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.

Untitled-1

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.

 

27+

کاربرانی که این مطلب را پسندیده اند:

  • avatar

درباره

61 دیدگاه

  • سلام و سپاس از مقاله خوب شما. ۱- چرا در برخی مدل های فلنکر مثل سو۲۷ پیشبال نیست ولی در سو۳۴ هست؟ ۲- چرا جنگنده ها رو معمولا ناپایدار طراحی میکنند؟ برای افزایش مانور پذیری هست؟ ۳- چرخش حول محور عرضی هواپیما وظیفه سکان افقی هست یا اون قسمتهای متحرک خود بال؟ ۴- چرا برخی هواپیما ها یکی و برخی ۲ تا سکان عمودی دارند؟ مثلا اگر اف۱۴ مثل اف۱۶ یک سکان عمودی داشت  چه مشکلی پیش می امد؟

    1+
  • سلام.با احترام به نویسنده مقاله و دیگر نویسندگان.چرا از نام مستعار استفاده میشود.reza128 یا رنو دیگر یعنی چه از این رومیگویم که مقالات این سایت در بعضی سایتهای دیگر هم کپی میشود حالا یک تارخی چیزی گوشه کنار بنویسند یا بعضی ننویسند .جنگاوران براستی سایت وزینی است در مقایسه با برخی سایت ها .برخی سایتها با اب و رنگ انجنانی ولی در خبر ارتش عربستان را گویی مشتی چوپان نشان میدهند به انها میگویم بایید دوتا مقاله جناب تارخ را بخوانید!!پس نوشتن در جنگاوران باید باعث افتخار گردد .من که سواتی ندارم اگر داشتم نتها نام کامل خودم را مینوشتم عکس خودرا هم میگذاشتم به عالم و ادم هم میگفتم مقاله من در جنگاوران انتشار یافته هی پزش را میدادم

    2+
      • برخی به گم نامی عادت کرده اند و دوست ندارند شناخته شوند اینطور را حت تر اند خب اسم کامل هم دردسر دارد فکر کن تصویر آقای تارخ رو ببینی بعد یه جا ببینیش ولش نمی کنی اونقدر سوال می پرسی تا کلش دود کنه که این جوری بودن یه حسنی داره تو طرف مقابلو میشناسی اونه (داداش شوخی کردم ها پاتک نزنی)

        0
  • سال هاست که آمریکا روی نامرئی کردن اجسام کار می کند و چند سال پیش یک مستند درباره ی این موضوع دیدم که یک وسیله ساخته بودند که از آینه و مواد سری زیادی درست شده بود و می توانست فضای پشت لباس را در جلو نشان دهد ولی نمی دانم که این پروژه به نتیجه رسیده و عملیاتی شده یا نه؟!

    0
  • آقای   تارخ   سلام  به نظر شما با توجه تجربه مطالعاتی شما اقدام ایران در ساخت جنگنده متوسط و بزرگ شبیه به کدام جنگنده روز دنیا است  . 

    1+
    • اینها طرحهای جدید هستند که تماما با شبیه سازی کامپیوتری خلق شده اند و امکان طراحی آنها با دادهای تست تونل باد غیر ممکن یا دست کم بسیار سخت است این طرح ها شدیدا ناپایدار هستند و با مکانیزمهای ایرودینامیکی که توسط کامپیوتر کنترل میشود پایدار میشوند هدف اصلی در طراحی انها کاهش سطح مقطع راداری است. اما حذف سکانها نیز باعث کاهش زیادی در نیروی مقاومت هوا روی آنها می شود اینده متعلق به این طرحها است.

