De airbrakes sunt controlul de zbor al unei aeronave pentru creșterea trageți pentru a reduce viteza , în special în timpul o coborâre rapidă și după aterizare . Pe planor (și naveta spațială ), acestea vă permit, de asemenea, să controlați unghiul de apropiere , deoarece nu există accelerație.
Frânele de aer de pe aripă modifică fluxul de aer din jurul său, afectând astfel distribuția ascensorului aeronavei:
În cursele cu motor , acest sistem poate fi găsit pe câteva mașini precum Mercedes SLR , Bugatti Veyron , McLaren F1 sau chiar McLaren MP4-12C .
Acest tip de frânare se găsește în special pe avioanele de luptă. Eurofighter Typhoon , The Super-Etendard sau F-15 Eagle sunt echipate cu ea.
Aterizare Eurofighter Typhoon , frână de aer eliberată
F-15 STOL / MTD (versiune experimentală produsă de NASA) văzut de sus, frână de aer eliberată
Frânele cu viteză de coadă sunt adesea amplasate pe fuzelaj, în jurul duzei pentru avioanele de luptă sau în jurul unității de alimentare auxiliare pentru avioanele de linie. Poziția acestor frâne de viteză limitează perturbările din fluxul de aer din jurul aeronavei. Acestea sunt utilizate în special pe BAe 146 , Fokker F70 sau Blackburn Buccaneer .
Pe Buccaneer, amplasarea lor a făcut posibilă menținerea unei turații mari a motorului, necesară pentru alimentarea sistemului de suflare a clapetei prezent în aripile aeronavei, care a crescut ridicarea creată în special în timpul mișcărilor la viteză mică. Turația motorului fiind atunci încă mare, au produs o tracțiune semnificativă, care nu a făcut posibilă menținerea unei turații mici. Acest lucru explică de ce frânele cu aer au fost plasate în fluxul turboreactoarelor: pentru a le devia și a reduce împingerea produsă.
Frâne cu aer pe conul cozii unui BAe 146-300 .
Frână de aer pe un Buccaneer .
Ele sunt situate pe suprafața superioară, dar uneori și sub suprafața inferioară a aripii. Sunt cele mai frecvente. Ele sunt adesea găurite pentru a maximiza rezistența. Pe avioanele, acestea sunt adesea spoilere , care oferă, de asemenea, o funcție de deformare diferențială.
Frânele de aer de pe aripă modifică fluxul de aer din jurul său, afectând astfel distribuția ascensorului aeronavei:
Frânele aeriene ale C-160 Transall
Frâne cu efect dublu pe un Letov LF-107 Luňák
A fost angajat de la naveta spațială la planor. Acest sistem de frânare permite o decelerare foarte bruscă datorită suprafeței mari desfășurate. Prin urmare, a fost utilizat în principal pentru avioane de luptă (printre altele Mirage IV , Typhoon F2 ), care trebuie să aterizeze la viteze deosebit de mari pe piste uneori destul de scurte. Navetele spațiale au folosit, de asemenea, acest tip de frânare atunci când au aterizat.
Dintre avioanele echipate, putem cita Caravelle sau versiunile de testare ale Concorde . Ulterior, apariția inversoarelor de tracțiune și progresul realizat pe frânele roților a făcut treptat să dispară parașutele din coadă, care erau prea restrictive pentru a fi utilizate.
Parașuta de frânare a unui Typhoon F2 Fighter
Parașuta de frânare a unui Caravelle
Naveta spațială Atlantis aterizând
Un planor Schirm H301 cu parașuta sa de coadă pentru aterizare
Trenul de aterizare oferă o suprafață care generează o rezistență semnificativă. Ieșirea acestuia determină, prin urmare, o pierdere de viteză care poate fi exploatată de pilot pentru a-și regla unghiul de apropiere.
Un avion zboară datorită unei depresiuni care se formează pe suprafața superioară a aripii (vezi aerodinamica ). Această depresiune generează o forță aerodinamică care poate fi împărțită în două componente:
Frânele de aer acționează în principal asupra tracțiunii și au o acțiune slabă sau chiar nulă asupra ascensorului.
O frână de aer este o placă orientată oblic sau perpendicular pe flux. Aceasta are ca rezultat o creștere a presiunii pe o parte a plăcii, dar nu și pe cealaltă (pe această parte, presiunea va tinde chiar să scadă, firele de fluid fiind desprinse de perete). Această presiune se traduce printr-o forță aerodinamică asupra avionului, a cărei componentă principală va avea același sens ca și tracțiunea.
