Оперение предназначено, как известно, для стабилизации и управляемости летательным аппаратом в полете. Конструктор выбирает схему оперения для своего самолета в зависимости от концепции его общей компоновки и характера требований к нему. Расположение двигателей в корме фюзеляжа пассажирских самолетов привело к широкому внедрению Т-образного оперений (самолеты Ту-134, -154, «Каравелла» и др.). Так называемое «нормальное» оперение сохранилось в схеме самолетов с двигателями, размещенными на крыле (Ил-18, Ту-114, Б-747, Ил-86 и др.).

Впервые V-образное оперение предложил Ежи Рудлицкий (Польша). Так он решил убрать вертикальное оперение (киль) из сектора обстрела турельной установки, которая на самолетах 30-х годов обычно размещалась за кабиной пилота. В нашей стране для проверки этого предложения на базе серийного биплана-разведчика Р-5 был построен экспериментальный самолет с V-образным оперением ЦАГИ. В коде испытаний этой машины наши опытнейшие летчики М. М. Громов, И. Ф. Козлов и другие установили, что основные характеристики Р-5 с V-образным оперением не отличались от его серийных собратьев. Однако управляемость в полете имела свои особенности. Так, при посадке и на виражах при даче ноги происходил «клевок» на нос, и штопорные свойства самолета ухудшились.

Французский учебно-тренировочный самолет «Фуга-90» с V-обратным оперением

Много опытов с V-обраэным оперением было проведено и за рубежом. Некоторые из них были удачными, благоприятно сказывались на летных данных машин. Однако в довоенные годы в массовом самолетостроении V-образное оперение признания конструкторов не получило. Интерес к оперениям V-образной схемы возродился в легкой авиации послевоенных лет. С таким оперением построены самолеты с реактивными двигателями типа тренировочных «Фуга-90» (Франция), ряд спортивных планеров, в том числе советские А-15, КАИ-14, «Амур», «Бега», чехословацкий «Орлик», венгерские R-25, -27, -31, австрийский «Стандарт» и др.

Почти все эти летательные аппараты отличались высокими летно-техническими данными, хорошими характеристиками устойчивости, управляемости и штопора. Тем не менее, накопленный опыт проектирования, результаты глубоких исследований в аэродинамических трубах и массовой эксплуатации самолетов и планеров с V-образным оперением позволяют сделать некоторые выводы о перспективах использования такой схемы оперения. Ошибки в выборе основных геометрических параметров V-образного оперения влекут за собой ухудшение характеристик устойчивости и управляемости, в частности, появление «клевка» на виражах и кренений при даче ноги. Пилотирование аппарата естественно усложняется. При правильном выборе всех параметров оперения его V-образность в полете пилот практически не ощущает. В чем же преимущества V-образного оперения перед обычным?

Летные исследования отечественных планеров А-15, «Вега» и других выявили ряд достоинств этого типа оперения при полетах на углах атаки, близких к критическим, и штопоре. Так при выходе на срывные режимы планер не входит в штопор. Если его специально вводили в него перетягиванием ручки управления на себя и дачей ноги «по штопору», то достаточно отдать ручку управления от себя до нейтрали, затем вернуть педали в нейтральное положение, и штопор прекращается. Происходит это потому, что плоскости оперения не затеняют друг друга и эффективность рулей не нарушается. Эти особенности имеют существенное значение для безопасности полетов, если к планеру предъявляются требования парящих полетов на малых высотах. С точки же зрения аэродинамики, V-образное оперение имеет несколько меньший прирост сопротивления на малых скоростях за счет интерференции с фюзеляжем по сравнению с другими компоновочными схемами.




Конструктивно V-образное оперение состоит из двух плоскостей, между которыми угол составляет обычно 90 — 120°. Они могут быть цельноповоротными, но чаще всего состоят из неподвижной части (стабилизатора) и кинематических рулей, связанных с ручным и ножным управлением (см. схему). Особенностью такой системы является специальная качалка (1). Она соединяет и согласовывает кинематику ручного и ножного управления. От нее тяги управления уже независимо друг от друга направляются к качалкам рулей.

Положение рулей при действиях летчика; а] ручкой управления «на себя» — «от себя»; б] педалями; в] одновременно ручкой и педалями «до упора»

При перемещении ручки управления «на себя» или «от себя» рули синхронно отклоняются вверх или вниз. Проекции аэродинамических сил образуют соответствующий момент на пикирование или кабрирование. При действиях педалями (ручка управления неподвижна) рули отклоняются а разные стороны, образуя соответствующие боковые проекции аэродинамических сил. В случае одновременного действия ручным и ножным управлением отклонения рулей на одной плоскости суммируются, а на другой вычитаются, образуя соответствующие аэродинамические силы для маневра в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Такая схема и кинематика управления сложнее общепринятой, так как требует решения большего числа инженерных проблем при проектировании.

Весовые характеристики V-образного оперения .и его системы управления практически равноценны общепринятым традиционным схемам оперений. Таким образом, сложное распределение воздушной нагрузки и схема управления, а также еще относительно слабая теоретическая и экспериментальная изученность V-образного оперения, усложняют комплекс инженерных проблем при проектировании аппаратов, требуют особого подхода при рассмотрении каждой конкретной общей компоновки самолета или планера.