      0
  • طرح هایی که بوئینگ و لاکهید برای آینده ارتش آمریکا دادند جنگنده هایی هست که بسیار پیشرفته تر از F22 هست و هر نسل ۵ هستن و البته سکان عمودی ندارن اگه به عکسها نگاه کنید بعضی هاش بدون سکان عمودی فقط بال دارند و بعضی ها باز هم بدون سکان عمودی بال به همراه سکان افقی در انتها دارند و بعضی ها هم یاز بدون سکان عمودی و یک کانارد جلو و بال هستن. چقدر شدنیه؟ آیا تاثیر مثبتی داره؟ کدومش بهتره بال خالی یا بال و سکان انتهایی بدون سکان عمودی یا کانارد و بال بدون سکان عمودی؟ آیا پیش نمونه ای ساخته شده؟ فکر میکنید چند سال دیگه ساخته شه؟

    0
    • اینها طرحهای مدرن آیرودینامیکی و حاصل شبیه سازی کامپیوتری هستند جالب اینکه خلق آنها با استفاده از آزمایشات تونل باد بسیار دشوار و حتی غیرممکن است. هدف اصلی این طرحها حذف سکان افقی و عمودی و رسیدن به یک سطح مقطع راداری پایین است. این طرحها بسیار ناپایدار هستند و فقط با کنترلهای ایرودینامیکی بوسیله کامپیوتر توانایی پرواز دارند. در حالت کلی یک هواپیما بدون سکان عمودی و افقی راندمان آیرودینامیکی بالاتری دارد و آینده متعلق به انها است.

      0
      • رضااین طرح های بدون سکان عمودی وافقی درذ پرواز برای پایداری به مشکل برنمیخورن آیا از روش ی که بی۲ برای پرواز استفاده میکنه بهره می برن یا قراره روش جدید برای پایداریشون استفاده بشه نکته جالبی که من توی این طرذحها دیدم این بود که در طرح اولیه بوئینگ نه سکان افقی داشت نه عمودی ونه کانارد یا پیش بال ولی در طرح بعدی کانارد اضافه کرده بودند آیا این به این دلیله که به این نتیجه رسیدن که هنوز برای پرواز طرح به این ناپایداری کمی زوده؟

        0
  • سلام آقای تارخ درباره ی این فیلم لینک ندارم ولی اگر در سایت آپارات بنویسید:(فیلم ضبط شده از سرباز نامرئی توسط دوربین مخفی کنار جاده ) می توانید آن ویدیو سرباز نامرئی آمریکا را ببینید

    0
  • سلام مرسی مرسی مرسی عالی بود.همیشه برام سوال بود چرا کانارد فلانکر نیروی برعکس سکان افقی وارد میکنه.بلاخره جواب گرفتم.. رافال هم کاناردش مثل فلانکره؟چون تو عکسها غالبا در پرواز افقی یکمی انگار کاناردش روبخ پایینه.بازم ممنون

    0
  • سلام، به نظر بنده تعریف نویسنده از سکان افقی اشتباه است. سکانهای افقی پشت بال هم نیروی بالابرنده ایجاد میکنند و تصور ایجاد نیروی رو به پایین در آنها برای بالا دادن دماغه صحیح نیست. وجود سکان افقی مانند اینست که شما اگر از یک نقطه یک چوب را بلند کنید چوب به جلو یا عقب منحرف میشود ولی اگر همین چوب را از دو نقطه بلند کنید تعادل بسیار بیشتری دارد، درواقع سکان افقی همان نقطه دوم لیفت و عامل تعادل است. در هواپیماهای بال دلتا به دلیل سطح گسترده نیروی لیفت تعادل برقرار است و نیازی به سکان افقی نیست

    1+
    • دوست عزیز کمی مطالعه کنید بنده متخصص آیرودینامیک با شبیه سازی کامپیوتری هستم و برای مجله آکادمی علوم روسیه هم مطلب می نویسم

      1+
  • سلام آقای تارخ آیا میتوانید در باره ی پروژه کوانتوم آمریکا که می تواند سربازان را نامرئی کند مقاله ای بنویسید یک ویدیو هم ازش هست که یک سرباز در عراق که نامرئی بود دوید و سوار تانک شد و آن ویدیو را روی xrayو فراسرخ و غیره گذاشتند و ویدیو واقعی بود البته نامرئی به این معنا که اصلا دیده نشه نبود دیده می شد ولی به رنگ مثلا آب بود خیلی سخت می شد ببینیش

