+7 (495) 720-06-54
Пн-пт: с 9:00 до 21:00, сб-вс: 10:00-18:00
Мы принимаем он-лайн заказы 24 часа*
 

Крыло самолета конструкция: Конструкция крыла самолета: профиль, строение, размах

0

Конструкция крыла самолета: профиль, строение, размах

Из многочисленных средств передвижения именно самолет является самым быстрым, удобным и безопасным. Каждый современный человек видел авиалайнер, но не все понимают, как именно работает механизм. В этой статье мы подробно рассмотрим строение крыла самолета.

Конструкция авиалайнера состоит из следующих основных элементов:

  • крыла;
  • оперения хвостовой части;
  • устройства для взлета и посадки;
  • фюзеляжа;
  • двигателей.

Поскольку в рамках одной статьи невозможно детально рассмотреть каждый элемент конструкции, далее мы сфокусируем внимание исключительно на крыльях.

Подробнее о конструкции

Одним из основных «органов» воздушного транспорта являются крылья, без которых самолет даже не сможет оторваться от земли. Конструкция крыла самолета состоит из правой и левой консоли, основное предназначение данного узла – создать необходимую подъемную силу для авиалайнера.

Здесь расположена механизация для взлета и посадки, которая в несколько раз улучшает следующие характеристики:

  • разгон авиалайнера;
  • скорость разбега;
  • скорость взлета и посадки.

Также тут располагаются топливные баки, а на военных машинах предусмотрены место для перевозки военного снаряжения.

От чего зависят летные качества авиатранспорта?

Размах и форма крыла самолета влияют на летные качества. Размах крыла самолета определяется длиной между прямым крылом и концевой точкой данного элемента.

Профиль крыла самолета – это сечение по плоскости, которое замеряется перпендикулярно размаху. В зависимости от предназначения авиалайнера его профиль крыла может меняться, и именно этот момент является основным, ведь с его помощью формируется сам летательный аппарат. То есть профиль крыла самолета влияет на назначение авиатранспорта и скорость его передвижения. Например:

  • профиль с острой передней кромкой предназначается для скоростных авиалайнеров МИГ-25;
  • высотный самолет МИГ-31 обладает аналогичным профилем;
  • более толстый профиль с передней закругленной кромкой предназначается для авиатранспорта, предназначенного для транспортировки пассажиров.

Существует несколько вариантов профилей, однако их форма исполнения всегда одинаковая. Данный элемент представляется в виде капли различной толщины.

Создавая профиль для любого летательного аппарата, производители сперва проводят точные расчеты, основанные на аэродинамике. Подготовленный образец проверяется в специальной аэродинамической трубе, и если технические характеристики подойдут для полетных условий, профиль устанавливается на летательный аппарат. Разработкой аэродинамических профилей занимались ученые с начала развития авиации, процесс разработки не прекращается и в настоящее время.

Крыло самолета «Москито»

Принцип работы

При помощи крыла летательный аппарат удерживается в небе. Многие ошибочно считают, что авиатранспорт обладает двумя крыльями

, на самом деле у него имеется всего один элемент, и две плоскости, которые расположены на правой и левой сторонах.

То, как работает крыло самолета, доступно объяснили журналисты телеканала «Россия 2». Рекомендуем ознакомиться с коротким и познавательным видео, на котором принцип работы крыла самолета изложен доступным языком.

Согласно закону Бернулли, чем выше поток частиц или жидкости, тем меньше будет наблюдаться внутреннее давление воздушного потока. Именно по этому закону создается профиль крыла, то есть поток частиц или жидкости, соприкасаясь с поверхностью профилей, равномерно распределятся по всем частям элемента.

В хвостовой зоне частицы также не должны соединяться, чтобы не образовался вакуум, поэтому верхняя часть элемента обладает большей кривизной. Именно такое строение позволяет создать меньшее давление на верхней части элемента, что и требуется для создания

подъемной силы.

Сила подъема крыла может завесить и от «угловой атаки». Для ее замера используется длина хорды крыла и скорость встречного потока воздушных масс. Чем больше будет показатель «угловой атаки», тем будет больше сила подъема крыла. Поток воздушных масс может быть как ламинарным, так и турбулентным:

  1. Гладкий поток без вихрей называется ламинарным, с его помощью создается подъемная сила.
  2. При турбулентном потоке, который создается при помощи вихрей, равномерно распределить давление не получится, соответственно, и подъемную силу создать не удастся.

Чтобы воздушный транспорт имел нужный скоростной диапазон, мог осуществлять безопасную посадку и взлет, максимально разгонялся, существует специальный механизм управления крыла, в который входят следующие элементы:

  • закрылки и предкрылки;
  • интерцепторы;
  • щитки для посадки.

Закрылки устанавливаются в задней части, являются основными компонентами в механизме управления самолета. Они уменьшают скорость, предоставляют авиатранспорту необходимую силу для подъема в воздух. Предкрылки не допускают возникновения слишком большой «угловой атаки», элементы расположены в носовой части. Интерцепторы расположены вверху крыла, помогают снизить подъемную силу когда это необходимо.

Законцовка

Данная часть крыла самолета помогает увеличить размах крыла, в несколько раз снижает сопротивление, которое образуется воздушным потоком, а также увеличивает подъемную силу. Кроме этого, законцовка крыла самолета помогает увеличить длину, практически не изменив при этом его размах. При использовании законцовки расход топлива у самолетов сокращается в несколько раз, а у планеров увеличивается дальность пути. Чаще всего используются гребневые законцовки, который помогают экономнее использовать топливо, легче набирать высоту, уменьшить длину разбега перед взлетом.

Кроме этого, элемент крыла самолета гребневого типа в несколько раз уменьшает индукционное сопротивление. Сегодня они чаще всего применяются на Боингах-767, -777, -747-8, а в ближайшее время планируется установка на Боингах-787.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Механизация крыла самолета конструкция и назначение

Из многочисленных средств передвижения именно самолет является самым быстрым, удобным и безопасным. Каждый современный человек видел авиалайнер, но не все понимают, как именно работает механизм. В этой статье мы подробно рассмотрим строение крыла самолета.

Конструкция авиалайнера состоит из следующих основных элементов:

  • крыла;
  • оперения хвостовой части;
  • устройства для взлета и посадки;
  • фюзеляжа;
  • двигателей.

Поскольку в рамках одной статьи невозможно детально рассмотреть каждый элемент конструкции, далее мы сфокусируем внимание исключительно на крыльях.

Механизация крыла

Основные части механизации крыла
Основная статья: Механизация крыла

  • 1 — законцовка крыла
  • 2, 3 — корневые элероны
  • 4 — обтекатели механизма привода закрылков
  • 5, 6 — предкрылки
  • 7 — корневой (или внутренний) трёхщелевой закрылок
  • 8 — внешний трёхщелевой закрылок
  • 9 — интерцептор
  • 10 — интерцептор/спойлер

Складывающееся крыло

Сложенная правая консоль крыла Як-38

К конструкции со складывающимся крылом прибегают в том случае, когда хотят уменьшить габариты при стоянке воздушного судна. Наиболее часто такое применение встречается в палубной авиации (Су-33, Як-38, F-18, Bell V-22 Osprey), но и рассматривается иногда для пассажирских ВС (КР-860).

См. также:

Содержание

  • 1 Геометрические характеристики крыла
  • 2 Части крыла самолёта
  • 3 Принцип действия
  • 4 Расположение крыла
  • 5 Форма крыла 5.1 Прямое крыло
  • 5.2 Стреловидное крыло 5.2.1 Крыло с наплывом (оживальное)
  • 5.3 Обратной стреловидности
  • 5.4 Треугольное крыло
  • 5.5 Трапециевидное крыло
  • 5.6 Эллиптическое крыло
  • 5.7 Крыло арочного типа
  • 5.8 Толщина крыла
  • 6 Сверхкритическое крыло
  • 7 Механизация крыла
  • 7.2 Складывающееся крыло
  • 8 Конструктивно-силовые схемы крыла
      8.1 Ферменное крыло
  • 8.2 Лонжеронное крыло
  • 8.3 Кессонное крыло
  • 9 История исследования
  • 10 См. также
  • 11 Примечания
  • 12 Литература
  • Предназначение механизации

    Применяя такие крылья, удалось достичь сильного увеличения значения подъемной силы аппарата. Значительное увеличение этого показателя привело к тому, что сильно уменьшился пробег самолета при посадке по полосе, а также уменьшилась скорость, с которой он приземляется или взлетает. Назначение механизации крыла также в том, что она улучшила устойчивость и повысила управляемость такой большой авиамашины, как самолет. Это особенно стало заметно, когда летательный аппарат набирает высокий угол атаки. К тому же стоит сказать, что существенное снижение скорости посадки и взлета не только увеличило безопасность выполнения этих операций, но и позволило сократить затраты на строительство взлетных полос, так как появилась возможность их сокращения по длине.

    Крутка

    В главе про удлинение крыла показано, что даже у прямого плоского крыла условия обтекания профиля по размаху меняются, в т.ч. из-за концевого вихреобразования. Чтобы снизить его отрицательные последствия, надо установить профиль у концевого сечения под меньшим углом атаки, чем у корневого, – т.е. применить отрицательную крутку крыла. Геометрическая крутка оптимальна только на одной расчетной скорости полета. Чтобы расширить диапазон оптимизации применяют аэродинамическую крутку крыла, – ставят на конце менее несущий профиль. Он обладает меньшей кривизной, и его поляра проходит ниже поляры корневого профиля. В случае хорошего согласования поляр можно сделать крыло, обладающее более широким диапазоном скоростей высокого аэродинамического качества, чем при геометрической крутке. Однако такой способ сложнее в проектировании.

    Помимо повышения аэродинамического качества крыла, крутки применяют и для других целей. В главе про стреловидность уже приводился пример использования крутки для обеспечения продольной устойчивости бесхвостки.

    Крутка крыльев широко применяется у свободнолетающих моделей для разных целей. В классе F1 модель должна летать кругами. Чтобы получить круги без скольжения, применяют разные углы установки консолей, – это тоже крутка. Иногда, у моделей F1В применяют положительную крутку на ушках крыла. Проигрывая по качеству, такое крыло обладает свойством самоцентрирования в термическом потоке. Летая на субкритических углах атаки, при попадании ушка в находящийся сбоку от траектории полета восходящий поток, обтекание выходит на закритический угол и срывается.

    Появляется одновременно момент по крену и по курсу, «доворачивающий» модель в поток. Какая крутка крыла свободнолетающей модели, положительная или отрицательная, оптимальна, зависит в основном от тактики спортсмена.

    Крутка крыла приводит к ассиметрии аэродинамики самолета. Тем не менее, есть пример использования аэродинамической крутки на пилотажке. Это модель «Funtana» известного теперь и в Москве Себастьяна Сильвестри:

    На этой модели он применил значительное сужение крыла при постоянной вдоль размаха строительной высоте лонжерона. В результате относительная толщина профиля на конце крыла в разы больше, чем у корня. Такая аэродинамическая крутка не нарушает симметрии самолета. Ее достоинство в том, что срыв обтекания при больших углах атаки на концах крыла происходит гораздо позже, чем у корневого сечения. Это позволяет сохранить эффективность управления по крену уже при начавшемся у корня крыла срыве обтекания, – очень полезно для чистого исполнения таких фигур 3D пилотажа как «лифт».

    Механизмы передней кромки крыла

    В качестве механизмов передней кромки крыла используются предкрылки и отклоняемые носки крыла.

    Предкрылки наиболее сложные по конструкции устройства. Они представляют собой выдвижные механизмы аэродинамического профиля, установленные в передней части крыла. Их назначение улучшать летные возможности самолета на малых скоростях. При взлете их применение увеличивает угол набора высоты, что увеличивает крутизну взлета самолета и его быстрый выход на заданную высоту полета.


    Обычный щелевой предкрылок в выпущенном состоянии

    После выдвижения предкрылков вперед и вниз, образуется зазор, который, как и в случае с закрылками, открывает проход для набегающего потока воздуха с нижней кромки крыла к верхней его поверхности, что предотвращает срыв потока и повышает устойчивость полета самолета. Конструкция механизмов предкрылков обладает большой массой.

    К основным недостаткам предкрылков следует отнести то, что в полете их деформация отличается от деформации основного крыла, что ухудшает аэродинамическое качество крыла в целом.

    К разновидностям предкрылков относятся Щитки Крюгера, выполненные в виде отклоняющихся вперед и вниз плоскостей. Их применяют вместе с предкрылками на стреловидных крыльях. Они могут использоваться только до определенного угла подъема самолета. При его превышении происходит потеря управляемости.

    Отклоняемые носки крыла. Применяются на самолетах с тонким крылом, где невозможно разместить механизмы предкрылков. Назначение их такое же, как и предыдущих механизмов – понизить вероятность потери управления при малых скоростях полета самолета и увеличить подъемную силу крыла.

