este transmis corpului, de la acesta către axa sateliților și, în consecință, către sateliții înșiși - și ei, la rândul lor, transmit forță către angrenajele arborilor de osie.
Amintește-ți cum, în copilărie, ai echilibrat un prieten de aceeași construcție pe un leagăn - puteai să stai în aer fără să atingi pământul. Într-un diferențial, angrenajele arborelui axului sunt aceleași, astfel încât brațul de forță pentru arborii axei din stânga și din dreapta este, de asemenea, același, ceea ce înseamnă că cuplul pe roțile din stânga și din dreapta este același.
Diferenţialul permite roţilor să se învârtească în direcţii diferite una faţă de alta. Încercați să rotiți o roată motrice a ascensorului - a doua se va roti în direcția opusă. Cu toate acestea, în raport cu mașina, aceste roți se rotesc într-o singură direcție - la urma urmei, carcasa diferențialului se rotește și el! Este ca și cum ai merge cu spatele într-un autobuz și tot te-ai îndepărta de persoana care rămâne la oprire. Deci, se dovedește că cele două roți se rotesc cu aceeași forță și au capacitatea de a face acest lucru la viteze diferite. Acest lucru este prezentat cât se poate de clar în videoclip:
Acest design are un dezavantaj: ambele roți primesc același cuplu și, pentru a face mașina să se rotească mai bine, ar fi bine să furnizați mai mult cuplu roții exterioare. Apoi, atunci când apăsați pe accelerație, mașina se va învârti literalmente în viraj - iar efectul va fi mult mai pronunțat decât pe o mașină cu tracțiune cu o singură axă și diferențial liber. Dar cum să implementezi un astfel de sistem într-un design real?
Astăzi, astfel de sisteme devin din ce în ce mai populare. Sintagma „torque vectoring” în sine a fost auzită pentru prima dată în 2006, dar un sistem similar, numit Active yaw control, a apărut pe pistele de raliu în anii 90: a fost echipat cu Mitsubishi Lancer Evolution IV, care a debutat în 1996. Dar înainte de a ne uita în detaliu la designul unui diferențial cu drepturi depline cu un sistem de vectorizare a cuplului, să aruncăm mai întâi o privire la analogul simplificat utilizat în Ford Focus RS. Un sistem similar este utilizat în transmisia Land Rover Discovery Sport și Cadillac XT5.
Sistemul este destul de simplu – este chiar puțin mai simplu decât tracțiunea integrală tradițională, deoarece nu are diferențial spate. Există doar două cuplaje, fiecare dintre ele conectând propriul arbore de osie. Când conduceți în linie dreaptă fără alunecare, mașina rămâne cu tracțiunea față, roțile din spate sunt cuplate numai la alunecare și la întoarcere (în viraj la stânga - roata spate dreapta și invers). Roata poate primi până la 100% din cuplul care ajunge la puntea spate, astfel sistemul compensează subvirarea rezultată, ca și cum ar fi întors mașina.
Dar dacă există o singură punte motoare și, în modurile silențioase, este necesar un diferențial și unul deschis, dar într-o viraj doriți să furnizați mai mult cuplu roții exterioare pentru a controla mai eficient mașina cu gaz , și, de asemenea, reduce subvirarea?
Astfel de soluții există și în industria auto modernă. De exemplu, cea mai recentă generație Lexus RC F și GS F sunt echipate cu un diferențial spate care poate distribui cuplul între roțile din stânga și din dreapta. Într-o astfel de unitate din cutia de viteze din spate, angrenajul principal rotește carcasa celui mai obișnuit diferențial; există, de asemenea, două angrenaje planetare cu supramulțumire, care, cu ajutorul unui pachet de ambreiaj, pot conecta carcasa diferențialului la arborele osiei. Astfel, un cuplu suplimentar este furnizat roții exterioare printr-un angrenaj planetar, datorită căruia are loc efectul de înșurubare într-o tură.
O soluție similară a fost aplicată la puntea din spate a BMW X6 M și X5 M cu tracțiune integrală - atât pentru BMW, cât și pentru Lexus, iar pentru Cadillac și Land Rover, sistemul a fost dezvoltat și fabricat de GKN. Diferența, în mare, este doar în carcasa finală: de exemplu, BMW o are din aluminiu, în timp ce Lexus o are din fontă. Acționarea ambreiajelor de frecare de la ambii producători este mecanică, este realizată de ambreiaje GKN identice.
Mașinile Audi cu diferențial sport opțional au și ele un sistem similar, dar aici nu există angrenaje planetare, ci roți simple interioare. Dar principiul de funcționare este absolut același: folosind un pachet de ambreiaj, două viteze sunt conectate, iar arborele osiei este conectat la carcasa diferenţialului printr-un overdrive. Pentru o înțelegere mai completă, puteți viziona acest videoclip:
Cât de mare este efectul utilizării diferenţialelor avansate? Revista americană Car and Driver a efectuat un test comparativ cu două modele Lexus RC F, dintre care unul era echipat cu un sistem diferențial de vectorizare a cuplului, iar al doilea cu un „autoblocare” convențional. Ca urmare a accelerațiilor maxime mai mari, a unghiurilor de virare mai mici și a timpilor pe tur mai buni pentru mașina cu diferențial activ, caracterul mașinii s-a schimbat spre supravirare. Și mă bucur că este disponibil nu numai pentru mașinile sport, ci și pentru crossover-ul compact Nissan Juke - deși într-o versiune oarecum simplificată.
Deocamdată, nu vă așteptați ca astfel de sisteme să înlocuiască diferențele tradiționale - la urma urmei, sunt mai complexe, mai scumpe și mai necesare șoferilor activi. Cu toate acestea, odată cu apariția erei vehiculelor electrice, vor apărea cele mai largi oportunități de control al vectorului de tracțiune: la urma urmei, dacă fiecare roată motoare are propriul motor electric, atunci implementarea efectului de vectorizare a cuplului va fi doar o chestiune de software. .