Să presupunem că avionul este în echilibru, adică fără accelerație. Această situație corespunde unei urcări sau coborâri cu viteză constantă sau zborului nivelat. Aeronava este supusă la două forțe echilibrate:
Observați unghiul realizat de debitul relativ față de sol.
Știind acest lucru , legea lui Newton ne oferă, prin urmare, o proiecție în funcție de direcția aerului relativ: unde depinde doar de viteză și coeficientul de tracțiune .
Cazul unei modificări a ratei de coborâreSă ne plasăm în situația în care pilotul dorește să-și modifice altitudinea fără a-și modifica viteza (cazul abordării). Să presupunem că accelerația este la maxim redus ( ). Ecuația de echilibru este rescrisă:
unde este constant.
Dacă pilotul își mărește rata de coborâre, acesta crește . Pentru a rămâne în echilibru, coeficientul de rezistență trebuie, prin urmare, să crească, ceea ce se realizează prin eliberarea frânelor cu aer.
Caz de schimbare a vitezeiSă ne plasăm în situația în care pilotul vrea să-și încetinească avionul fără să-și modifice altitudinea. Apoi avem constantă, ceea ce face posibilă rescrierea ecuației cu o constantă :
.
Dacă scade, pilotul trebuie să-și extindă parțial frânele de viteză pentru a crește și a rămâne în echilibru. În schimb, dacă dorește să crească viteza, trebuie să le retragă.
Polar Eiffel arată lagărul potrivit tragere. La eliberarea frânelor rapide, tragerea crește brusc. Prin urmare, curba suferă o singură traducere spre dreapta. La unele modele, această creștere mare a tracțiunii este însoțită de o ușoară scădere a ridicării.
Netezimea este panta de coborâre a permite aeronavei să acopere cea mai mare distanță în raport cu solul de la o anumită altitudine. Pe polarul lui Eiffel, este tangenta la curbă, a pantei în creștere, care trece prin origine. Prin urmare, finețea scade atunci când frânele de aer sunt extinse, deoarece polarul este tradus la dreapta.
Găsim fenomenul fizic folosit de pilot: prin extinderea frânelor de viteză, tragerea crește, prin urmare el parcurge distanță mai mică pentru aceeași altitudine cu frânele de viteză extinse. În cazul unui planor, acest principiu permite pilotului să-și gestioneze altitudinea înainte de aterizare.
Tehnicile utilizate variază în funcție de dispozitiv, criteriul dominant fiind solicitările pe care structura va trebui să le reziste.
Ieșirea frânelor de viteză mărește foarte mult tragerea (înmulțirea cu 8 la 10 pe un planor). Această creștere violentă a forței se reflectă asupra structurii prin:
Eforturile la care trebuie să reziste structura sunt încadrate de standarde. Pentru planori, JAR 22 afirmă că:
Materialul utilizat pentru frânele de viteză este adesea același ca și pentru restul structurii. Trebuie să fie atât luminos, cât și rezistent la impact. Găsim structuri de tip fagure , metalice ...
Există în principal două sisteme de acționare pentru frâne cu aer: sisteme de tuburi și legături pentru avioane mici și planoare, sau sisteme electro-hidraulice pentru avioane de luptă și avioane comerciale.
Sisteme de legăturăFrânele de viteză sunt extinse sau retrase de forța musculară a pilotului. Joystick-ul din cabină este adesea o tijă, conectată la o tijă, care transmite mișcarea de-a lungul fuselajului prin cablu sau tub. În funcție de tipul de frână de aer montat pe aeronavă (lamă simplă, lamă dublă etc.), mișcarea este apoi transformată în aripă pentru a permite o ieșire legată direct de pârghia cabinei.
Sistem electrohidraulicÎn acest caz, circuitul de comandă este electric, iar circuitul de alimentare hidraulic. Joystick-ul, în cabină, trimite informații către computerul avionului. Acest lucru îl poate compara cu alte câteva date, cum ar fi turația, altitudinea sau turația motorului. Apoi trimite instrucțiunile către circuitul hidraulic pentru a injecta sau extrage cantitatea de ulei necesară pentru a asigura poziția corectă a cilindrului de ieșire, care este conectat printr-un sistem de bielă la frânele cu aer.