    К средствам механизации относятся также устройства, уменьшающие подъемную силу (тормозные щитки) и интерцепторы. Конструктивно они представляют собой профилированные плоскости. Располагаются в верхней части крыла перед закрылками. Если самолету нужно снизить скорость, они поднимаются вверх, и создают дополнительное сопротивление.

    В убранном положении они спрятаны в крыло. Тормозные щитки отклоняются вверх синхронно, а интерцепторы используются в качестве органов управления креном самолета, поэтому они отклоняются только с той стороны крыла, в сторону которой направлен крен. Для повышения управляемости интерцепторы располагаются как можно дальше от оси самолета.


    Механизация Боинг-747. Трехщелевые закрылки Фаулера, предкрылки Крюгера (ближе к фюзеляжу), обычные предкрылки (дальше).

    Конструктивно-силовые схемы крыла

    По конструктивно-силовой схеме крылья делятся на ферменные, лонжеронные, кессонные.

    Ферменное крыло

    Конструкция такого крыла включает пространственную ферму, воспринимающую силовые факторы, нервюры и обшивку, передающую аэродинамическую нагрузку на нервюры. Не следует путать ферменную конструктивно-силовую схему крыла с лонжеронной конструкцией, включающей лонжероны и (или) нервюры ферменной конструкции. В настоящее время крылья ферменной конструкции практически не применяются.

    Лонжеронное крыло

    Лонжероны выделены красным цветом Фрагмент крыла поршневого истребителя Ла-5, вертикально на фото идут нервюры
    Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент.[15] Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов тем, что панели обшивки с стрингерным набором крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолёта с помощью моментных узлов.[16]

    Кессонное крыло

    В кессонном крыле основную нагрузку воспринимают как лонжероны, так и обшивка. В пределе лонжероны вырождаются до стенок, а изгибающий момент полностью воспринимается панелями обшивки. В таком случае конструкцию называют моноблочной

    . Силовые панели включают обшивку и подкрепляющий набор в виде стрингеров или гофра. Подкрепляющий набор служит для обеспечения отсутствия потери устойчивости обшивки от сжатия и работает на растяжение-сжатие вместе с обшивкой. Кессонная конструкция крыла требует наличия центроплана, к которому крепятся консоли крыла. Консоли крыла стыкуются с центропланом при помощи контурного стыка, обеспечивающего передачу силовых факторов по всей ширине панели.

    Механизация крыла самолета

    Крыло самолета — сложная инженерная конструкция, состоящая из множества деталей. Для создания силы, способной поднять самолет в воздух, крылу придается аэродинамическая форма.

    В разрезе классическое крыло напоминает вытянутую каплю с плоской нижней частью. Благодаря такой форме, набегающий во время полета аэроплана воздушный поток, сжимается в нижней поверхности крыла, а в верхней образуется разреженное пространство. Сформировавшиеся при этом силы начинают толкать крыло в сторону разреженного пространства, то есть вверх. Таким образом, создается подъемная сила.

    Но эти условия полета формируются только при достаточной скорости. Поэтому все самолеты (кроме самолетов с вертикальным взлетом) сначала разгоняются. Им нужно набрать определенную скорость, чтобы оторваться от взлетной полосы и начать набор высоты. Это так называемая скорость отрыва. Она для каждого самолета своя, и даже для одного и того же самолета, но с разной взлетной массой, она тоже будет отличаться. И только после набора этой скорости, крыло начинает поддерживать самолет и не дает ему упасть.

    На этапе разгона и набора высоты, для создания большей силы подъема, крыло должно иметь, как можно большую площадь.

    Также большая площадь необходима для снижения и посадки аэроплана. Однако в прямолинейном полете, желательно чтобы площадь крыла была как можно меньше с целью создания наименьшего сопротивления. Все эти противоречивые требования «уживаются» в конструкции крыла при помощи специальных механических устройств.

    Механизация крыла самолета подразделяется на механические устройства, расположенные на задней и передней кромках крыла.

    Основное предназначение этих устройств – управление подъемной силой и сопротивлением самолета, преимущественно когда самолет взлетает или садится. Средства механизации крыла должны отвечать довольно жестким требованиям, и, в первую очередь, к ним относятся слаженность действия механизмов и безотказность их работы. Механизация крыла самолета конструкция и назначение отдельных его составляющих частей представлены ниже.


    Механизация крыла на примере Боинг-737

    Сужение

    Задачи, для решения которых применяют сужение крыла, существенно различаются для самолетов разного назначения. У самолетов с высоким аэродинамическим качеством крыло, как правило, большого удлинения > 8. Для равномерного распределения погонной подъемной силы вдоль размаха консоль должна быть эллиптической в плане. Однако, эллипс нетехнологичен. Применяя трапециевидное крыло с сужением, достигают близкого к эллиптическому крылу распределения подъемной силы вдоль размаха крыла.

    Для парителей сужение крыла влияет и на характер обтекания разных участков крыла. На маленьких скоростях, где весьма критично полетное число Рейнольдса, необходимо помнить, что при сужении 2 число Re корневого и концевого профилей крыла тоже отличается вдвое.

    На крыльях большого удлинения, сужение крыла облегчает построение лонжерона свободно несущего крыла. Из-за сужения, при профиле по размаху равной относительной толщины, в корневой части строительная высота лонжерона получается существенно больше, что способствует оптимизации его конструкции по весу. Все отмеченное важно для неманевренных самолетов (планеры, бомбардировщики, грузо-пассажирские).

    Для маневренных самолетов, класса пилотажки или истребителя, сужение крыла преследует совсем другие цели. У этих самолетов удлинение крыла, как правило, около 5?6 и меньше. В условиях ближнего воздушного боя очень важна высокая угловая скорость по крену и высокое угловое ускорение по крену. Сначала разберем, почему они важны.

    В ближнем бою побеждает самолет, способный двигаться по криволинейным траекториям меньшего радиуса кривизны. Т.е. при равной скорости – с большими перегрузками. Но перегрузки большого значения возможны только в плоскости симметрии крыла. Поэтому для преследования задача упрощается и догоняющий пилот может упреждать движение цели, поскольку все многообразие движений сводится к одной плоскости. Скомпенсировать этот факт возможно только быстрым поворотом самолета по крену (а вместе с ним и упомянутой плоскости). Если у догоняющего самолета скорость и ускорение по крену меньше, он не способен долго продержаться в хвосте для прицельной стрельбы. Соответственно, наоборот, при большей угловой скорости по крену, есть все предпосылки догнать цель и сблизиться для прицельной стрельбы.

    Элероны и интерцепторы

    Кроме тех элементов, что уже были описаны, есть еще те, которые можно отнести к второстепенным. Система механизации крыла включает в себя такие второстепенные детали, как элероны. Работа этих деталей осуществляется дифференциально. Чаще всего используется конструкция такая, что на одном крыле элероны направлены вверх, а на втором они направлены вниз. Кроме них есть еще и такие элементы, как флапероны. По своим характеристикам они схожи с закрылками, отклоняться эти детали могут не только в разные стороны, но и в одну и ту же.

    Дополнительными элементами являются также интерцепторы. Эта деталь является плоской и располагается на поверхности крыла. Отклонение, или скорее подъем, интерцептора осуществляется прямо в поток. Из-за этого происходит увеличение торможения потока, в силу этого увеличивается давление на верхней поверхности. Это приводит к тому, что уменьшается подъемная сила именно данного крыла. Эти элементы крыла иногда еще называют органами для управления подъемной силой самолета.

    Стоит сказать о том, что это довольно краткая характеристика всех элементов конструкции механизации крыла самолета. В действительности там используется намного больше разнообразных мелких деталей, элементов, которые позволяют пилотам полностью контролировать процесс посадки, взлета, самого полета и т. д.

    Резюме

    Крыло самолета постоянно совершенствуется. Создаются новые материалы, более легкие, теплостойкие, с новыми прочностными характеристиками. Они в состоянии будут выдержать нагрузки недоступные «старым» материалам. Конструкторы при разработке этих тяжелых конструкций получили на вооружение компьютерную технику. Все это позволяет создавать совершенно новые модели авиационных крыльев, с новыми, недостижимыми ранее характеристиками. Оснащенные такими крыльями летательные аппараты будут способны летать еще выше и еще быстрее, станут намного маневренней современных машин. Так, развитие крыла будет способствовать развитию авиации в целом.

    Закрылки самолета. Основные виды.

    Закрылки – первая из придуманных разновидностей механизации крыла, они же и наиболее эффективны. Они широко применялись еще до Второй Мировой войны, а на ее протяжении и после их конструкция была доработана и, также, были изобретены новые виды закрылок. Основными характеристиками, которые указывают на то, что это закрылок действительно является им – его расположение и манипуляции, которые с ним происходят. Закрылки всегда находятся на задней кромке крыла и всегда опускаются вниз, и, к тому же, могут выдвигаться назад. При опускании закрылка увеличивается кривизна крыла, при его выдвижении – площадь. А раз подъемная сила крыла прямо пропорциональна его площади и коэффициенту подъемной силы, то если обе величины увеличиваются, закрылок выполняет свою функцию наиболее эффективно. По своему устройству и манипуляциям закрылки делятся на:

    • простые закрылки (самый первый и самый простой вид закрылок)
    • щитовые закрылки
    • щелевые закрылки
    • закрылки Фаулера (наиболее эффективный и наиболее широко применяемый в гражданской авиации вид закрылок)

    Каким образом функционируют все вышеперечисленные закрылки показано на схеме. Простой закрылок, как видно из схемы, просто отклоняемая вниз задняя кромка крыла. Таким образом, кривизна крыла увеличивается, однако область низкого давления над крылом уменьшается, потому простые закрылки менее эффективны, чем щитовые, верхняя кромка которых не отклоняется и область низкого давления не теряет в размерах.

    Щелевой закрылок получил свое название по причине образуемой им щели после отклонения. Эта щель позволяет проходить воздушной струе к области низкого давления и направлена она таким образом, чтобы предотвращать срыв потока (процесс, во время которого величина подъемной силы резко падает), придавая ему дополнительную энергию.

    Закрылок Фоулера выдвигается назад и вниз, чем увеличивает и площадь и кривизну крыла. Как правило, он сконструирован таким образом, чтобы при его выдвижении еще и создавалась щель, или две, или даже три. Соответственно он выполняет свою функцию наиболее эффективно и может давать прирост в подъемной силе до 100%.

    Предкрылки. Основные функции.

    Предкрылки – отклоняемые поверхности на передней кромке крыла. По своему строению и функциям они схожи с закрылками Фаулера – отклоняются вперед и вниз, увеличивая кривизну и немного площадь, образуют щель, для прохода воздушного потока к верхней кромке крыла, чем способствуют увеличению подъемной силы. Предкрылки, просто отклоняемые вниз, которые не создают щели называются отклоняемыми носками и только увеличивают кривизну крыла.

    Спойлеры и их задачи.

    Спойлеры. Перед рассмотрением спойлеров, следует заметить, что при создании дополнительной подъемной силы всеми вышеперечисленными устройствами создается дополнительное лобовое сопротивление, что ведет к понижению скорости. Но это происходит как следствие повышения подъемной силы, в то время как задача спойлеров – конкретно значительное повышение лобового сопротивления и прижимание самолета к земле после касания. Соответственно это единственное устройство механизации крыла, которое находится на верхней его поверхности и отклоняется вверх, чем и создается прижимная сила.

    А зачем же нужно увеличивать подъемную силу? Вообще требуется не столько увеличение подъемной силы, сколько уменьшение скорости самолета, по крайней мере в гражданской авиации. А поскольку эти две величины непосредственно связаны, потому и происходит одно за счет другого.

    Уменьшение скорости необходимо при взлете и посадке для обеспечения большей безопасности и уменьшения длины взлетной полосы. Кроме того, боевым самолетам довольно часто при выполнении того или иного маневра необходимо очень быстро увеличить либо уменьшить подъемную силу, для чего и служит механизация крыла.

    Угловая скорость по крену

    Во время вращения самолета вокруг продольной оси на крыло действует демпфирующий момент, противодействующий вращению. Возникает этот момент из-за разных местных углов атаки консолей крыла. Действительно, скорость набегающего потока векторно складывается с линейной скоростью конца консоли, направленной по касательной в плоскости, перпендикулярной оси самолета. Допустим, самолет вращается по часовой стрелке и в рассматриваемый момент консоли крыла горизонтальны. Правая консоль движется вниз, левая – вверх. Местный угол атаки профиля крыла на конце правой консоли увеличивается и подъемная сила на конце правой консоли растет. На левой консоли местный угол атаки ее конца уменьшается, или даже становится отрицательным – это зависит от соотношения линейной скорости самолета, скорости его вращения и размаха крыла. Из-за разницы местных углов атаки возникает момент по крену, тормозящий вращение самолета. Причем основной вклад в создание этого демпфирующего момента вносят концы консолей. Зависимость погонного демпфирующего момента участка крыла от расстояния до продольной оси самолета – квадратичная. Потому что линейно к концу консоли нарастает плечо силы, и линейно же нарастает компонента линейной тангенциальной скорости, векторная сумма которой со скоростью самолета и определяет местный угол атаки, а значит и С y и подъемную силу. В результате, крыло с сужением 2 должно было бы иметь вчетверо меньший демпфирующий момент по крену в сравнении с прямоугольным крылом. В действительности, процессы несколько сложнее, т.к. выше не учтено изменение распределения погонной подъемной силы по размаху крыла. Это явление уменьшает эффект от сужения. В теории крыла доказано, что при переходе от прямоугольного крыла к крылу с сужением демпфирующий момент пропорционален величине (n+3)/(2(n+1)), где n – сужение крыла. Т.е. демпфирующий момент прямоугольного крыла вдвое больше равного ему по площади и размаху треугольного крыла. А это значит, что при одинаковых элеронах и угле их отклонения крыло с сужением будет вращаться по крену с большей угловой скоростью.

