Stabilator

A stabilator is a fully movable aircraft horizontal stabilizer. It combines the functions of both the fixed stabilizer and the movable elevator, providing longitudinal stability, pitch control, and appropriate stick force.^[1] Apart from reduced drag, particularly at high Mach numbers,^[2] it is a useful device for changing the aircraft balance within wide limits, and for reducing stick forces.^[3]

The term "stabilator" is a portmanteau of stabilizer and elevator. It is also known as an all-moving tailplane (British English), all-movable tail(plane), all-moving stabilizer, all-flying tail (American English), all-flying horizontal tail, full-flying stabilizer, and slab tailplane.^[2]

Because it involves a moving balanced surface, a stabilator can allow the pilot to generate a given pitching moment with a lower control force. Due to the high forces involved in tail balancing loads, stabilators are designed to pivot about their aerodynamic center (near the tail's mean quarter-chord). This is the point at which the pitching moment is constant regardless of the angle of attack, and thus any movement of the stabilator can be made without added pilot effort. However, to be certified by the appropriate regulatory agency, an airplane must show an increasing resistance to an increasing pilot input (movement). To provide this resistance, stabilators on small aircraft contain an anti-servo tab (usually acting also as a trim tab) that deflects in the same direction as the stabilator,^[4] thus providing an aerodynamic force resisting the pilot's input. General aviation aircraft with stabilators include the Piper Cherokee^[2] and the Cessna 177. The Glaser-Dirks DG-100 glider initially used a stabilator without an anti-servo tab to increase resistance: as a result, the pitch movement of the glider is very sensitive. Later models used a conventional stabilizer and elevator.

تم استخدام أسطح الذيل المتحركة بالكامل في العديد من الطائرات الرائدة، كما حلقت بها الطائرات أحادية السطح الشهيرة من طراز مورين - سولنييه جي وإتش وإل من فرنسا، بالإضافة إلى طائرات فوكر إينديكر أحادية السطح المبكرة ومقاتلات هالبرشتات دي.2 ثنائية السطح من ألمانيا، على الرغم من أن ذلك كان على حساب الاستقرار : لم يكن من الممكن قيادة أي من هذه الطائرات بدون استخدام اليدين، باستثناء طائرات هالبرشتات ثنائية السطح.

تم تطوير المثبتات لتحقيق تحكم كافٍ في الميل أثناء الطيران الأسرع من الصوت، وهي شبه عالمية في الطائرات القتالية العسكرية الحديثة . ^{[ 2 ]}

صُمم مشروع مايلز إم.52 البريطاني الأسرع من الصوت، الذي طُور خلال الحرب، بمثبتات أفقية. ورغم أن التصميم لم يُجرَّب إلا كنموذج مصغر، فقد تم اختبار ذيله المتحرك بالكامل على متن طائرة مايلز فالكون . ^{[ 5 ]} أما مشروع بيل إكس-1 الأمريكي الأسرع من الصوت ، فقد استخدم مثبتًا أفقيًا ومصاعد قابلة للتعديل بشكل منفصل، مما يسمح بالحركة كسطح واحد أو بانحراف المصعد عند ضبط مستوى الذيل بشكل ثابت. ^{[ 6 ]}

دخلت طائرة بوينغ بي-47 ستراتوجيت الخدمة عام 1951، وكانت أول قاذفة قنابل نفاثة في العالم مصممة خصيصاً لتضمين مثبتاً أفقياً من قطعة واحدة. وقد تم النظر في استخدام مثبت أفقي لطائرة بوينغ بي-52 ستراتوفورتريس، ولكن تم رفض الفكرة بسبب عدم موثوقية الأنظمة الهيدروليكية في ذلك الوقت. ^{[ 2 ]}

تم تقديم طائرة نورث أمريكان إف-86 سابر ، وهي أول طائرة تابعة لسلاح الجو الأمريكي يمكنها أن تتجاوز سرعة الصوت (على الرغم من الغوص الضحل)، بمثبت أفقي تقليدي مزود بمصاعد، والذي تم استبداله في النهاية بمثبت.

عندما تتحرك المثبتات بشكل تفاضلي لأداء وظيفة التحكم في الدوران التي تقوم بها الجنيحات ، كما هو الحال في العديد من الطائرات المقاتلة الحديثة ، تُعرف باسم "الجنيحات الدوارة " أو "الذيول الدوارة" . ويمكن أيضًا تركيب سطح "الكانارد" ، الذي يشبه المثبت ولكنه لا يُثبت الطائرة مثل سطح الذيل، ^{[ 7 ]} أمام الجناح الرئيسي في تكوين "الكانارد" ( كورتيس-رايت إكس بي-55 أسيندر ).

تُعاني المثبتات الأفقية في الطائرات العسكرية من نفس مشكلة خفة قوى التحكم (مما يؤدي إلى فرط التحكم) الموجودة في طائرات الطيران العام. وعلى عكس الطائرات الخفيفة، لا تُزود الطائرات الأسرع من الصوت بألواح مضادة للتحكم المؤازر، والتي من شأنها أن تُضيف مقاومة هواء غير مقبولة. في الطائرات المقاتلة النفاثة القديمة، كانت قوة المقاومة تُولّد داخل نظام التحكم، إما بواسطة نوابض أو قوة هيدروليكية مقاومة، بدلاً من لوح مضاد للتحكم المؤازر خارجي. على سبيل المثال، استخدمت طائرة نورث أمريكان إف-100 سوبر سيبر تروسًا ونابضًا متغير الصلابة مُتصلًا بعصا التحكم لتوفير مقاومة مقبولة لإدخال الطيار. ^{[ 8 ]} في الطائرات المقاتلة الحديثة، تتم معالجة مدخلات التحكم بواسطة أجهزة الكمبيوتر (" التحكم الإلكتروني ")، ولا يوجد اتصال مباشر بين عصا التحكم الخاصة بالطيار والمثبت الأفقي.

تستخدم معظم الطائرات الحديثة مثبتًا أفقيًا قابلًا للتعديل ووحدة تحكم منفصلة في المصعد، بدلًا من المثبت الأفقي. يُعدّل المثبت الأفقي المتحرك للحفاظ على محور الميل في وضعية التوازن أثناء الطيران مع تغير السرعة، أو مع استهلاك الوقود وتحرك مركز الثقل . تُجرى هذه التعديلات بواسطة الطيار الآلي عند تفعيله، أو بواسطة الطيار البشري إذا كانت الطائرة تُقاد يدويًا. المثبتات القابلة للتعديل تختلف عن المثبتات الأفقية: فالمثبت الأفقي يُتحكم به بواسطة عصا التحكم، بينما يُتحكم بالمثبت القابل للتعديل بواسطة نظام التوازن.

في طائرة بوينغ 737 ، يتم تشغيل نظام ضبط المثبت القابل للتعديل بواسطة برغي كهربائي . ^{[ 9 ]}

ومن الأمثلة على الطائرات التجارية المزودة بمثبت حقيقي يستخدم للتحكم في الطيران طائرة لوكهيد إل-1011 .

• كانارد
• فهرس مقالات الطيران

• المثبتات (ناسا) – تتضمن تطبيق جافا