导言

横向控制—— 驾驶飞机的能力—— 是飞行的三个基本轴线之一, 与投射和射箭并列。 如果没有可靠的方法使机翼左右倾斜,飞机的转向就最笨拙,最坏时最坏时最危险。早期的航空先驱们在取得动力飞行后几乎立即认识到这一挑战。 他们对精确的滚转控制的追求导致了航空学的一个最间接的创新: 电动。 这种小的地表连接在每个机翼的后缘上,使飞机的机动性变得可协调地转弯和快速滚转。 理解飞翔飞机的历史和发展不仅揭示了技术演变,而且揭示了激烈竞争、发明思维和逐渐完善最终使航空更安全和更实用的想法的故事。

爱丽龙的起源

专门用来卷动的单独控制表面的概念并没有完全形成,它从早期的方法中演化出来,其中最著名的是翼翼摆动。 莱特兄弟1903年的飞翔者使用翼翼摆动来实现横向控制。 通过电缆扭动翼翼,莱特夫妇可以增加一侧的升力,减少另一侧的升力,启动滚动。 翼翼摆动奏效,但给翼翼结构造成了严重压力,限制了飞机的强度和速度。 此外,它也不可能轻易适应更僵硬、更能控制后期航空的翼翼设计。

早期理论基础

早在莱特人之前,发明家就已经考虑过一个翼翼的叶片。 1868年,英国工程师马修·P·W·布尔顿(Matthew P. W. Boulton)获得了旨在控制卷的“翼翼”专利。 然而,当时还没有实用的飞机,而布尔顿的概念仍然是理论性的。 同样,法国发明家阿尔丰斯·佩诺德(Alphonse Pénaud)在1871年绘制了一架单机模型,并配有单独的舵和一种横向控制表面。 这些早期的想法表明,精确的卷控的必要性在动力飞行之前几十年就已经得到承认。

艾莱龙发展先锋队

由翼翼向AILINS的转变在动力航空的第一个十年中迅速发生。 两位关键人物 — — 法国的罗伯特·埃斯诺-佩尔泰里和美国的格伦·柯蒂斯 — — 站在了艾勒龙最有影响力的早期采纳者和开发者的地位。

罗伯特·埃斯诺-佩尔捷里

法国飞机设计师埃斯诺-佩尔泰里于1904年建造了他的第一架滑翔机,1906年建造了第一架动力飞机。他很快对翼翼旋转感到不满,发现其结构薄弱,难以控制。1907年,他在他的机翼单机上引入了Ailerons-小板,挂在机翼的后缘上并独立操作。 埃斯诺-佩尔泰里公司的机翼不仅仅是改进,而是故意背离了赖特斯的方法。他声称,艾勒龙提供了更光滑、更强大的卷轴控制,而没有扭曲机翼结构。 他的机翼翼旋转性很强,并证明了这个概念的可行性。

格伦·柯蒂斯

格伦·柯蒂斯在大西洋两岸以不同的方式尝试横向控制。他的1908年6月的Bug,为美国科学奖杯设计的双飞飞机,在两翼之间使用了小襟翼——称为“飞机间轴线”——而不是紧接的后缘表面。这些都遵循了同样的原则,但安装在翼线上。 到1911年,柯蒂斯在他的流行的柯蒂斯模型D上转向了常规的后缘轴线。 他的飞机被广泛出售并用于飞行训练,使一代飞行员暴露在Ailerons的好处之下。柯蒂斯还就横向控制专利与莱特兄弟进行了一场长期的法律战,这场冲突拖延了标准化,但最终以第一次世界大战期间的行业交叉许可协议而告终。

其他早期贡献者

虽然埃斯诺-佩尔特里和柯蒂斯是最著名的,但其他几个航空家也为爱雷龙的发展做出了贡献. 法国航空家亨利·法尔曼在1909年将爱雷龙装在他的法尔曼三世双飞机上,改善了转弯时的滚转反应. 阿尔贝托·桑托斯-杜蒙在他的德莫瓦莱单飞机上试验了小的支链表面. 英国皇家飞机工厂也为早期军用飞机研制了爱雷龙. 到1912年,大多数新的飞机设计都加入了爱雷龙而不是翼式的摇摆,这标志着莱特斯最初的航线的结束.