    Особенно заметно влияние сужения на угловую скорость по крену у треугольного крыла – МИГ-21 во Вьетнаме в ближнем бою абсолютно превосходил фантом F-4, в т.ч. из-за дикой маневренности по крену. Впервые с этим явлением столкнулись на испытаниях Ла-250, имеющего треугольное крыло, да еще малого удлинения. Испытатели справились с ним только после установки системы гиростабилизации по крену. Система была, между прочим, гидромеханическая, без электроники.

    Механизмы задней кромки крыла

    при взлете и посадке самолета, для увеличения площади крыла и изменения его аэродинамических характеристик, применяются щитки и закрылки.

    Они представляют собой выдвижные или поворотные плоскости. Обыкновенные щитки просто отклоняются вниз при помощи поворотного механизма. Выдвижные щитки, вначале выдвигаются назад за плоскость крыла, а затем наклоняются вниз. Закрылки подразделяются на обыкновенные и щелевые.

    Обыкновенные закрылки тоже просто отклоняются вниз. Обыкновенные щитки и закрылки при отклонениях не имеют зазора между крылом. Щелевые закрылки в рабочем положении образуют зазор между своим корпусом и крылом. За счет этого зазора, области низкого и высокого давления в верхней и нижней поверхности крыла сообщаются между собой. Это способствует равномерному обтеканию крыла воздухом, предотвращает срывы потока и падение подъемной силы.


    Выпущенные закрылки (Фаулера) самолета ТУ-154

    Щелевые закрылки, так же как и крыло подвергаются скоростному напору воздуха и поэтому имеют аэродинамический профиль.

    Они подразделяются на однощелевые и многощелевые. Однощелевые закрылки представляют собой простую однопрофильную конструкцию и просто отклоняются вниз, или выдвигаются назад из крыла, а затем отклоняются вниз.

    Многощелевые закрылки имеют сложную многоступенчатую многопрофильную (до 3-х профилей) конструкцию с механизмом выдвижения из крыла. Каждый профиль многоступенчатой конструкции отклоняется на свой угол. При опускании закрылков и щитков изменяется аэродинамика крыла, а при их выдвижении увеличивается его площадь. Все эти действия способствуют увеличению подъемной силы крыла.


    Простой (поворотный) закрылок

    Тема 1.4. Силовая установка самолета Общая характеристика воздушных винтов

    Силовая установка предназначена
    для создания силы тяги, необходимой для преодоления лобового сопротивления и обеспечения поступательного движения ЛА.
    Сила тяги создается установкой, состоящей из двигателя, движителя (воздушного винта) и систем.

    Воздушный винт, применяемый на самолетах для создания силы тяги, называется гребным

    винтом, в отличие от
    несущего
    винта, применяемого на вертолетах.

    Воздушные винты используются не только на летательных аппаратах, но и на глиссерах, аэросанях, аппаратах на воздушной подушке.

    Идея применения воздушного винта на летательном аппарате возникла давно. Еще в XV веке Леонардо да Винчи создал про­ект летательного аппарата с несущим винтом, который приво­дился в действие мускульной силой человека.

    В 1754г. М.В. Ломоносовым была построена модель вертолета, названная им «аэродинамической машинкой», на которой использовались так называемые соосные винты, приводимые в дейст­вие часовой пружиной. Теория воздушного винта разработана Н. Е. Жуковским и его уче­никами.

    В настоящее время воздушные винты на многих самолетах заменены реактивными двигателями, создающими тягу непо­средственно, без помощи винта. Однако для полетов на дозвуко­вых скоростях воздушные винты, работающие от поршневых и газотурбинных двигателей, продолжают широко применяться.

    Воздушный винт – лопастный агрегат, вращаемый валом двигателя, создающий тягу в воздухе, необходимую для движения самолета.

    Воздушный винт преобразует крутящий момент на валу дви­гателя в аэродинамическую силу тяги.

    Винты классифицируются:

    по числу лопастей

    : на двух-, трех-, четырех- и многолопастные
    ;
    по материалу изготовления

    : надеревянные, металлические
    ;
    по направлению вращения

    : левого и правого вращения
    ;
    по расположению относительно двигателя

    : натянущие и толкающие
    ;
    по форме лопастей

    : на обычные, саблевидные, веслообразные;

    по типам

    : на фиксированные, неизменяемого и изменяемого шага
    .
    Воздушный винт состоит из ступицы, лопастей и укрепляется на валу двигателя с помощью специальной втулки (Рисунок4.1) .

    Рисунок 4.1 Воздушный двухлопастный винт неизменяемого шага

    Винт неизменяемого шага

    имеет лопасти, которые не могут вращаться вокруг своих осей. Лопасти со ступицей выполнены как единое целое.

    Винт фиксированного шага

    имеет лопасти, которые устанавливаются на земле перед полетом под любым углом к плоскости вращения и фиксируются. В полете угол установки не меняется.

    Винт изменяемого шага

    имеет лопасти, которые во время работы могут при помощи гидравлического или электрического управления вращаться вокруг своих осей и устанавливаться под нужным углом к плоскости вращения.

    По диапазону углов установки лопастей

    воздушные винты подразделяются:

    на обычные

    , у которых угол установки изменяется от 13 до 50°, ониустанавливаются на легкомоторных самолетах
    ;
    на флюгерные,

    у которыхугол установки меняется от 0 до 90°;

    на тормозные или реверсные винты,

    которыеимеют изменяемый угол установки от –15о до +90о. Таким винтом создают отрицательную тягу и сокращают длину пробегасамолета.

    Работа воздушного винта основана на тех же принципах, что и крыло самолета: по третьему закону Ньютона винт, вращаясь, отбрасывает массу воздуха назад вдоль своей оси. Реакцией движущейся массы воздуха является тяга винта. Чем больше масса и скорость отбрасываемого воздуха, тем больше развиваемая винтом тяга.

    Стреловидность

    С приходом большой авиации в эпоху околозвуковых и сверхзвуковых скоростей несущее крыло приобрело стреловидность. Эта геометрическая характеристика позволила снизить эффект резкого роста С x на околозвуковых скоростях. Собственно, другого положительного свойства стреловидность не давала, ухудшая практически все аэродинамические характеристики, и создавая еще больше проблем конструкторам.

    В авиации малых скоростей, к которой относятся и все летающие модели, стреловидность по аэродинамическим соображениям не применяется, за одним исключением, – на самолетах-бесхвостках.

    Зачем стреловидность в бесхвостках?

    В первой части статьи уже упоминалось, что для обеспечения продольной устойчивости самолета без стабилизатора существует два способа. Первый – применение стабилизирующегося S-образного профиля на крыле – рассмотрен там же. Напомним, что этому способу присущ сильный недостаток, – узкий полетный диапазон С y, из-за чего приходится резко снижать нагрузку на крыло.

    Второй способ обеспечения продольной устойчивости бесхвостки заключается в комбинации стреловидного крыла с отрицательной круткой концевого профиля. В этом случае, концевые участки крыла, всегда находятся на меньших углах атаки, чем корневые участки крыла. У большинства профилей поляра в диапазоне полетных углов атаки образована параболой (выпуклая кривая). Поэтому элементарные приращения подъемной силы при увеличении угла атаки на концах крыла (сзади) будут больше, чем у корневой части (спереди), что и обеспечивает продольную балансировку.

    У самолетов обычной схемы стреловидное крыло всегда затрудняет расчет продольной балансировки. Поэтому часто при расчетах используют аэродинамически эквивалентное прямоугольное крыло. При этом размах его принимают равным размаху стреловидного крыла, а хорду – называют средней аэродинамической хордой крыла

    , или коротко, — САХ. У стреловидного крыла без сужения САХ находится ровно на полуразмахе крыла, а ее длина равна хорде крыла. У стреловидного крыла с сужением расчет положения САХ чаще всего ведут путем графических построений, понятных из рисунка:

    Нужно учитывать при построениях, что таким способом можно найти САХ только у крыла без крутки. Для стреловидного крыла с круткой, аэродинамически подобного прямоугольного крыла вообще не построить.

    У моделей-копий стреловидность крыла, – один из наиболее важных формообразующих факторов, которым нельзя пренебречь, воспринимаемый, поэтому конструкторами как неизбежное зло. Почему, собственно, зло?

    Во-первых, у стреловидного крыла сумма длин консолей крыла больше его размаха. Значит, при одинаковой длине консолей (и весе) стреловидное крыло будет иметь меньшее удлинение, чем прямое. Соответственно – меньшее аэродинамическое качество.

    Во-вторых, при положительной стреловидности обтекающий крыло воздух приобретает небольшую скорость, направленную вдоль консоли к ее концу:

    При этом направление скорости потока усиливает эффект образования концевого вихря, что дополнительно снижает аэродинамическое качество крыла. При отрицательной (обратной) стреловидности, наоборот, скос потока снижает концевой эффект и повышает качество крыла. Зато возникает масса проблем обеспечения крутильной устойчивости конструкции крыла для борьбы с флаттером. Флаттер – явление сложное, погубившее тысячи пилотов на заре авиации. Здесь мы его рассматривать не будем, отметив лишь, что для крыла обратной стреловидности (КОС) добиться устойчивости по флаттеру приемлемыми по стоимости способами до сих пор не смогли даже в большой авиации.

    Поскольку мы упомянули крыло обратной стреловидности, нельзя умолчать о его влиянии на аэродинамику самолета. Оно совсем невелико. Упорные попытки в боевой авиации использовать КОС обусловлены вовсе не аэродинамикой, а радиолокационной заметностью самолета. Наиболее отражающими радиолокационную волну у самолета являются кромки крыльев. А у самолета с КОС на большей части ракурсов фронтальной полусферы его облучения отраженная волна экранируется фюзеляжем. Тем не менее, конструктивные проблемы до сих пор не вывели эти самолеты из стадии экспериментальных образцов. У американцев это был Х-29, а у нас – «Беркут» КБ Сухого:

    В-третьих, в конструкции стреловидного крыла, в полете помимо изгибных моментов по лонжерону, возникают сопоставимые по величине крутильные моменты, требующие от конструктора принятия дополнительных мер (а это дополнительный вес) по обеспечению крутильной жесткости крыла.

    Несмотря на сплошные недостатки, стреловидность все же встречается и у низкоскоростных самолетов. Тому есть пара причин. Первая – как ни странно, но конструкторы в большой авиации, как и моделисты иногда промахивались в расчетах центровки. Чтобы переделывать не весь самолет, в небольших пределах можно переместить фокус всего крыла, придав его консолям небольшую стреловидность. Именно так менялась стреловидность консолей у самого массового самолета Великой Отечественной войны, штурмовика ИЛ-2. По тем же причинам известный польский планер «Бланик» получил небольшую обратную стреловидность:

    Вторая причина – стреловидность крыла используется как один из способов повышения поперечной устойчивости самолета. При возникновении крена на крыло, самолет начинает скольжение в сторону крена. При положительной стреловидности консоли крыла оказываются в разных условиях обтекания:

    Как видно из рисунка, эквивалентный размах консоли, в сторону которой идет крен и скольжение, больше, чем у другой. Значит и подъемная сила на ней становится больше, что и выправляет крен самолета. В отличие от других способов обеспечения поперечной устойчивости, стреловидность не нарушает симметрии самолета в прямом и перевернутом полетах, что особенно ценно у пилотажных самолетов. Впрочем, чрезмерная устойчивость там тоже вредна. Поэтому большинство пилотажек имеет небольшую стреловидность крыла.

    ЗАКОНЦОВКИ КРЫЛА

    Законцовки крыла служат для увеличения эффективного размаха крыла, снижая лобовое сопротивление, создаваемое срывающимся с конца стреловидного крыла вихрем и, как следствие, увеличивая подъёмную силу на конце крыла. Также законцовки позволяют увеличить удлинение крыла, почти не изменяя при этом его размах.

    Применение законцовок крыла позволяет улучшить топливную экономичность у самолётов, либо дальность полёта у планёров. В настоящее время одни и те же типы самолётов могут иметь разные варианты законцовок.

    Вот вкратце такова механизация крыла. Именно вкратце.На самом деле эта тема намного шире.

