Причины применения ЦПГО

Для скоростных самолетов большая разница между максимальными и минимальными скоростями полета затрудняет создание системы управления, эффективной на всех режимах полета

При приближении к скоростям полета, соответствующим скорости звука, изменяется характер обтекания и резко уменьшается эффективность рулей.

На рисунке (а) показано изменение распределения аэродинамической нагрузки по хорде стабилизатора при отклонении руля высоты на угол при дозвуковой скорости полета. Видно, что отклонение руля высоты приводит не только к увеличению полной аэродинамической силы на руле, но и к увеличению полной аэродинамической силы на стабилизаторе, и полная сила на горизонтальном оперении при отклонении руля существенно возрастает.

Увеличение скорости полета (б) приводит к появлению местных скоростей обтекания, равных скорости звука. В зоне передней кромки руля развивается местная сверхзвуковая зона течения, заканчивающаяся скачком уплотнения 1. Левый столбец рисунков иллюстрирует обтекание, когда рулевая поверхность находится в нейтральном положении, правый – при отклоненной рулевой поверхности. При наличии скачка аэродинамические силы , вызванные отклонением руля, изменяются на рулевой поверхности, но не изменяют распределение и значение аэродинамической силы на расположенной впереди руля поверхности стабилизатора и полная сила на горизонтальном оперении существенно меньше, чем в случае чисто дозвукового обтекания (a).

На сверхзвуковой скорости полета (в) при наличии скачков уплотнения на передней и задней кромках профиля стабилизатора из-за развивающихся срывов потока на обтекаемой поверхности эпюра распределения давления по хорде близка к прямоугольнику. Полная аэродинамическая сила на горизонтальном оперении уменьшается по сравнению с дозвуковым режимом полета. В этом случае отклонение руля высоты также не изменяет аэродинамическую силу на расположенной впереди руля поверхности обтекания. Эффективность рулевой поверхности резко уменьшается.

Получить необходимые для маневра управляющие силы на сверхзвуковых режимах полета позволяет применение цельноповоротного горизонтального оперения (ЦПГО).