Εισαγωγή

Ο πλευρικός έλεγχος ⁇ η ικανότητα να κυλά ένα αεροσκάφος ⁇ είναι ένας από τους τρεις θεμελιώδεις άξονες πτήσης, παράλληλα με την πίσσα και την εκτροπή. Χωρίς αξιόπιστη μέθοδο κλίσης των πτερύγων αριστερά ή δεξιά, η στροφή ενός αεροπλάνου θα ήταν αδέξια στην καλύτερη και επικίνδυνη στη χειρότερη περίπτωση. Οι πρωτοπόροι της πρώιμης αεροπορίας αναγνώρισαν αυτή την πρόκληση σχεδόν αμέσως μετά την επίτευξη της μηχανοκίνητης πτήσης. Η αναζήτησή τους για ακριβή έλεγχο ρολών οδήγησε σε μια από τις πιο επακόλουθες καινοτομίες στην αεροναυτική: το αιλερόν. Αυτή η μικρή αντανακλαστική επιφάνεια στο πίσω άκρο κάθε πτέρυγας μεταμόρφωσε την ικανότητα ελιγμών αεροσκαφών, καθιστώντας δυνατή τη συντονισμένη στροφή και την ταχεία περιστροφή. Η κατανόηση της ιστορίας και της ανάπτυξης των αιλερόνων αποκαλύπτει όχι μόνο μια τεχνική εξέλιξη αλλά και μια ιστορία άγριου ανταγωνισμού, εφευρετικής σκέψης, και τη σταδιακή τελειοποίηση ιδεών που τελικά έκαναν την αεροπορία ασφαλέστερη και πιο πρακτική.

Προέλευση των Αιλερόνων

Η έννοια της ξεχωριστής επιφάνειας ελέγχου που είναι αφιερωμένη στο ρολό δεν προέκυψε πλήρως σχηματισμένη. Εξελίχτηκε από προηγούμενες μεθόδους, η πιο διάσημη από τις οποίες ήταν η δίνη πτερύγων. Το Flyer των αδελφών Ράιτ 1903 χρησιμοποίησε δίνη πτερύγων για να επιτύχει πλευρικό έλεγχο. Με το στρίψιμο των πτερύγων μέσω καλωδίων, οι Ράιτ μπορούσαν να αυξήσουν την άνωση στη μια πλευρά και να το μειώσουν στην άλλη, ξεκινώντας ένα ρολό. Το πτέρωμα δτέρωμα λειτούργησε, αλλά έθεσε σοβαρή πίεση στη δομή των πτερύγων, περιορίζοντας τη δύναμη και την ταχύτητα του αεροσκάφους. Επιπλέον, δεν μπορούσε εύκολα να προσαρμοστεί στα πιο άκαμπτα, ανθεκτικά σχέδια πτερύγων που θα κυριαρχούσαν στη μεταγενέστερη αεροπορία.

Πρώιμα Θεωρητικά Ιδρύματα

Το 1868, ο Βρετανός μηχανικός Matthew P. W. Boulton έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ένα «πτέρυγα με κινητό πτερύγιο» που προορίζεται να ελέγξει το ρολό. Ωστόσο, κανένα πρακτικό αεροσκάφος υπήρχε εκείνη την εποχή, και η ιδέα του Boulton παρέμεινε θεωρητική. Ομοίως, ο Γάλλος εφευρέτης Alphonse Pénaud σκιτσάρισε ένα μοντέλο μονοπλάνο το 1871 με ένα ξεχωριστό πηδάλιο και μια μορφή πλευρικής επιφάνειας ελέγχου. Αυτές οι πρώιμες ιδέες έδειξαν ότι η ανάγκη για ακριβή έλεγχο ρολών αναγνωρίστηκε δεκαετίες πριν από την πτήση με κινητήρα.

Πρωτοπόροι της Ανάπτυξης του Αιλερόν

Η μετάβαση από την πτέρυγα που στρεβλώνεται στα αιλερόνα έγινε γρήγορα την πρώτη δεκαετία της δυναμικής αεροπορίας. Δύο βασικά στοιχεία ⁇ ο Ρόμπερτ Εσναότ-Πελτερία στη Γαλλία και ο Γκλεν Κέρτις στις Ηνωμένες Πολιτείες ⁇ ξεχωρίζουν ως οι πιο σημαίνοντες πρώιμοι υιοθετητές και προγραμματιστές του αιλερόνου.