    Если хотите блеснуть эрудицией в узком кругу, знайте! у большинства современных самолетов — ОДНО крыло! А слева и справа это полуКрылья! ))

    Но сегодня я итак уже слишком много занимаю Ваше внимание. Думаю, что все еще впереди . Другие статьи:

    РЖД показали концепт первого российского высокоскоростного поезда (7 фото)

    Роботы ушедшего столетия

    Какие игрушки-роботы существовали в 80-е годы (10 фото)

    10 узлов, которые пригодятся в реальной жизни (10 фото)

    Другие статьи:

    РЖД показали концепт первого российского высокоскоростного поезда (7 фото)

    Роботы ушедшего столетия. Какие игрушки-роботы существовали в 80-е годы (10 фото)

    10 узлов, которые пригодятся в реальной жизни (10 фото)

    Общая информация

    Люди всегда хотели быстрее ездить, быстрее летать и т. д. И, в общем-то, с самолетом это вполне получилось. В воздухе, когда аппарат уже летит, он развивает огромную скорость. Однако тут следует уточнить, что высокий показатель скорости приемлем лишь во время непосредственного полета. Во время взлета или посадки все совсем наоборот. Для того чтобы успешно поднять конструкцию в небо или же, наоборот, посадить ее, большая скорость не нужна. Причин этому несколько, но основная кроется в том, что для разгона понадобится огромная взлетная полоса.

    Вторая основная причина – это предел прочности шасси самолета, который будет пройден, если взлетать таким образом. То есть в итоге получается так, что для скоростных полетов нужен один тип крыла, а для посадки и взлета – совсем другой. Что же делать в такой ситуации? Как создать у одного и того же самолета две принципиально разных по своей конструкции пары крыльев? Ответ – никак. Именно такое противоречие и подтолкнуло людей к новому изобретению, которое назвали механизацией крыла.

    Угол атаки

    Чтобы доступно объяснить, что такое механизация, необходимо изучить еще один небольшой аспект, который называется углом атаки. Эта характеристика имеет самую непосредственную связь со скоростью, которую самолет способен развить

    Здесь важно понимать, что в полете практически любое крыло находится под углом по отношению к набегающему на него потоку. Вот этот показатель и зовется углом атаки

    Допустим, чтобы лететь с малой скоростью и при этом сохранить подъемную силу, чтобы не упасть, придется увеличить этот угол, то есть самолета вверх, как это делается на взлете. Однако тут важно уточнить, что есть критическая отметка, после пересечения которой поток не сможет удерживаться на поверхности конструкции и сорвется с нее. Такое в пилотировании называют отрывом пограничного слоя.

    Этим слоем называют поток воздуха, который непосредственно соприкасается с крылом самолета и создает при этом аэродинамические силы. С учетом всего этого формируется требование – наличие большой подъемной мощности на малой скорости и поддержание требуемого угла атаки, чтобы лететь на высокой скорости. Именно эти два качества и совмещает в себе механизация крыла самолета.

    Поперечное V

    Механизм влияния поперечного V крыла на устойчивость самолета по крену достаточно прост, но почему-то и здесь весьма распространены среди моделистов заблуждения. Поэтому разберем его поподробнее.

    Допустим самолет с положительным V крыла в прямом полете получил небольшой крен на одну из консолей. Поскольку изначально крыло находилось под некоторым углом атаки к горизонту, то углы атаки консолей накрененного крыла с положительным V уже не будут равны. Приподнятое крыло будет иметь меньший угол атаки, чем слегка опущенное. За счет разности углов атаки консолей различается и соответствующая их подъемная сила. Эта разность образует момент, стремящийся восстановить крен.

    Кроме того, при накрененном крыле силы, действующие на каждую консоль, будут выглядеть так:

    Горизонтальная сила F 4 вызывает скольжение самолета на левую консоль, — самолет начинает лететь немного боком. Условия обтекания левой консоли почти не меняются, а вот угол атаки правой, приподнятой консоли, уменьшается. В результате F 2 становится меньше F 1, что еще добавляет момент, устраняющий появившийся крен. Эта компонента появляется не сразу после получения крена, а только спустя некоторое время, необходимое для развития скольжения самолета влево, зато она значительно больше по величине, чем первая. Зачастую моделисты говорят только об одной из этих компонент, тогда как в действительности они работают вместе. Обе компоненты связаны с косым обтеканием крыла в крене. Только первая возникает сразу, а вторая – с задержкой.

    От чего зависит величина необходимого угла V крыла?

    Прежде всего, — от назначения модели. На пилотажке, которая должна вести себя одинаково в прямом и перевернутом полете применение V крыла исключено.

    Для моделей, не управляемых по крену, необходим большой угол V крыла для устойчивого полета. Но слишком большое V снижает аэродинамическое качество крыла. Почему?

    Посмотрим на крыло в полете без крена:

    Из рисунка легко увидеть, что подъемная сила крыла с углом излома в cos раз меньше прямого плоского крыла из тех же консолей. Соответственно, в cos раз уменьшается и аэродинамическое качество. Чтобы не так сильно снижать качество при обеспечении устойчивости по крену делают крыло из центроплана и ушек:

    Центральная часть крыла, — наиболее несущая, здесь нет концевых эффектов снижения С y. Ее делают прямой. А потери в качестве на ушках меньше, чем у сопоставимого по поперечной устойчивости крыла с одинарным V. Еще более распространено у свободников три точки излома крыла:

    Конструктивно оно сложнее, зато обладает большим аэродинамическим качеством при равной с одинарным V крыла поперечной устойчивости.

    У моделей, управляемых по крену, но непилотажных, к примеру, у тренера, делают угол ? от 5 до 10 градусов, в зависимости от степени «дубовости» обучаемого. Помимо прямого проигрыша в качестве из-за V крыла, есть еще один, добавочный источник потерь. Наклон к концу консоли вызывает также поперечный скос потока, аналогичный описанному в главе про стреловидность. Этот скос также способствует концевому вихреобразованию, что дополнительно снижает качество крыла.

    Поскольку мы заговорили о поперечной устойчивости (по крену), нельзя не упомянуть о ее взаимосвязи с путевой устойчивостью (по курсу) самолета. Эта взаимосвязь выражается в том, что не любое сочетание путевой и поперечной устойчивости обеспечивает нормальный полет самолета.

    Остановимся на этом подробнее.

    В первом приближении путевая устойчивость самолета определяется величиной киля, — вертикальной части оперения. Чем площадь и удлинение киля больше, — тем больше путевая устойчивость. Поперечная же устойчивость самолета определяется V – крыла, и обеспечивается в большей степени в процессе бокового скольжения на опустившуюся консоль крыла. В ходе развития скольжения киль обеспечивает его демпфирование. Если путевая устойчивость (грубо – площадь киля) слишком мала, то демпфирование процесса скольжения недостаточно. В этом случае, даже после выправления первоначально полученного крена, самолет еще некоторое время продолжает скольжение в том же направлении. Оно порождает новый крен самолета, но уже на другую консоль. Вместо того, чтобы вернуться к нормальному полету, самолет начинает раскачиваться как маятник с возрастающей амплитудой. Таким образом, при чрезмерной поперечной устойчивости и недостаточной путевой, имеет место колебательная (маятниковая) неустойчивость полета самолета.

    Если же путевая устойчивость для данной поперечной слишком велика, то возникает другая проблема. Когда самолет введен в установившейся вираж, характер обтекания консолей крыла существенно различается. Внешняя консоль движется по большему радиусу, чем внутренняя. Соответственно, линейная скорость обтекания воздухом внешней консоли больше, чем внутренней. Значит, подъемная сила внешней консоли больше, чем внутренней, что создает момент, стремящийся увеличить крен самолета внутрь виража. Если пилот не вмешивается, то самолет затягивает во все более узкий вираж, переходящий в воронкообразную спираль. У грамотно спроектированного самолета, когда его киль не слишком велик, доворачивающий момент компенсируется в установившемся вираже скольжением самолета на внутреннюю консоль. То есть, продольная ось самолета не совпадает с касательной к его траектории на вираже. Нос самолета слегка развернут наружу виража. Такое скольжение создает момент, компенсирующий описанный выше доворачивающий момент. В этом случае самолет самостоятельно, без участия пилота способен выполнять установившейся вираж.

    Итак, если V крыла слишком велико, а киль мал, — можно получить колебательную (маятниковую) неустойчивость полета. Если же V крыла мало, а киль велик, — можно получить спирально неустойчивый полет. Диапазон допустимых соотношений сильно зависит от степени аэродинамического совершенства самолета. При большом миделе фюзеляжа самолет сильно демпфирован, и указанные неустойчивости могут не появиться ни при каком соотношении поперечной и путевой устойчивости.

    У модели с большими элеронами процессы неустойчивого полета всегда может выправить пилот. Но когда модель летит только «на ручке», — это утомляет пилота и снижает удовольствие от пилотирования.

    Как они работают

    Подъемная сила крыла самолета создается за счет разницы давления. Оно изменяется за счет нахождения потоков воздуха.

    Принцип действия объясняется и ударной моделью Ньютона. Частицы воздуха наталкиваются на нижнюю полуплоскость крыла, который расположен под углом к потоку, и отскакивают вниз, выталкивая крыло наверх.

    Строение крыла самолета.

    Сколько крыльев у самолета? В классической модели их два — по одному с каждого бока.

    Существует такое понятие, как размах крыла самолета. Это расстояние от вершины левой части крыла до верха правой. Оно измеряется по прямой линии и не зависит от формы или его стреловидности.

    История исследования

    Первые теоретические исследования и важные результаты для крыла бесконечного размаха проведены на рубеже XIX—XX веков русскими учёными Н. Жуковским, С. Чаплыгиным, немецким М. Куттой, английским Ф. Ланчестером. Теоретические работы для реального крыла начаты немцем Л. Прандтлем.

    Среди полученных ими результатов можно отметить:

    • Теорема Жуковского, en:Kutta–Joukowski theorem
    • Постулат Жуковского — Чаплыгина, en:Kutta condition
    • Lanchster-Prandtle en:lifting-line theory

    Примечания

    1. ↑ . Проверено 1 июня 2010. 10 февраля 2012 года.
    2. ↑ (недоступная ссылка — ). Проверено 1 июня 2010. 2 сентября 2009 года.
    3. ↑ . Проверено 1 июня 2010. 10 февраля 2012 года.
    4. ↑ Предкрылок // Авиация. Энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищев. — Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 445. — 736 с. — ISBN 5-85270-086-X.
    5. ↑ . Проверено 1 июня 2010. 10 февраля 2012 года.

    Эта страница в последний раз была отредактирована 18 октября 2018 в 00:20.

    Конструктивные особенности

    Устройство авиалайнера может быть различны в зависимости от конкретного типа и предназначения. Самолеты, сконструированные по аэродинамической схеме, могут иметь разную геометрию крыльев. Чаще всего для пассажирских полетов используют воздушные судна, которые выполнены по классической схеме. Вышеописанная компоновка основных частей относится именно к таким авиалайнерам. У моделей этого типа укорочена носовая часть. Благодаря этому обеспечивается улучшенный обзор передней полусферы. Главным недостатком таких самолетов является относительно невысокое КПД, что объясняется необходимостью применения оперения большой площади и, соответственно, массы.

    Еще одна разновидность самолетов носит наименование «утка» из-за специфической формы и расположения крыла. Основные части в этих моделях размещены не так, как в классических. Оперение горизонтальное (устанавливающееся в верхней части киля) расположено перед крылом. Это способствует увеличению подъемной силы. А также благодаря такому расположению удается уменьшить массу и площадь оперения. При этом оперение вертикальное (стабилизатор высоты) функционирует в невозмущенном потоке, что значительно повышает его эффективность. Самолеты этого типа более просты в управлении, чем модели классического типа. Из недостатков следует выделить уменьшение обзора нижней полусферы из-за наличия оперения перед крылом.

    Угловое ускорение по крену

    Здесь сужение сильно влияет на момент инерции самолета относительно продольной оси, который, практически равен моменту инерции крыла. При вычислении момента инерции берется интеграл от произведения элементарной погонной массы на квадрат расстояния от оси. Допустим, у нас крыло с сужением 2. Тогда погонная масса на конце крыла будет вчетверо меньше, чем у корня (площадь профиля с вдвое меньшей хордой меньше вчетверо). В этом случае момент инерции крыла с сужением 2 будет теоретически в 16 раз меньше равного ему прямоугольного крыла. На практике разница меньше, из-за, к примеру, одинаковой по размаху толщины обшивки. Тем не менее, крыло с сужением будет набирать угловую скорость по крену во много раз быстрее. Кстати, гасить угловую скорость по крену такое крыло будет тоже быстрее, что важно для точного выхода пилотажки из серии бочек или из штопора.

    Для тренировочных моделей излишняя маневренность по крену крайне вредна, потому что требует от пилота высокой квалификации и автоматизма в управлении моделью по крену.