    0
  • نمیشه روی هواپیما هم سکان افقی گذاشت هم کانارد و یا اینک یک کانارد در جلوی هواپیما قرار دهیم و دو سکان عمودی روی کانارد ها قرار دهیم

    0
      • با عرض سلام خدمت استاد فرزانه جناب تارخ و کاربرای محترم جناب اتفاقا پیشنهاد این دوست محترم به نظر من جالبه و برا صاعقه خیلی بجاست چراشو الان عرض میکنم تابحال ما صاعقه داشته ایم که با بهره گیری از سکان عمودی vشکل تونستیم کیفیتش رو تاحد سوپر هورونت و یا بقول سایت مشرق حتی برتراز سوپر هورنت ببرسونیم خوب چه عیب داره ما که با نصب یک سکان عمودی دوقلو تو نستیم چنین جنگنده مدرنی تولید کنیم خوب ایضا با نصب کانارد میتونیم کارایی سوخو ۳۰و گریپین رو هم بهش اضافه کنیم تا به یک ابر جنگنده تبدیل بشه برتر از سوپر هورنت سوخو ۳۴وگریپین

        1+
    • اینکار نفعی که نداره بار آیرودینامیکی (دراگ) زیادی نیز بهمراه دارد در طرحهای مدرن به دنبال حذف کامل سکان افقی و عمودی هستند. در اینده یک مقاله درباره طراحی ناپایدار هواپیما خواهم نوشت و نشان میدهم چگونه می توان سکان افقی و عمودی را حذف نمود و هواپیما پایدار باقی بماند.

      1+
  • خیلی خوبکاش دو سه تا عکس , بویژه از هواپیماهایی ساخته شده, اضافه میگردید و سکان‌افقی و کانارد و وضعیت مرکز ثقل رو روی آنها بهتر نشون میدانید.ممنون

    4+
    • سلام. فلانکرها کانارد دارن و در تی ۵۰ نوع پیشرفته‌تری از کانارد به کار رفته که به نوعی ترکیبی از کانارد و پیش‌بال هستش. شکلی که در مقاله درج شده هم به تی ۵۰ میخوره.

      0
      • ۱- کانارد
        (اصطلاح علمی آن پایدارکننده افقی جلوی بال است) یک اصطلاح کلی است که در بسیاری
        از منابع غیر تخصصی از آن برای هم پیشبال (اصطلاح علمی ان کنترل کننده لایه مرزی
        است) و هم سکان افقی در جلوی بال استفاده میشود اما در منابع تخصصی آیرودینامیک
        اینگونه نیست. ضمنا اصطلاح فارسی پیشبال هم مشکل دارد زیرا برای اسلت هم بکار می
        رود شاید بهتر بود همان اصطلاح علمی را بکار میبردم.

        ۲- چیزی بنام کانارد – پیشبال وجود ندارد. زیرا در طراحی کانارد تلاش است روی بال
        اثر نگذارد (دور از بال قرار میگیرد) ولی در پیش بال برعکس این است (نزدیک بال
        قرار میگیرد).

        ۳- خانواده فلانکر کانارد
        وجود ندارند و فقط پیشبال (کنترل کننده لایه مرزی) دارند. به تصاویر فرود سوخو ۳۴ دقت کنید که چگونه
        پیشبال برای کاهش زاویه حمله در ریشه بال به پایین خم شده اگر کانارد بود اینکار
        دماغه هواپیما را پایین می آورد و هواپیما با سر به زمین میخورد (قوانین ایرودینامیک
        این را میگویند) در مقایسه به تصاویر کانارد تایفون در لحظه فرود توجه کنید هرگز
        زاویه آن به سمت پایین نیست.

        ۴- انچه شما در تی ۵۰ کانارد دیدید  LERX است ( در نقش کنترل کننده لایه مرزی) و تشخیص آن راحت است انتهای پیشبال سوخو تی ۵۰ لولایی
        و بسته است و فقط در یک جهت زاویه میگیرد پس نمیتواند نقش کانارد را بازی کند.

