کانارد و تفاوت آن با سکان افقی

reza128

در این نوشتار قصد دارم به کانارد تفاوت آن با سکان افقی برتری ها و نقاط ضعف ان بپردازم طبق معمول آن را به زبان ساده مینویسم که قابل فهم برای همگان باشد اما کامل تا تمامی سئوالات پاسخ داده شود.

کانارد چیست؟

کانارد در واقع همان سکان افقی است که از پشت بال به جلوی آن انتقال یافته است.

سکان افقی کارش چیست؟

اگر سکان افقی نباشد هواپیما قادر به پرواز ثابت و پایدار افقی نیست زیرا دماغه آن به سمت پایین متمایل می شود (نیروی بالابرنده بال باعث پایین امدن دماغه هواپیما می شود). سکان افقی با ایجاد یک نیروی به طرف پایین باعث بالا رفتن دماغه و امکان پرواز افقی پایدار برای هواپیما می شود.

کانارد بجای سکان افقی

بعدها این فکر به ذهن طراحان خطور کرد که چرا سکان افقی را به جلوی بال منتقل نکنیم در این صورت بجای نیروی رو به پایین باید نیروی رو به بالا برای تعادل هواپیما تولید شود و این خود یک نیروی بالا برنده اضافه برای پرواز ایجاد میکند و راندمان طرح را بالا میبرد درحالیکه سکان افقی در پشت بال نه تنها نیروی بالابرنده تولید نمی کند بلکه با ایجاد نیروی رو به پایین باعث اتلاف در نیروی بالابرنده بال نیز میشود و این تفکر عامل بکارگیری کانارد شد.

هواپیماهای بال دلتا که نه سکان افقی دارند و نه کانارد چگونه مشکل پایین امدن دماغه را حل می کنند؟

در این هواپیماها با انتقال بال به انتهای بدنه مرکز ثقل نیروی بالابرنده را تغییر می دهند و دماغه بالا می اید و نیازی به سکان افقی نیست مانند میراژ ۳ (در میگ ۲۱ بجای انتقال بال به انتهای بدنه از سکان افقی استفاده شده است). در واقع با عقب جلو کردن بال میزان پایین افتادن دماغه تغییر می کند و در یک نقطه ای می توان ان را به صفر رساند (یا مانند جنگنده اف ۱۶ ان را مثبت کرد که باعث بالا رفتن دماغه می شود و سکان افقی در اف ۱۶ برعکس عمل می کند چون نیروی رو به بالا ایجاد می کند تا دماغه پایین بیاید).

مشکلات استفاده از کانارد

۱- وقتی کانارد نزدیک به بال است (مانند جنگنده ها) برای جریان ورودی به ریشه بال ایجاد اغتشاش میکند (این تا حدودی زیادی با طراحی درست قابل حل است).

۲- در شرایطی که با یک پرواز افقی ساده مواجه هستیم مشکلی در استفاده از کانارد نیست اما زمانیکه اقدام به تغییر جهت و یا مانور در هواپیما داده میشود بازگشت ان به حالت تعادل دشوار بوده و ناپایداری ظاهر میشود و امکان از کنترل خارج شدن هواپیما زیاد است.

۳- پیش بینی رفتار ان و انجام ازمایشات دشوار بوده و از یک طرح به طرحی دیگر فرق زیادی میکند.

این عوامل باعث شد تا زمانی طولانی از کانارد استفاده نشود.

کانارد در طراحیهای مدرن

با ورود کامپیوترهای مدرن و شبیه سازی جریان سیال در اطراف هواپیما از دهه ۶۰ به بعد مشخص شد با استفاده از مکانیزمهای ایرودینامیکی می توان این رفتار کانارد را کنترل و مهار کرد بطوری که هواپیما همواره در حالت تعادل باقی بماند و از کنترل خارج نشود این عمل توسط خود کانارد و یا زائده هایی روی ان و با کمک ایلرونها انجام میشود و چون باید با سرعت، با دقت و بموقع انجام شود به صورت اتومات بوده (در طرحهای جدید تحت کنترل کامپیوتر است) و خلبان تسلطی بر آن ندارد (توجه شود این ربطی به طراحی ناپایدار هواپیما ندارد و آن موضوعی دیگر است هر چند که شباهت هایی با هم دارند).

آیا پیش بال در سوخو ۳۴ و غیره همان کانارد است؟

در جواب باید گفت خیر. پیش بال در سوخوی ۳۴ و غیره برای کاهش زاویه ورودی جریان هوا برروی ریشه بال و جلوگیری از جدایی جریان در زوایای حمله بالا بکار می رود و باعث کاهش زاویه حمله بال میشود (به ان کنترل زاویه حمله می گویند) شکل زیر را ببینید.

در هر دو حالت بال در زاویه ۴۵ درجه نسبت به جریان هوا قرار دارد اما وقتی از پیشبال با زاویه ۲۰ درجه (نسبت به بال) استفاده می شود دیگر زاویه جریان هوا به بال ۴۵ درجه نیست بلکه ۲۰ درجه پیش بال است در نتیجه زاویه حمله بال کاهش یافته. این تکنیک در سوخو تی ۵۰ هم بکار رفته است.