    Помимо сужения, на указанные характеристики еще сильнее влияет относительное удлинение крыла. Настолько сильно, что при большом удлинении отмеченные зависимости уже не столь значимы. Вместе с тем, большие удлинения характерны для неманевренных самолетов. Поэтому динамические характеристики там и не важны.

    Конструкция крыла самолета: профиль, строение, размах

    Проектирование нервюр с помощью AutoСAD

    Оказывается, изготовление нервюр для трапециевидного крыла может стать вдохновляющим занятием. Есть несколько методов: первый метод основан на вырезании профиля крыла по трафарету сначала для корневой части, а потом для законцовки крыла. Он заключается в сочленении обоих профилей вместе с помощью болтов и вычерчивании по ним всех остальных. Этот метод особенно хорош для изготовления прямых крыльев. Основное ограничения метода – он подходит только для крыльев с незначительным сужением. Проблемы возникают из-за резкого роста угла между профилями при значительной разнице между хордой законцовки и хордой корня крыла. В этом случае во время сборки могут сложности из-за большого отхода дерева, острых углов и краёв нервюр, которые надо будет удалить. Поэтому я воспользовался своим методом: сделал свои собственные шаблоны для каждой нервюры, а затем обработал их так, чтобы получить идеальную форму крыла. Задача оказалась сложнее, чем я ожидал, поскольку шаблон корневой части отличался от законцовки кардинально, а все профиля между ними были комбинацией двух предыдущих, вместе с кручением и растяжением. В качестве программы проектирования я использовал Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition, поскольку съел на этом собаку при моделировании RC моделей самолётов в прошлом. Проектирование нервюр происходит в несколько этапов.

    Всё начинается с импорта данных. Самый быстрый способ для импорта аэродинамического профиля (профили можно найти в базах данных UIUC аэродинамических профилей) в AutoCAD, который я нашел, заключается в создании табличного файла в формате excel в виде таблицы с колонками координат точек профиля x и y. Единственное, что следует перепроверить — соответствуют ли первая и последняя точка друг другу: получается ли у вас замкнутый контур. Затем скопировать полученное назад в txt файл и сохранить его. После того, как это проделано, следует вернуться назад и выделить всю информацию на предмет, если вы случайно вставили заголовки. Затем в AutoCAD запускается команда «spline» и «paste» для обозначения первой точки эскиза. Жмем «enter» до конца выполнения процесса. Аэродинамический профиль в основном обрабатывается таким образом, что каждая хорда становится отдельным элементом, это весьма удобно для изменения масштаба и геометрии.

    Рисование и взаимное расположение профилей в соответствие плану. Передняя кромка и лонжероны должны быть тщательно доведены до нужного размера, при этом надо помнить про толщину обшивки. На чертеже, следовательно, лонжероны должны быть нарисованы уже, чем они есть на самом деле. Желательно сделать лонжероны и переднюю кромку выше, чем они есть на самом деле, для того, чтобы рисунок лег ровнее. Также пазы на лонжеронах должны быть расположены таким образом, чтобы оставшаяся часть лонжерона уместилась в нервюрах, но осталась при этом квадратной.

    На рисунке показаны основные аэродинамические профиля перед тем, как они будут разбиты на промежуточные.

    Лонжерон и совместная с ним передняя кромка соединены вместе, чтобы потом их можно было исключить из построения.

    Аэродинамические профили сопряжены вместе и образуют форму крыла при видимом лонжероне и передней кромке.

    Лонжерон и передняя кромка удалены с помощью операции «subtract», остальные части крыла показаны.

    Крыло вытягивается с помощью функции «solidedit» и «shell». Далее выделяются поочередно плоскости корневой части крыла и законцовки, удаляются, а то, что получается и есть обшивка крыла. Поэтому внутренняя часть обшивки крыла является основой для нервюр.

    С помощью функции «плоскость сечения» формируются эскизы каждого профиля.

    После этого под командой «плоскость сечения» выбирается создание раздела. С помощью этой команды созданные профили во всех точках профиля могут быть отображены. Для помощи в выравнивании нервюр крыльев я строго рекомендую создать на каждом сечении горизонтальную линию от задней кромки крыла до передней. Это позволит правильно выровнять крыло, если оно построено с кручением, а также сделать его прямым.

    Поскольку эти шаблоны на самом деле созданы с учетом обшивки крыльев, внутренняя линия профилей является правильной линией для построения нервюр.

    Теперь, когда все нервюры промаркированы с помощью команды «text», они готовы к печати. На каждой странице с нервюрами я разместил схематически коробку с площадкой, доступной для печати на принтере. Маленькие нервюры можно печатать на толстой бумаге, а для крупных аэродинамических профилей подойдет обычная бумага, которая затем усиливается перед вырезанием.

    Механизация крыла самолета

    Крыло самолета — сложная инженерная конструкция, состоящая из множества деталей. Для создания силы, способной поднять самолет в воздух, крылу придается аэродинамическая форма.

    В разрезе классическое крыло напоминает вытянутую каплю с плоской нижней частью. Благодаря такой форме, набегающий во время полета аэроплана воздушный поток, сжимается в нижней поверхности крыла, а в верхней образуется разреженное пространство. Сформировавшиеся при этом силы начинают толкать крыло в сторону разреженного пространства, то есть вверх. Таким образом, создается подъемная сила.

    Но эти условия полета формируются только при достаточной скорости. Поэтому все самолеты (кроме самолетов с вертикальным взлетом) сначала разгоняются. Им нужно набрать определенную скорость, чтобы оторваться от взлетной полосы и начать набор высоты. Это так называемая скорость отрыва. Она для каждого самолета своя, и даже для одного и того же самолета, но с разной взлетной массой, она тоже будет отличаться. И только после набора этой скорости, крыло начинает поддерживать самолет и не дает ему упасть.

    На этапе разгона и набора высоты, для создания большей силы подъема, крыло должно иметь, как можно большую площадь.

    Также большая площадь необходима для снижения и посадки аэроплана. Однако в прямолинейном полете, желательно чтобы площадь крыла была как можно меньше с целью создания наименьшего сопротивления. Все эти противоречивые требования «уживаются» в конструкции крыла при помощи специальных механических устройств.

    Механизация крыла самолета подразделяется на механические устройства, расположенные на задней и передней кромках крыла.

    Основное предназначение этих устройств – управление подъемной силой и сопротивлением самолета, преимущественно когда самолет взлетает или садится. Средства механизации крыла должны отвечать довольно жестким требованиям, и, в первую очередь, к ним относятся слаженность действия механизмов и безотказность их работы. Механизация крыла самолета конструкция и назначение отдельных его составляющих частей представлены ниже.

    Механизация крыла на примере Боинг-737

    Как устроен самолет

    Вот как называются части самолета:

    • фюзеляж;
    • крылья;
    • хвостовое оперение;
    • шасси;
    • двигатели;
    • авионика.

    Устройство самолета.

    Это несущая часть воздушного судна. Его главное назначение — образование аэродинамических сил, а второстепенное — установочное. Он служит основой, на которую устанавливают все остальные части.

    Фюзеляж

    Если говорить о частях самолета и их названиях, то фюзеляж — одна из самых важных его составляющих. Само название происходит от французского слова “fuseau”, которое переводится, как “веретено”.

    Планер можно назвать “скелетом” самолета, а фюзеляж — его “телом”. Именно он связывает крылья, хвост и шасси. Здесь размещается экипаж лайнера и все оборудование.

    Он состоит из продольных и поперечных элементов и обшивки.

    Крылья

    Как устроено крыло самолета? Оно собирается из нескольких частей: левая или правая полуплоскости (консоли) и центроплан. Консоли включают наплыв крыла и законцовки. Последние могут быть разными у отдельных видов пассажирских лайнеров. Есть винглеты и шарклеты.

    Крыло самолета.

    На крыло устанавливают меньшие консоли для улучшения их работы. Это элероны, закрылки, предкрылки и т.д. Внутри крыльев расположены топливные баки.

    На работу крыла влияет его геометрическая конструкция — площадь, размах, угол, направление стреловидности.

    Хвостовое оперение

    Оно располагается в хвостовой или носовой части фюзеляжа. Так называют целую совокупность аэродинамических поверхностей, которые помогают пассажирскому лайнеру надежно держаться в воздухе. Они разделяются на горизонтальные и вертикальные.

    К вертикальным относят киль или два киля. Он обеспечивает путевую устойчивость воздушного судна, по оси движения. К горизонтальным — стабилизатор. Он отвечает за продольную устойчивость самолета.

    Шасси

    Это те самые устройства, которые помогают самолету взлетать или садиться, рулить по взлетно-посадочной полосе. Это несколько стоек, которые оборудованы колесами.

    Вес пассажирского лайнера напрямую влияет на конфигурацию шасси. Чаще всего используется следующая: одна передняя стойка и две основных. У Аэробуса А320 именно так располагаются шасси. У воздушных судов семейства Боинг 747 — на две стойки больше.

    В колесные тележки входит разное количество пар колес. Так у Аэробуса А320 — по одной паре, а у Ан-225 — по семь.

    Во время полета шасси убираются в отсек. Когда самолет взлетает или садиться. Они поворачиваются за счет привода к передней стойке шасси или дифференциальной работы двигателей.

    Двигатели

    Говоря о том, как устроен самолет и как он летает, нельзя забывать о такой важной части самолета, как двигатели. Они работают по принципу реактивной тяги

    Они могут быть турбореактивными или турбовинтовыми.

    Их крепят к крылу самолета или его фюзеляжу. В последнем случае его помещают в специальную гондолу и используют для крепления пилон. Через него подходят к двигателям топливные трубку и приводы.

    У самолета обычно по два двигателя.

    Авионика

    Это все те системы, которые обеспечивают бесперебойную работу самолета в любых погодных условиях и при большинстве технических неисправностях.

    Сюда относят автопилот, противообледенительная система, система бортового электроснабжения и т.д.

    Это интересно: Куда дешевле всего лететь в Европу из Москвы: рассматриваем досконально

    Геометрические характеристики дельтаплана.

    Рис. 14. Вид крыла в плане

    Описывая форму крыла, используют следующие понятия (рис. 14):

    Размах крыла – расстояние между плоскостями, параллельными плоскости симметрии и касающимися концов крыла.

    Местная хорда – хорда профиля в произвольном сечении Z.

    Центральная хорда – местная хорда в плоскости симметрии.

    Концевая хорда – хорда в концевом сечении.

    Если концы крыла закруглены, то концевая хорда определяется так, как это показано на рисунке 15.

    Рис. 15. Определение концевой хорды у крыла с закругленной законцовкой

    Площадь крыла – площадь проекции крыла в плане или площадь проекции крыла на его базовую плоскость. Под базовой плоскостью мы будем понимать плоскость, содержащую центральную хорду и перпендикулярную плоскости симметрии крыла.

    Угол стреловидности по передней кромке – угол между касательной к линии передней кромки и плоскостью, перпендикулярной центральной хорде.

    Местный угол крутки – угол между проекцией на плоскость, перпендикулярную центральной хорде, касательной к линии 1/4 хорд и базовой плоскостью крыла (рис. 14/2).

    Рис. 14/2. Вид крыла в плане

    Геометрическая крутка закладывается при проектировании ЛА и заключается в изменении углов атаки профилей разных сечений крыла (местных углов крутки). Сам профиль при этом сохраняет одинаковую форму (рис. 16).

    Рис. 16. Геометрическая крутка крыла

    Аэродинамическая крутка – это изменение формы профилей сечений крыла по всему размаху при одинаковых углах атаки профилей (рис. 17).

    Рис. 17. Аэрдинамическая крутка крыла

    Крутка считается положительной, если координата Y передней точки хорды больше координаты Y задней точки хорды. Если наоборот, координата Y передней точки хорды меньше координаты задней – крутка считается отрицательной.
    Наличие крутки приводит к тому, что отдельные участки крыла устанавливаются к воздушному потоку под разными углами атаки. А это, в свою очередь, расширяет диапазон рабочих углов атаки крыла.

    Местный угол поперечного V-образия крыла – угол между плоскостью хорд крыла и базовой плоскостью крыла (рис. 18).

    Рис. 18. Угол поперечного V крыла

    Форма трапециевидных крыльев определяется тремя параметрами:

    Удлинение крыла – отношение квадрата размаха к площади крыла.

    Сужение крыла – отношение длин центральной и концевой хорд.

     Угол стреловидности по передней кромке  – угол между касательной к линии передней кромки и плоскостью, перпендикулярной центральной хорде. В зависимости от величины и знака угла стреловидности различают ряд форм трапециевидных крыльев (рис. 19):

    Рис. 19. Формы трапециевидных крыльев.
    1 – стреловидное крыло. 2 – обратной стреловидности. 3 – треугольное. 4 – нестреловидное
     

    Скачать лекцию в Word форматеВернуться в раздел “Лекции”

    ФИЗИКА

    § 9.14. Подъемная сила крыла самолета

    Современный самолет — это сложнейшее сооружение, состоящее из сотен тысяч деталей, электронно-вычислительных устройств. Полетная масса самолетов достигает нескольких сотен тонн. Как же возникает подъемная сила, удерживающая самолет в воздухе?