        در انتها نکته ای را بگویم، نوشتن و بیان کردن مطالب علمی
        برای آشنا کردن دیگران بسیار خوب است بشرطی که همراه با دانش کافی باشد، با نگاه
        کردن به فیلم یک هواپیما بدون داشتن دانش کافی از علم پیچیده آیرودینامیک نمیتوان
        در مورد آن قضاوت کرد.

        2+

        کاربرانی که این مطلب را پسندیده اند:

        • avatar
      • سلام. بدون شک فرد بیسوادی مثل من با دانش سطحی نمیتونه به صورت علمی اظهار نظر کنه. همین الان فرود سوخو ۳۴ و ۴۷ رو دیدم. حق با شماست. اما عملکرد به قول شما پیش‌بال سوخو ۴۷ هنوز هم برای من سواله. در پروازهای نمایشی برکوت در سرعت کم و نزدیک به استال این پیش‌بال‌ها مدام در حال اصلاح وضعیت جنگنده هستند. آیا پیش‌بال همچین وظیفه‌ای داره؟ نکته دیگه اینکه این پیش‌بال‌ها فاصله نسبتا زیادی با بال دارند که در برکوت به علت بال روبه‌جلو بیشتر هم میشود (البته نه به اندازه تایفون و همچنین برخلاف تایفون در یک راستا با بال قرار داره) کلا سوال زیاده. به طور مثال تفاوت وضعیت کانارد در تایفون و رافال هنگام فرود. در رافال به بالا و در تایفون به پایین خم میشه (دقت داشته باشین که منظور من هنگام فروده نه بعد از فرود که کانارد با زاویه گرفتن زیاد برای کاهش سرعت استفاده میشه). من تا حالا نه تایفون روندم نه رافال اما در تصاویر و فیلم‌های این دو جنگنده که تنها منابع من هستند عملکرد کانارد علی‌رغم شباهت بسیار زیاد این دو جنگنده، چه در پرواز و چه هنگام تیک آف و لند تفاوت داره.

        0
      • در اینجا توضیحات ساده ای برای انچه در ذهن شما و دیگر خوانندگان میگذرد وجود
        دارد که باختصار در زیر داده ام.

        ۱- طراحی آیرودینامیکی تایفون کاملا ناپایدار است (ناپایدارترین هواپیمای
        موجود در جهان و من کاملا با فرم طراحی آن آشنا هستم) و چنانچه کانارد در ان قفل
        کند سقوط حتمی است. در تایفون و (تمامی هواپیماهایی که کانارد دارند) اگر کانارد
        رو به بالا برود دماغه را بالا می برد و اگر رو به پایین دماغه را پایین می آورد،
        لذا هنگام فرود در حالت کلی هرگز کانارد به پایین خم نمی شود (توجه شود
        ممکن است دماغه خیلی بالا یا خیلی پایین باشد و خلبان بخواهد به این صورت آن را تنظیم
        کند اما این ربطی به بحث ما ندارد به همین دلیل فیلمها باید با دانستن جزئیات مورد
        استناد قرار گیرند). طراحی رافال نیز ناپایدار
        است اما نه به اندازه تایفون چنانچه کانارد در رافال قفل کند هواپیما مشکلی برای پرواز
        و فرود ندارد، عملکرد کانارد در رافال محدود و اندازه آن کوچک است. لذا اغتشاش بزرگی
        برای بال بوجود نمی آورد و بهمین دلیل در یک راستا با بال قرار دارد پس تفاوت را می
        بیند.