Robert Esnault-Πελτερί

Ο Esnault-Pelterie, Γάλλος σχεδιαστής αεροσκαφών, κατασκεύασε το πρώτο του ανεμόπτερο το 1904 και το πρώτο του αεροσκάφος το 1906. Γρήγορα έγινε δυσαρεστημένος με τη δόνηση των πτερύγων, βρίσκοντάς το δομικά αδύναμο και δύσκολο να ελεγχθεί. Το 1907, εισήγαγε αιλερόνα στο REP μονοπλάνο του ⁇ μικρά, μεντεσέδες συναρμολογημένα στις άκρες των πτερύγων που ακολουθούν και λειτουργούσαν ανεξάρτητα. Τα αιλερόνα του Esnault-Pelterie δεν ήταν απλώς μια βελτίωση, ήταν μια σκόπιμη αποχώρηση από τη μέθοδο των Wrights. Ισχυρίστηκε ότι τα αιλερόνα παρείχαν ομαλότερο, πιο ισχυρό έλεγχο ρολών χωρίς να στρίβει τη δομή των πτερύγων. Τα αεροσκάφη του REP του εκτελούσαν καλά σε πρώιμους διαγωνισμούς και κατέδειξαν τη βιωσιμότητα της ιδέας.

Γκλεν Κέρτις.

Πέρα από τον Ατλαντικό, ο Glenn Curtiss πειραματιζόταν με πλάγιο έλεγχο με διαφορετικό τρόπο. Το 1908 του Ιουνίου Bug, ένα δίπλάνο σχεδιασμένο για το τρόπαιο της επιστημονικής Αμερικής, χρησιμοποιούσε μικρά πτερύγια μεταξύ των πτερύγων ⁇ που ονομάζονταν «διαπλανητικά αερόστατα» ⁇ και όχι με αρθρώσεις που χρησιμοποιούνται για την εκπαίδευση των πτήσεων, εκθέτοντας μια γενιά πιλότων στα οφέλη των αιλερόνων. Ο Curtiss επίσης ασχολήθηκε σε μια μακρά νομική μάχη με τους αδελφούς Wright πάνω από τα πατέντες πλευρικού ελέγχου, μια σύγκρουση που καθυστέρησε την τυποποίηση, αλλά τελικά τελείωσε με μια συμφωνία διασταυρώσεων σε επίπεδο βιομηχανίας κατά τη διάρκεια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου.

Άλλοι Πρώιμοι Συνεισφέροντες

Ενώ η Esnault-Pelterie και η Curtiss είναι οι πιο διάσημοι, αρκετοί άλλοι αεροπόροι συνέβαλαν στην ανάπτυξη του Αϊλέρον. Ο Henri Farman, ένας Γάλλος αεροπόρος, εντοπίζε τα αερόστατα στο δίπλάνο Farman III το 1909, βελτιώνοντας την ανταπόκριση ρολών κατά τη διάρκεια των στροφών. Ο Alberto Santos-Dumont πειραματίστηκε με μικρές αρθρωμένες επιφάνειες στο μονοπλάνο Demoiselle του. Το Βρετανικό Βασιλικό Εργοστάσιο Αεροσκαφών ανέπτυξε επίσης τα αερόστατα για τα πρώτα στρατιωτικά αεροσκάφη. Μέχρι το 1912, τα περισσότερα νέα σχέδια αεροσκαφών ενσωμάτισαν αιλερόνες και όχι πτερύγους που στρεβλώνουν, σηματοδοτώντας το τέλος της αρχικής προσέγγισης των Ράιτ.

Η συζήτηση για την Aileron εναντίον Wing Warping

Γιατί τελικά τα ailerons νίκησαν; Η συζήτηση δεν ήταν καθαρά τεχνική; περιλάμβανε πατέντες, εθνική υπερηφάνεια, και απόδοση αεροσκαφών. Πτέρυγα δίνη είχε ένα πλεονέκτημα: θα μπορούσε να ενσωματωθεί ομαλά στη δομή των πτερύγων χωρίς να προσθέσει εξωτερικούς μεντεσέδες ή σύρσιμο. Ωστόσο, καθώς οι ταχύτητες των αεροσκαφών αυξήθηκαν και οι πτέρυγες έγιναν πιο άκαμπτες, στρεβλώνοντας έγινε μη πρακτικό. Απαιτούσε εύκαμπτες πτέρυγες, η οποία περιόριζε την δομική απόδοση. Τα Ailerons, αντίθετα, θα μπορούσαν να σχεδιαστούν ως ξεχωριστά, ισχυρά πάνελ που δεν έθετε σε κίνδυνο την κύρια δομή της πτέρυγας.

Η νομική μάχη μεταξύ των Ράιτ και Κέρτις επικεντρώθηκε στην ευρεία πατέντα των Ράιτ που καλύπτει πλευρικό έλεγχο με κάθε μέσο συστροφής ή κάμψης των πτερύγων. Το δικαστήριο αρχικά υποστήριξε το μονοπώλιο των Ράιτ, αλλά το ξέσπασμα του Α' Παγκοσμίου Πολέμου ανάγκασε την κυβέρνηση των ΗΠΑ να δημιουργήσει μια δεξαμενή πατέντας, σπάζοντας το αδιέξοδο και επιτρέποντας στους κατασκευαστές να χρησιμοποιούν ελεύθερα τα αϊλερόνα.

Εξέλιξη του Σχεδίου Αιλερόν

Μόλις τα αιλερόνα έγιναν το πρότυπο, οι μηχανικοί συνέχισαν να βελτιώνουν το σχήμα, την τοποθέτηση και τον μηχανισμό τους.