    Со стороны атмосферы на крылья и корпус самолета действуют огромные силы давления. К примеру, площадь нижней поверхности крыла современного пассажирского самолета Ил-62 равна 240 м2, а вместе с поверхностью стабилизаторов достигает 280 м2. Атмосферное давление равно 105 Па, поэтому на крылья воздух действует с силой 2,8 • 107 Н. Эта сила в 18 раз превышает вес самолета с пассажирами (полетный вес самолета Ил-62 равен 1,54 • 106 Н).

    Для возникновения подъемной силы давление воздуха на нижнюю поверхность крыла должно быть больше, чем на верхнюю.

    Такое перераспределение давления обычно происходит при обтекании крыла воздушным потоком. Рассчитаем избыточное давление, необходимое для того, чтобы возникла подъемная сила, равная силе тяжести, действующей на самолет Ил-62:

    Это избыточное давление составляет примерно 0,05 от нормального атмосферного давления. Пример показывает, что для взлета самолета достаточно создать небольшое избыточное давление. Как же оно возникает?

    Когда воздушный поток начинает обтекать крыло, то из-за действия сил трения у задней кромки крыла образуется вихрь, в котором воздух вращается против часовой стрелки, если крыло движется влево (рис. 9.51). Но по законам механики при возникновении вращения против часовой стрелки должно возникнуть вращение по часовой стрелке(1).

    Рис. 9.51

    Такое вращение воздуха и возникает вокруг крыла. На обтекающий крыло поток накладывается циркуляция воздуха вокруг крыла. В результате скорость воздушного потока над крылом, так как над крылом скорость циркуляции имеет такое же направление, как и скорость набегающего на крыло потока, а под крылом эти скорости противоположны по направлению. Но согласно закону Бернулли давление должно быть больше там, где скорость меньше. Следовательно, под крылом давление больше, чем над ним. Из-за этого и возникает подъемная сила.

    Теория возникновения подъемной силы крыла при обтекании его потоком газа была впервые разработана русским ученым Н. Е. Жуковским.

    Можно приближенно оценить, от чего зависит перепад давлений вокруг крыла. Если самолет движется со скоростью v относительно воздуха, то в системе координат, связанной с самолетом, крыло неподвижно, а на него набегает воздушный поток с такой же по модулю скоростью. Обозначим модуль скорости циркулирующего потока через u. Тогда модуль скорости воздуха над крылом будет равен v1 = v + u, а под крылом v2 = v – u. Запишем закон Бернулли:

    Откуда

    В нижних слоях атмосферы, где плотность воздуха больше, достаточная подъемная сила может возникнуть и при малых скоростях движения самолета . На больших высотах плотность воздуха уменьшается, но там могут быть развиты значительные скорости и за счет этого будет возникать необходимая подъемная сила.

    Скорость самолета Ил-62 равна 900 км/ч, а на тех высотах, где он летает, плотность воздуха порядка 1 кг/м3. Поэтому при скорости циркуляции порядка 10 м/с возникает необходимый для полета перепад давлений:

    Закон Бернулли дает возможность понять, почему возникает подъемная сила у крыла самолета. Скорость обтекания воздухом верхней кромки крыла больше, чем нижней. Поэтому давление воздуха на нижнюю кромку крыла больше, чем на верхнюю.

    Жуковский Николай Егорович (1847— 1921) — знаменитый русский ученый, основоположник современной гидро- и аэродинамики. Он создал теорию подъемной силы крыла самолета, разработал вихревую теорию воздушного винта и теорию гидравлического удара. Созданный Жуковским в 1918 г. Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) сыграл исключительную роль в развитии современной авиации.

    (1) Это следует из закона сохранения момента импульса, о котором шла речь в главе 7.

    Видео

    Описанное устройство самолета даёт лишь общее представление об основных конструктивных составляющих, позволяет определить степень важности каждого элемента при эксплуатации воздушного судна. Дальнейшее изучение требует глубокой инженерной подготовки, наличия специальных знаний аэродинамики, сопротивления материалов, гидравлики и электрооборудования

    На производственных предприятиях авиастроения этими вопросами занимаются люди, прошедшие обучение и специальную подготовку. Самостоятельно изучить все этапы создания самолёта можно, только для этого следует запастись терпением и быть готовым к получению новых знаний.

    Авиастроительство – развитая отрасль мировой экономики, которая выпускает большое разнообразие воздушных судов, от суперлёгких и быстрых до тяжеловесных и крупногабаритных. Мировыми лидерами по выпуску самолётов являются США, Евросоюз и Россия. В данной статье мы рассмотрим, какие есть виды самолётов в современном авиастроительстве, их предназначение и некоторые особенности строения.

    Изменяемая геометрия

    С изменяемой геометрией самолет может изменить свою физическую конфигурацию во время полета.

    Некоторые типы плавсредств с изменяемой геометрией переходят между конфигурациями с неподвижным крылом и вращающимся крылом. Для получения дополнительной информации об этих гибридах см. Лифт с приводом .

    Изменяемая форма в плане

    • Крыло изменяемой стреловидности или качающееся крыло . Левое и правое крылья изменяют свою стреловидность вместе, обычно назад. Первая успешная стреловидность крыла в полете была проведена на Bell X-5 в начале 1950-х годов. В Beech Starship только носовые части “утка” имеют переменную стреловидность.
    • Наклонное крыло : одиночное крыло с полным размахом поворачивается вокруг своей средней точки, как это используется на NASA AD-1 , так что одна сторона движется назад, а другая – вперед.
    • Телескопическое крыло : внешняя часть крыла телескопическая над или внутри внутренней части крыла, с изменяющимся размахом, удлинением и площадью крыла, как на планере FS-29 TF .
    • Съемное крыло . В исследовании предложено длинное крыло для дозвукового взлета и крейсерского полета, которое затем отделяло внешние панели, оставляя крыло с коротким размахом для сверхзвукового полета. (См. Также ниже.)
    • Расширяющееся крыло или расширяющееся крыло : часть крыла убирается в основную конструкцию самолета для уменьшения лобового сопротивления и низковысотного упора для высокоскоростного полета и выдвигается только для взлета, крейсерского полета на малой скорости и посадки. Жерно Varivol биплан, который пролетел в 1936 году, расширил передние и задние кромки , чтобы увеличить площадь крыла.
    Регулируемая стреловидность (поворотное крыло) Наклонное крыло с изменяемой геометрией  Телескопическое крыло  Расширяющееся крыло 

    Складывающееся крыло : часть крыла выдвигается для взлета и посадки и складывается для высокоскоростного полета. Внешние части крыла XB-70 Valkyrie складывались во время сверхзвукового крейсерского полета. (У многих самолетов есть крылья, которые можно сложить для хранения на земле или на борту корабля; это не складывающиеся крылья в том смысле, который здесь используется.)

    Складывающееся крыло

    Переменный раздел

    • Переменный угол падения : плоскость крыла может наклоняться вверх или вниз относительно фюзеляжа. Крыло Vought F-8 Crusader было повернуто, поднимая переднюю кромку при взлете для улучшения характеристик. Если на крыле установлены винтовые винты с приводом от двигателя, чтобы обеспечить вертикальный взлет иливыполнение STOVL , он попадает вкатегорию двигателей с механической подъемной силой .
    • Переменный развал : секции передней и / или задней кромки всего шарнира крыла для увеличения эффективного изгиба крыла, а иногда и его площади. Это увеличивает маневренность. Ранний экземпляр был запущен на Westland N 16 в 1917 году.
    • Переменная толщина : центральную часть верхнего крыла можно поднять для увеличения толщины крыла и развала при посадке и взлете и уменьшить для увеличения скорости. Чарльз Рошвиль и другие управляли экспериментальными самолетами.
    Крыло с
    изменяемым углом падения
    Крыло с изменяемым развалом
    Аэродинамическое покрытие переменной толщины

    Полиморфизм

    Полиморфное крыло имеет возможность изменить количество плоскостей в полете. Никитин-Шевченко «складные истребители» прототипы были способны трансформироваться между бипланами и монопланными конфигурациями после взлета путем складывания нижнего крыла в полость в верхней поверхности крыла.

    Крыла скольжения является вариацией на полиморфные идеи, в результате чего низкорасположенного крыла моноплан был оснащен вторым съемным «скольжение» крылом над ней , чтобы помочь взлету, который затем был выброшен за борт , как только в воздухе. Идея впервые была реализована на экспериментальном Hillson Bi-mono .

    Полиморфное крыло Скользящее крыло

    Виды крыльев

    Фото крыла самолета вы можете увидеть выше. Они сильно различаются по своей конструкции и особенностям строения.

    По форме различают прямые, стреловидные, с обратной стреловидностью, треугольные, трапециевидные и т.д.

    Более всего популярны именно стреловидные крылья. У них много преимуществ. Тут и увеличение подъемной силы и скорости. Недостатки у него тоже есть, но все же они не так существенны за счет значительных плюсов.

    Самолеты с обратной стреловидностью крыла — лучше управляемы на небольшой скорости, эффективны в том, что касается аэродинамических свойств. Из их минусов — для конструкции нужны специальные материалы, которые бы создавали достаточную жесткость крыла.

    Watch this video on YouTube

    Вырезы в фюзеляже

    Вырезы под двери, окна, фонари, люки, ниши шасси, боевой нагрузки нарушают замкнутость контура оболочки фюзеляжа и резко снижают её крутильную и изгибную жесткость и прочность. Компенсировать эти потери можно путём создания по контуру выреза достаточно жесткой рамной окантовки. При малых размерах выреза такая окантовка создается в виде монолитной конструкции, получаемой штамповкой из листа или другими способами изготовления.

    Большие вырезы окантовываются по торцам силовыми шпангоутами, а в продольном направлении усиленными лонжеронами или бимсами, которые не должны заканчиваться на границах выреза, а продолжаться за силовые шпангоуты (плечо В), обеспечивая жёсткую заделку этих продольных элементов.

    Крепление выполняется к усиленным шпангоутам и продольным балкам в нижней части фюзеляжа. Обшивки киля и фюзеляжа обычно соединяются стыковочным уголком по контуру киля.

    Авиадвигатели

    Благодаря постоянному совершенствованию авиационных силовых агрегатов продолжается развитие современного самолётостроения. Первые полёты не могли быть длительными и совершались исключительно с одним пилотом именно потому, что не существовало мощных двигателей, способных развить необходимую тяговую силу. За весь прошедший период авиацией использовались следующие типы двигателей самолёта:

    1. Паровые. Принцип работы заключался в преобразовании энергии пара в поступательное движение, передающееся на винт самолёта. Из-за низкого коэффициента полезного действия использовался непродолжительное время на первых авиамоделях;
    2. Поршневые – стандартные двигатели с внутренним сгоранием топлива и передачей крутящего момента на винты. Доступность изготовления из современных материалов позволяет их использование до настоящего времени на отдельных моделях самолётов. КПД представлен не более 55.0%, но высокая надежность и неприхотливость в обслуживании делают двигатель привлекательным;

    Поршневой авиадвигатель

    1. Реактивные. Принцип действия основан на преобразовании энергии интенсивного сгорания авиационного топлива в необходимую для полёта тягу. Сегодня такой тип двигателей наиболее востребован в авиастроительстве;
    2. Газотурбинные. Работают по принципу пограничного нагрева и сжатия газа сгорания топлива, направленного на вращение турбинного агрегата. Получили широкое распространение в авиации военного назначения. Используются в самолётах типа Су-27, МиГ-29, F-22, F-35;
    3. Турбовинтовые. Один из вариантов газотурбинных двигателей. Но полученная при работе энергия преобразовывается в приводную для винта самолёта. Небольшая её часть используется для образования реактивной толкающей струи. Применяют, в основном, в гражданской авиации;
    4. Турбовентиляторные. Характеризуются высоким КПД. Применяемая технология нагнетания дополнительного воздуха для полного сгорания топлива обеспечивает максимальную эффективность работы и высокую экологическую безопасность. Такие двигатели нашли своё применение при создании больших авиалайнеров.

    Фюзеляж самолёта

    Основной частью самолета является фюзеляж. На нем закрепляются остальные конструктивные элементы: крылья, хвост с оперением, шасси, а внутри размещается кабина управления, технические коммуникации, пассажиры, грузы и экипаж воздушного судна. Корпус самолёта собирается из продольных и поперечных силовых элементов, с последующей обшивкой металлом (в легкомоторных версиях – фанерой или пластиком).