艾利龙对翼战平辩论

为何苍蝇最终获胜? 争论并非纯粹技术性的,而是涉及专利、民族自豪感和飞机性能。 翼翼摇摆有一个优势:它可以顺利地融入翼翼结构,而无需增加外部的链条或拖曳。 然而,随着飞机速度的提高和翼翼的僵化,摆摆摆变得不切实际。 飞摆需要灵活的翼翼,这限制了结构效率。 相比之下,苍蝇可以设计为单独的强板,不会损害翼翼的主要结构。 它们也允许有差别的行动 — — 使一个苍蝇向上比另一个更低 — — 减少了反向的叶子,即滚式飞机向相反方向挥动其鼻子的倾向。 这种空气动力学改进使苍蝇不仅是一个替代方案,而且是一个优优异的解决方案。

莱特夫妇和柯蒂斯的法律斗争以莱特夫妇通过任何扭扭或弯曲翅膀的方式来覆盖横向控制的广泛专利为中心。 法院起初支持莱特家族的垄断,但第一次世界大战的爆发迫使美国政府创建了专利池,打破了僵局,允许制造商自由使用爱雷龙。 到1918年,爱雷龙几乎成为了所有战斗机的标准。

AILERON设计的演变

爱乐器一旦成为规范,工程师们就不断完善它们的形状,布置和机制。 1920年代和1930年代出现了两个值得注意的创新:Frise爱乐器和差分爱乐器。

爆发的爱力龙

由英国工程师莱斯利·G·弗里斯(Leslie G. Frise)在20世纪30年代初发明,Frise alilon的设计采用了不对称的轴线,将上升的AIleron的领先边缘投射到气流中,这在向下移动的翼上产生拖曳,抵消了不良的 ⁇ . Frise alilons在包括Supermarine Spitfire在内的许多飞机上变得流行,今天仍然在一些轻型飞机上使用.

差异化的AILONs( 差异化的AILONs)

差别式的AIlerons向上移动比向下移动的距离更大。 因为向下移动的AIleron产生更多的拖曳,限制其旅行会减少不利的 ⁇ 。 这个简单的机械技巧在20世纪30年代被广泛采用,在现代通用航空飞机上仍然很常见。 它使设计者可以在不增加复杂性的情况下实现更好的卷轴协调。

对飞机设计和安全的影响

采用有革命意义的飞机设计,其方式有几方面。 首先,它允许增加机翼装载和增强结构。翼不再需要灵活地进行曲折;它们可以用金属和罐头建造,从而导致更快、更重的飞机。 其次,AIleron提高了低速控制权限,使起飞和着陆更安全。 第三,它们允许了气动操作,而机翼的曲折是不可能做到的。 进行持续卷式和精确的弯曲的能力成为了军事航空以及后来的商用运输的一项要求。

今天,“阿雷龙”仍然是关键的飞行控制,往往与破坏者或先进设计上的飞船相结合,它们的历史证明了一个简单的系链式飞盘是如何改变整个工业的——由少数坚定的先驱者通过试验和错误发展起来的——为了进一步阅读“阿雷龙操作的技术细节,美国航天局阿姆斯特朗飞行研究中心[]提供了控制表面的出色概览。“斯密森国家航空航天博物馆[详细介绍了专利战争。此外,“飞行委员会元年”[还载有一份关于控制表面演变的全面论文。

结论

早期的先驱者—艾斯诺-彼得里、柯蒂斯、法曼等人 — — 不仅对发明一种装置,而且对通过法律斗争、结构失败和内在飞行风险的坚持,都怀有期待。 他们的工作为现在飞行员们认为理所当然的每一个弯曲和协调的卷轴奠定了基础。 今天,每一次客机顺利转向目的地,都是早期的小型轴板实验的直接结果。