        ۲- در خانواده فلانکر پیشبال (کنترل کننده لایه مرزی) نقشی
        در تنظیم دماغه ندارند (چه بالا برود چه پایین تاثیری در بالا یا پایین رفتن دماغه
        ندارند در بعضی از مدلها اصلا وجود ندارد و مشکلی هم برای پرواز ندارند) و فقط
        کنترل کننده لایه مرزی روی ریشه بال است و بالا پایین شدن دماغه بوسیله
        سکان افقی در پشت بال انجام می شود. اگر به مانورهای سوخو ۳۵ دقت کنید برای کنترل
        لایه مرزی در زوایای حمله بالا این پیشبال ها نیز فعال میشوند اما در همان حال
        سکان افقی برای بالا و پایین شدن دماغه فعال است و اینطور بنظر میرسد که پیشبال
        این کار را انجام میدهد (این شامل سوخو ۴۷ هم می شود اما پیشبال ان بدلیل فرم بالها در
        زوایای حمله پایین نیز فعال می شود).

        یک نکته را هم توضیح میدهم شاید برای خیلی ها پیش امده باشد
        چرا سکان افقی سوخو ۴۷ اینقدر کوچک است. علت این است چون مرکز ثقل نیروی بالابرنده
        بال ان خیلی عقب امده برای تراز کردن دماغه ان نیروی زیادی لازم نیست و در نتیجه
        سکان افقی بزرگی هم لازم ندارد.

        1+

        کاربرانی که این مطلب را پسندیده اند:

        • avatar
      • ممنون از توضیحاتتون. البته من گفتم در برکوت در یک راستا قرار دارد نه در رافال. در رافال کانارد بالاتر از بدنه قرار میگیرد. من چند کلیپ از فرود تایفون رو با دقت نگاه کردم اما متاسفانه به دلیل کیفیت پایین یا زاویه بد دوربین  نتونستم درست متوجه بشم. اما در یکی از کلیپ‌ها که کیفیت بهتری داشت اینطور به نظرم اومد درحالی که دماغه تایفون هنگام فرود خیلی بالاست زاویه کانارد کمی پایین‌تر از افق بود و با پایین آمدن دماغه زاویه کانارد با افق حفظ شد و بعد از فرود آمدن چرخ جلو کانارد جهت کوتاه‌تر کردن طول باند مورد نیاز زاویه شدید رو به پایین گرفت.

        1+
      • در پاسخ بهMohammadJavad

        با تشکر از تذکرتون منظور منم نزدیک به بال بودنش بود در قیاس با کانارد
        یوروفایتر و اشتباها هم راستا بودن نوشتم (یکی از راههای شناخت کانارد در مقابل
        پیشبال همین یک راستا نبودن آنها با بال است که قبلا توضیح دادم یکی برای تاثیر
        گذاری روی بال است و دیگری تاثیر نگذاشتن).

        0
      • خوب حالا دو سوال پیش میاد.اول اینکه در تصویری که خودتون در مقاله گذاشتین پیش بال به بال متصله. اما در فلانکر جداست. اصلا جدا یا متصل بودن چه فرقی دارن؟و دوم اینکه آیا جنگنده‌ای با کانارد و سکان افقی ساخته شده و آیا اصلا همچین چیزی عملیه؟

        0
      • ۱-متصل بودن بستگی به طرح دارد در فلانکر و سوخو ۴۷ متصل نیست اما در تی ۵۰ هست.۲- بله امکان استفاده از سکان افقی و کانارد وجود دارد بشرطی که کانارد فقط یک باله ثابت و نه متحرک و دور از بال نزدیک دماغه باشد اما چون ثابت است می تواند هم راستا با بال باشد و اغتشاشی برای بال ایجاد نمی کند. این طرح برروی مدلی ازمیگ ۲۱ بنام ایی-۸ استفاده شده. هر چند که طرح بجایی نرسید 

        0
    • سلام. فلانکرها کانارد دارن و در تی ۵۰ نوع پیشرفته‌تری از کانارد به کار رفته که به نوعی ترکیبی از کانارد و پیش‌بال هستش. شکلی که در مقاله درج شده هم به تی ۵۰ میخوره. در ویدیوهای پرواز سوخو ۴۷ به دلیل استفاده از دو کانارد بزرگتر بهتر میشه عملکرد کانارد رو دید. کاملا مشخصه که کاناردها در حال کنترل وضعیت جنگنده هستند و ربطی به پیش‌بال نداره.

      0