    Требования при проектировании фюзеляжа самолёта предъявляется к весу конструкции и максимальным характеристикам прочности. Добиться этого позволяет использование следующих принципов:

    Корпус фюзеляжа самолёта выполняется в форме, снижающей лобовое сопротивление воздушным массам и способствующей возникновению подъемной силы

    Объем, габариты самолёта должны быть пропорционально взвешены;
    При проектировании предусматривают максимально плотную компоновку обшивки и силовых элементов корпуса для увеличения полезного объема фюзеляжа;
    Сосредотачивают внимание на простоте и надежности крепления крыловых сегментов, взлётно-посадочного оборудования, силовой установки;
    Места крепления грузов, размещения пассажиров, расходных материалов должны обеспечивать надёжное крепление и баланс самолёта при различных условиях эксплуатации;

    Фюзеляж пассажирского самолёта

    1. Место размещения экипажа должно предоставлять условия комфортного управления самолётом, доступ к основным приборам навигации и управления при экстремальных ситуациях;
    2. В период обслуживания самолёта предусмотрена возможность беспрепятственно провести диагностику и ремонт вышедших из строя узлов и агрегатов.

    Прочность корпуса самолёта обязана обеспечивать противодействие нагрузкам при различных полётных условиях, в том числе:

    • нагрузки в местах крепления основных элементов (крылья, хвост, шасси) в режимах взлёта и приземления;
    • в полётный период выдерживать аэродинамическую нагрузку, с учётом инерционных сил веса самолёта, работы агрегатов, функционирования оборудования;
    • перепады давления в герметически ограниченных отделах самолёта, постоянно возникающие при лётных перегрузках.

    К основным типам конструкции корпуса самолёта относят плоский, одно,- и двухэтажный, широкий и узкий фюзеляж. Положительно зарекомендовали себя и используются фюзеляжи балочного типа, включающие варианты компоновки, которые носят название:

    1. Обшивочные – конструкция исключает продольно расположенные сегменты, усиление происходит за счёт шпангоутов;
    2. Лонжеронные – элемент имеет значительные габариты, и непосредственная нагрузка ложится именно на него;
    3. Стрингерные – имеют оригинальную форму, площадь и сечение меньше, чем в лонжеронном варианте.

    Классификация по конструктивным признакам

    В зависимости от количества крыльев различают моноплан (одно крыло), биплан (два крыла) и полутораплан (одно крыло короче, чем другое).

    В свою очередь монопланы делят на низкопланы, среднепланы и высокопланы. В основу этой классификации лежит расположение крыльев возле фюзеляжа.

    Если говорить об оперении, то можно выделить классическую схему (оперение сзади крыльев), тип “утка” (оперение перед крылом) и “бесхвостка” (оперение — на крыле).

    По типу шасси воздушные судна бывают сухопутными, гидросамолеты и амфибии (те гидросамолеты, на которые установили колесные шасси).

    Есть разные виды самолетов и по видам фюзеляжа. Различают узкофюзеляжные и широкофюзеляжные самолеты. Последние — это, в основном, двухпалубные пассажирские лайнеры. Наверху находятся места пассажиров, а внизу — багажные отсеки.

    Вот что из себя представляет классификация самолетов по конструктивным признакам.

    https://youtube.com/watch?v=arubWOnDMuo%26t%3D218s

    крыло самолета

    Примечания

    1. John S. Denker, [www.av8n.com/how/htm/airfoils.html See How It Flies, chapter 3] (англ.)
    2. Аэродинамика самолёта Ту-134А. Лигум. Т. И. Москва, «Транспорт», 1975
    3. [www.testpilot.ru/usa/boeing/2707/b2707_3.htm Boeing-2707-300 — сверхзвуковой пассажирский самолёт]
    4. [porco.ru/content/view/1333/ Откуда есть пошёл самолёт-истребитель, ч. 3]
    5. [mexalib.com/view/17314 Конструкция самолётов. Житомирский Г. И. М.: Машиностроение, 1991— 400 с: ил. — ISBN 5-217-01519-5; ББК 39.53я73 Ж 74; УДК 629.73.02 (075.8)]
    6. [mexalib.com/view/28243 Конструкция самолётов. Шульженко М. Н. 1971, М., Машиностроение, 3-е издание]

    Конструктивно-силовые схемы крыла

    По конструктивно-силовой схеме крылья делятся на ферменные, лонжеронные, кессонные.

    Ферменное крыло


    Конструкция такого крыла включает пространственную ферму, воспринимающую силовые факторы, нервюры и обшивку, передающую аэродинамическую нагрузку на нервюры.
    Не следует путать ферменную конструктивно-силовую схему крыла с лонжеронной конструкцией, включающей лонжероны и (или) нервюры ферменной конструкции.
    В настоящее время крылья ферменной конструкции практически не применяются.

    Лонжеронное крыло


    Лонжероны выделены красным цветом

    Фрагмент крыла поршневого истребителя Ла-5, вертикально на фото идут нервюры

    Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент.[7] Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов тем, что панели обшивки с стрингерным набором крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолёта с помощью моментных узлов.[8]

    Кессонное крыло


    В кессонном крыле основную нагрузку воспринимают как лонжероны, так и обшивка. В пределе лонжероны вырождаются до стенок, а изгибающий момент полностью воспринимается панелями обшивки. В таком случае конструкцию называют моноблочной. Силовые панели включают обшивку и подкрепляющий набор в виде стрингеров или гофра. Подкрепляющий набор служит для обеспечения отсутствия потери устойчивости обшивки от сжатия и работает на растяжение-сжатие вместе с обшивкой.
    Кессонная конструкция крыла требует наличия , к которому крепятся консоли крыла. Консоли крыла стыкуются с центропланом при помощи контурного стыка, обеспечивающего передачу силовых факторов по всей ширине панели.

    Закрылки

    Схема механизации крыла с закрылками — одна из самых старых, так как эти элементы были одними из первых, которые стали использоваться. Расположение этого элемента всегда одно и то же, находятся они на задней части крыла. Движение, которое они выполняют, также всегда одинаковое, они всегда опускаются строго вниз. Также они могут немного выдвигаться назад. Наличие этого простого элемента на практике оказалось очень эффективным. Он помогает самолету не только при взлете или посадке, но и при выполнении любых других маневров при пилотировании.

    Тип этого элемента может несколько изменяться в зависимости от на котором он используется. Механизация крыла ТУ-154, который считается одним из самых распространенных типов самолета, также имеет это простое устройство. Некоторые самолеты характеризуются тем, что их закрылки поделены на несколько самостоятельных частей, а у некоторых это один сплошной закрылок.

    Сверхкритическое крыло код

    Суперкритический профиль (С. П.), дозвуковой профиль крыла, позволяющий при фиксированном значении коэффициентов подъёмной силы и толщины профиля существенно повысить критическое число Маха. Чтобы увеличить скорость, нужно уменьшать сопротивление профиля крыла путём уменьшения его толщины («сплющить» профиль), но при этом надо сохранить его весовые и прочностные характеристики. Решение нашёл американский инженер Ричард Уиткомб. Он предложил сделать сужающуюся подрезку на нижней поверхности задней части крыла (небольшой плавный отгиб «хвостика» крыла вниз). Расширяющийся в подрезке поток компенсировал смещение аэродинамического фокуса. Использование уплощённых профилей с изогнутой задней частью позволяет равномерно распределить давление вдоль хорды профиля и тем самым приводит к смещению центра давления назад, а также увеличивает критическое число Маха на 10-15 %. Такие профили стали называть сверхкритическими (суперкритическими). Достаточно быстро они эволюционировали в сверхкритические профили 2-го поколения — передняя часть приближалась к симметричной, а подрезка усиливалась. Однако дальнейшее развитие в этом направлении остановилось — ещё более сильная подрезка делала заднюю кромку слишком тонкой с точки зрения прочности. Другим недостатком сверхкритического крыла 2-го поколения был момент на пикирование, который приходилось парировать нагрузкой на горизонтальное оперение. Раз нельзя подрезать сзади — нужно подрезать спереди: решение было столь же гениально, сколько и просто ― применили подрезку в передней нижней части крыла и уменьшили её в задней. краткая история эволюции аэродинамических профилей в картинках. Сверхкритические профили применяются в пассажирской авиации, обеспечивая наилучшее соотношение экономичности, веса конструкции и скорости полёта.

    Конструкция и назначение механизации крыла самолета с предкрылками

    Здесь важно отметить сразу, что фиксированный предкрылок монтируется только на те модели самолета, которые не являются скоростными. Это объясняется тем, что такой тип конструкции значительно увеличивает лобовое сопротивление, а это резко снижает возможность летательного аппарата развить высокую скорость

    Однако суть данного элемента в том, что он обладает такой частью, как отклоняемый носок. Его используют на тех типах крыльев, которые характеризуются тонким профилем, а также острой передней кромкой. Основное предназначение этого носка в том, чтобы не дать сорваться потоку при большом угле атаки. Так как угол может постоянно изменяться в течение полета, то и носок создается полностью управляемым и регулируемым, чтобы в любой ситуации можно было подобрать такое положение, которое удержит поток на поверхности крыла. При этом также может увеличиваться

    Предкрылкиправить

    Предкрылки — отклоняемые поверхности, установленные на передней кромке крыла. При отклонении образуют щель, аналогичную таковой у щелевых закрылков. Предкрылки, не образующие щели, называются отклоняемыми носками. Как правило, предкрылки автоматически отклоняются одновременно с закрылками, но могут и управляться независимо.

    В целом, эффект предкрылков заключается в увеличении допустимого угла атаки, то есть срыв потока с верхней поверхности крыла происходит при бо́льшем угле атаки.

    Помимо простых, существуют так называемые адаптивные предкрылки. Адаптивные предкрылки автоматически отклоняются для обеспечения оптимальных аэродинамических характеристик крыла в течение всего полёта. Также обеспечивается управляемость по крену при больших углах атаки с помощью асинхронного управления адаптивными предкрылками.

    На «ветеране» мировой авиации — самолёте («кукурузник») используются автоматические предкрылки, установленные на верхнем крыле бипланной коробки и отклоняющиеся самостоятельно, без каких-либо приводов или тяг при углах атаки, близких к критическим, создавая при этом дополнительную подъёмную силу и предотвращая срыв потока с крыла. Самолёт при этом не входит в штопор, а, в самом худшем случае, делает «клевок» и самостоятельно выходит из него. Именно автоматическим предкрылкам планер самолёта Ан-2 обязан своей лётной (с 1948 года) долговечности.

    ЭЛЕРОНЫ

    А теперь об оставшихся элементах крыла, указанных на рисунке в начале статьи.Элероны.

    Их бы я к механизации крыла не относил. Это органы поперечного управления самолетом, то есть управления по каналу крена. Работают они дифференциально. На одном крыле вверх, на втором вниз. Однако существует такое понятие, как флапероны, слегка «роднящее» элероны с закрылками. Это так называемые «зависающие элероны». Они могут отклоняться не только в противоположные стороны, но, если надо и в одну тоже. В этом случае они выполняют роль закрылков. Применяются они не часто, в основном на легких самолетах.

    Интерцепторы

    Основная статья: Интерцептор

    Выпуск левого элерон-интерцептора при парировании правого крена

    Интерцепторы (спойлеры) — отклоняемые или выпускаемые в поток поверхности на верхней (нижней, см. МиГ-19) поверхности крыла, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление и уменьшают подъёмную силу.[источник не указан 710 дней] Поэтому интерцепторы также называют органами непосредственного управления подъёмной силой.

    В зависимости от предназначения и площади поверхности консоли, расположения её на крыле и так далее, интерцепторы делят на элерон-интерцепторы и спойлеры:

    • Элерон-интерцепторы — представляют собой дополнение к элеронам и используются в основном для управления по крену. Они отклоняются несимметрично. Например, на Ту-154 при отклонении левого элерона вверх на угол до 20°, элерон-интерцептор на этой же консоли автоматически отклоняется вверх на угол до 45°. В результате подъёмная сила на левой консоли крыла уменьшается, и самолёт кренится влево. У некоторых самолётов элерон-интерцепторы могут являться главным (либо резервным) органом управления по крену[5].

    Выпущенные спойлеры

    • Спойлеры (многофункциональные интерцепторы) (от англ. to spoil — портить, мешать; spoiler — помеха) — гасители подъёмной силы. Симметричное задействование интерцепторов на обеих консолях крыла приводит к резкому уменьшению подъёмной силы и торможению самолёта. После выпуска самолёт балансируется на большем углу атаки, начинает тормозиться за счёт возросшего сопротивления и плавно снижаться. Возможно изменение вертикальной скорости без изменения угла тангажа. То есть при одновременном выпуске интерцепторы используются в качестве воздушных тормозов.

    Интерцепторы также активно используются для гашения подъёмной силы после приземления или при и для увеличения сопротивления. Необходимо отметить, что они не столько гасят скорость непосредственно, сколько снижают подъёмную силу крыла, что приводит к увеличению нагрузки на колёса и улучшению сцепления колёс с поверхностью. Благодаря этому, после выпуска внутренних интерцепторов можно переходить к торможению с помощью колёс.