Καρποί της οικογένειας Aileron

Επινοήθηκε από τον Βρετανό μηχανικό Leslie G. Frise στις αρχές της δεκαετίας του 1930, το Frise aileron είναι σχεδιασμένο με ασύμμετρο μεντεσέ που προβάλλει την αιχμή του ανωτέρου αιλλερίου στην ροή του αέρα. Αυτό δημιουργεί σύρσιμο στην κάτω-κινούμενη πτέρυγα, αντιδρώντας δυσμενή γιαου. Frise ailerons έγινε δημοφιλής σε πολλά αεροσκάφη, συμπεριλαμβανομένου του Supermarine Spitfire, και εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε κάποια ελαφρά αεροσκάφη σήμερα.

Διαφορικά Αιλερόνα

Τα διαφορικά αιλερόνα κινούνται προς τα πάνω μεγαλύτερη απόσταση από ό,τι προς τα κάτω. Επειδή το κάτω κινούμενο αιλερόν παράγει περισσότερη έλξη, περιορίζοντας το ταξίδι του μειώνει δυσμενή εκτροπής. Αυτό το απλό μηχανικό τέχνασμα υιοθετήθηκε ευρέως τη δεκαετία του 1930 και παραμένει κοινό στα σύγχρονα αεροπλάνα γενικής αεροπορίας. Επέτρεψε στους σχεδιαστές να επιτύχουν καλύτερο συντονισμό ρολών χωρίς να προσθέσουν πολυπλοκότητα.

Επίδραση στο σχεδιασμό και την ασφάλεια αεροσκαφών

Η υιοθέτηση των Ailerons έφερε επανάσταση σχεδιασμού αεροσκαφών με διάφορους τρόπους. Πρώτον, επέτρεψε υψηλότερες φορτώσεις πτέρυγα και ισχυρότερες δομές. Πτέρυγες δεν χρειαζόταν πλέον να είναι ευέλικτο για τη στρέβλωση? θα μπορούσε να κατασκευαστεί από μέταλλο και να καμφθεί, οδηγώντας σε ταχύτερα, βαρύτερα αεροπλάνα. Δεύτερον, Ailerons βελτιωμένη αρχή ελέγχου σε χαμηλές ταχύτητες, καθιστώντας την απογείωση και την προσγείωση ασφαλέστερη. Τρίτον, επέτρεψαν αερόβατους ελιγμούς που θα ήταν αδύνατο με τη στρέβλωση των πτερύγων. Η ικανότητα να εκτελέσει παρατεταμένα ρολά και ακριβείς τραπεζικές στροφές έγινε μια απαίτηση για στρατιωτική αεροπορία και αργότερα για εμπορικές μεταφορές.

Σήμερα, τα αιλερόνα παραμένουν ένα κρίσιμο σύστημα ελέγχου πτήσης, συχνά ενσωματωμένο με spoilers ή flaperons σε προηγμένα σχέδια. Η ιστορία τους αποτελεί μια απόδειξη για το πώς ένα απλό αρθρωτό πτερύγιο ⁇ που αναπτύχθηκε μέσω δοκιμαστικών και σφαλμάτων από μια χούφτα αποφασισμένων πρωτοπόρων ⁇ μπορεί να μετατρέψει μια ολόκληρη βιομηχανία. Για περαιτέρω ανάγνωση των τεχνικών λεπτομερειών της λειτουργίας του αιλερόνου, το NASA Armstrong Flight Research Center[ παρέχει μια εξαιρετική επισκόπηση των επιφανειών ελέγχου. Το Smithsonian National Air and Space Museum προσφέρει λεπτομερείς λογαριασμούς των πολέμων με πατέντες. Επιπλέον, η Centennial of Flight Commission] διαθέτει ένα ολοκληρωμένο δοκίμιο για την εξέλιξη των επιφανειών ελέγχου.

Συμπέρασμα

Από τα εύθραυστα καλώδια που προβάλλουν τις πτέρυγες των Ράιτ στις επιφάνειες ακριβείας στα σύγχρονα πίδακα, ο πλευρικός έλεγχος έχει έρθει πολύς καιρός μέσα σε έναν αιώνα. Οι πρώτοι πρωτοπόροι ⁇ Esnault-Pelterie, Curtiss, Farman, και άλλοι ⁇ αξιοπιστούν όχι μόνο για την εφεύρεση μιας συσκευής αλλά για την επιμονή μέσω νομικών μαχών, δομικών αποτυχιών και των εγγενών κινδύνων της πτήσης. Η δουλειά τους έθεσε τα θεμέλια για κάθε banked στροφή και συντονισμένη ρολό που οι πιλότοι τώρα λαμβάνουν ως δεδομένο. Σήμερα, κάθε φορά που ένα επιβατικό αεροσκάφος στρέφεται ομαλά προς τον προορισμό του, είναι το άμεσο αποτέλεσμα των πρώιμων πειραμάτων με το αιλερόν ⁇ μικρών συνδεδεμένων πάνελ που άλλαξαν τον κόσμο.