    Геометрические характеристики крыла

    Геометрические характеристики — перечень параметров, понятий и терминов используемых для проектирования крыла и определения наименований его элементов:

    Размах крыла (L) — расстояние между двумя плоскостями, параллельными базовой плоскости самолёта и касающимися концов крыла. [ГХС 1990(с.55)]
    Хорда несущей поверхности крыла — отрезок прямой взятый в одном из сечений крыла плоскостью, параллельной базовой плоскости самолёта, и ограниченный передней и задней точками профиля.
    Местная хорда крыла (b(z)) — отрезок прямой на профиле крыла, соединяющий переднюю и заднюю точки контура профиля в заданном сечении по размаху крыла.
    Длина местной хорды крыла (b(z)) — длина отрезка линии проходящей через заднюю и переднюю точки аэродинамического профиля в местном сечении по размаху крыла.
    Центральная хорда крыла (b) — местная хорда крыла в базовой плоскости самолёта, получаемая продолжением линии передней и задней кромок крыла до пересечения с этой плоскостью. [ГХС 1990(с.54)]
    Длина центральной хорды крыла (b) — длина отрезка между точками пересечения передней и задней кромок крыла базовой плоскостью самолёта. [ГХС 1990(с.54)]
    Бортовая хорда крыла (bб) — хорда по линии разъёма крыла и фюзеляжа в сечении крыла, параллельном базовой плоскости самолёта. [ГХС 1990(с.54)]
    Концевая хорда крыла (bк) — хорда в концевом сечении крыла, параллельном базовой плоскости самолёта.
    Базовая плоскость крыла — плоскость содержащая центральную хорду крыла и перпендикулярная базовой плоскости самолёта. [ГХС 1990(с.43)]
    Площадь крыла (S) — площадь проекции крыла на базовую плоскость крыла, включая подфюзеляжную часть крыла и наплывы крыла. [ГХС 1990(с.55)]
    Контрольное сечение крыла — условное сечение крыла плоскостью, параллельной базовой плоскости крыла (z = const). [ГХС 1990(16)]
    Кривизна крыла — переменное отклонение средней линии аэродинамических профилей от их хорд; характеризуется относительной вогнутостью профиля (отношением максимального отклонения средней линии от хорды к длине хорды). [ГХС 1990(16)]
    Срединная поверхность крыла — образуемая совокупностью всех средних линий профилей крыла по размаху; обычно задаётся некоторыми законами изменения вогнутости профиля и крутки крыла по размаху; при постоянной величине крутки крыла и нулевой кривизне профилей из которых составлено крыло, срединная поверхность представляет собой плоскость. [ГХС 1990(16)]
    Удлинение крыла (λ) — относительный геометрический параметр, определяемый как отношение: λ = L²/S;
    Сужение крыла (η) — относительный геометрический параметр крыла, определяемый как отношение: η = b/bк;
    Геометрическая крутка крыла — поворачивание хорд крыла по его размаху на некоторые углы (по закону φкр = f(z)), которые отсчитываются от плоскости, за которую обычно принимают базовую плоскость крыла (при условии если угол заклинения крыла по бортовой хорде равен нулю). Применяется для улучшения аэродинамических характеристик, устойчивости и управляемости на крейсерском режиме полёта и при выходе на большие углы атаки.
    Местный угол геометрической крутки крыла (φкр(z)) — угол между местной хордой крыла и его базовой плоскостью, причём угол φкр(z) считается положительным, когда передняя точка местной хорды выше задней очки той же хорды крыла.

    Принцип действия

    Дым показывает движение воздуха, обусловленное взаимодействием крыла с воздухом.

    Подъёмная сила крыла создаётся за счёт разницы давлений воздуха на нижней и верхней поверхностях. Давление же воздуха зависит от распределения скоростей воздушных потоков вблизи этих поверхностей.

    Одним из распространённых объяснений принципа действия крыла является ударная модель Ньютона: частицы воздуха, сталкиваясь с нижней поверхностью крыла, стоящего под углом к потоку, упруго отскакивают вниз («скос потока»), согласно третьему закону Ньютона, толкая крыло вверх. Данная упрощённая модель учитывает закон сохранения импульса, но полностью пренебрегает обтеканием верхней поверхности крыла, вследствие чего она даёт заниженную величину подъёмной силы.

    В другой распространённой модели возникновение подъёмной силы объясняется разностью давлений на верхней и нижней сторонах профиля, возникающей согласно закону Бернулли[3]: на нижней поверхности крыла скорость протекания воздуха оказывается ниже, чем на верхней, поэтому подъёмная сила крыла направлена снизу вверх. Обычно рассматривается крыло с плоско-выпуклым профилем: нижняя поверхность плоская, верхняя — выпуклая. Набегающий поток разделяется крылом на две части — верхнюю и нижнюю, — при этом, вследствие выпуклости крыла, верхняя часть потока должна пройти больший путь, нежели нижняя. Для обеспечения неразрывности потока скорость воздуха над крылом должна быть больше, чем под ним, из чего следует, что давление на верхней стороне профиля крыла ниже, чем на нижней; этой разностью давлений обуславливается подъёмная сила. Однако данная модель не объясняет возникновение подъёмной силы на двояковыпуклых симметричных или на вогнуто-выпуклых профилях, когда потоки сверху и снизу проходят одинаковое расстояние.

    Для устранения этих недостатков Н. Е. Жуковский ввёл понятие циркуляции скорости потока; в 1904 году им была сформулирована теорема Жуковского. Циркуляция скорости позволяет учесть скос потока и получать значительно более точные результаты при расчётах.

    Положение закрылков (сверху вниз): 1) Наибольшая эффективность (набор высоты, горизонтальный полёт, снижение)2) Наибольшая площадь крыла (взлёт)3) Наибольшая подъёмная сила, высокое сопротивление (заход на посадку)4) Наибольшее сопротивление, уменьшенная подъёмная сила (после посадки)

    Одним из главных недостатков вышеприведённых объяснений является то, что они не учитывают вязкость воздуха, то есть перенос энергии и импульса между отдельными слоями потока (что и является причиной циркуляции).
    Существенное влияние на крыло может оказать поверхность земли, «отражающая» возмущения потока, вызванные крылом, и возвращающая часть импульса обратно (экранный эффект).

    Также в приведённых объяснениях не раскрывается механизм передачи энергии от крыла к потоку, то есть совершения работы самим крылом[источник не указан 22 дня]. Хотя верхняя часть воздушного потока действительно имеет повышенную скорость, геометрическая длина пути не имеет к этому отношения — это вызвано взаимодействием слоёв неподвижного и подвижного воздуха и верхней поверхности крыла[источник не указан 22 дня]. Поток воздуха, следующий вдоль верхней поверхности крыла, «прилипает» к ней и старается следовать вдоль этой поверхности даже после точки перегиба профиля (эффект Коанда). Благодаря поступательному движению, крыло совершает работу по разгону этой части потока. Достигнув точки отрыва у задней кромки, воздух продолжает своё движение вниз по инерции вместе с массой, отклонённой нижней поверхностью крыла, что в сумме вызывает скос потока и возникновение реактивного импульса[источник не указан 22 дня]. Вертикальная часть этого импульса и вызывает подъёмную силу, уравновешивающую силу тяжести, горизонтальная же часть уравновешивается лобовым сопротивлением.

    На самом деле, обтекание крыла является очень сложным трёхмерным нелинейным, и зачастую нестационарным, процессом. Подъёмная сила крыла зависит от его площади, профиля, формы в плане, а также от угла атаки, скорости и плотности потока () и от целого ряда других факторов.

    Конструктивно-силовые схемы крыла

    По конструктивно-силовой схеме крылья делятся на ферменные, лонжеронные, кессонные.

    Ферменное крыло


    Конструкция такого крыла включает пространственную ферму, воспринимающую силовые факторы, нервюры и обшивку, передающую аэродинамическую нагрузку на нервюры.
    Не следует путать ферменную конструктивно-силовую схему крыла с лонжеронной конструкцией, включающей лонжероны и (или) нервюры ферменной конструкции.
    В настоящее время крылья ферменной конструкции практически не применяются.

    Лонжеронное крыло


    Лонжероны выделены красным цветом

    Фрагмент крыла поршневого истребителя Ла-5, вертикально на фото идут нервюры

    Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент.[7] Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов тем, что панели обшивки с стрингерным набором крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолёта с помощью моментных узлов.[8]

    Кессонное крыло


    В кессонном крыле основную нагрузку воспринимают как лонжероны, так и обшивка. В пределе лонжероны вырождаются до стенок, а изгибающий момент полностью воспринимается панелями обшивки. В таком случае конструкцию называют моноблочной. Силовые панели включают обшивку и подкрепляющий набор в виде стрингеров или гофра. Подкрепляющий набор служит для обеспечения отсутствия потери устойчивости обшивки от сжатия и работает на растяжение-сжатие вместе с обшивкой.
    Кессонная конструкция крыла требует наличия , к которому крепятся консоли крыла. Консоли крыла стыкуются с центропланом при помощи контурного стыка, обеспечивающего передачу силовых факторов по всей ширине панели.

    Закрылки

    Основная статья: Закрылок

    Закрылки — отклоняемые поверхности, симметрично расположенные на задней кромке крыла. Закрылки в убранном состоянии являются продолжением поверхности крыла, тогда как в выпущенном состоянии могут отходить от него с образованием щелей. Используются для улучшения несущей способности крыла во время взлёта, набора высоты, снижения и посадки, а также при полёте на малых скоростях. Существует большое число типов конструкции закрылков:

    Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна (Сy) профиля и (в случае выдвижных закрылков[1],
    которые также называют закрылками Фаулера[2])
    площадь поверхности крыла (S), следовательно, увеличивается и несущая способность крыла. Возросшая несущая способность крыла позволяет летательным аппаратам лететь без сваливания при меньшей скорости. Таким образом, выпуск закрылков является эффективным способом снизить взлётную и посадочную скорости. Второе следствие выпуска закрылков — это увеличение аэродинамического сопротивления. Если при посадке возросшее лобовое сопротивление способствует торможению самолёта, то при взлёте дополнительное лобовое сопротивление отнимает часть тяги двигателей. Поэтому на взлёте закрылки выпускаются всегда на меньший угол, нежели при посадке, или не выпускаются вообще на ряде лёгких самолётов. Третье следствие выпуска закрылков — продольная перебалансировка самолёта из-за возникновения дополнительного продольного момента. Это усложняет управление самолётом (на многих современных самолётах пикирующий момент при выпуске закрылков компенсируется перестановкой стабилизатора на некоторый отрицательный угол). Закрылки, образующие при выпуске профилированные щели, называют щелевыми. Закрылки могут состоять из нескольких секций, образуя несколько щелей (как правило, от одной до трёх).

    К примеру, на Ту-154М применяются двухщелевые закрылки, а на Ту-154Б — трёхщелевые. Наличие щели позволяет потоку перетекать из области повышенного давления (нижняя поверхность крыла) в область пониженного давления (верхняя поверхность крыла). Щели спрофилированы так, чтобы вытекающая из них струя была направлена по касательной к верхней поверхности, а сечение щели должно плавно сужаться для увеличения скорости потока. Пройдя через щель, струя с высокой энергией взаимодействует с «вялым» пограничным слоем и препятствует образованию завихрений и отрыву потока. Это мероприятие и позволяет «отодвинуть» срыв потока на верхней поверхности крыла на бо́льшие и бо́льшие значения подъёмной силы.

    Примечания

    1.  (неопр.). Проверено 1 июня 2010. 10 февраля 2012 года.
    2.  (неопр.) (недоступная ссылка). Проверено 1 июня 2010. 2 сентября 2009 года.
    3.  (неопр.). Проверено 1 июня 2010. 10 февраля 2012 года.
    4. ↑ Предкрылок // Авиация. Энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищев. — Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 445. — 736 с. — ISBN 5-85270-086-X.
    5.  (неопр.). Проверено 1 июня 2010. 10 февраля 2012 года.

    Принцип действия


    Дым показывает движение воздуха, обусловленное взаимодействием крыла с воздухом.

    Подъёмная сила крыла создаётся за счёт разницы давлений воздуха на нижней и верхней поверхностях. Давление же воздуха зависит от распределения скоростей воздушных потоков вблизи этих поверхностей.

    Одним из распространённых объяснений принципа действия крыла является ударная модель Ньютона: частицы воздуха, сталкиваясь с нижней поверхностью крыла, стоящего под углом к потоку, упруго отскакивают вниз («скос потока»), согласно третьему закону Ньютона, толкая крыло вверх. Данная упрощённая модель учитывает закон сохранения импульса, но полностью пренебрегает обтеканием верхней поверхности крыла, вследствие чего она даёт заниженную величину подъёмной силы.

    В другой распространённой модели возникновение подъёмной силы объясняется разностью давлений на верхней и нижней сторонах профиля, возникающей согласно закону Бернулли[3]: на нижней поверхности крыла скорость протекания воздуха оказывается ниже, чем на верхней, поэтому подъёмная сила крыла направлена снизу вверх. Обычно рассматривается крыло с плоско-выпуклым профилем: нижняя поверхность плоская, верхняя — выпуклая. Набегающий поток разделяется крылом на две части — верхнюю и нижнюю, — при этом, вследствие выпуклости крыла, верхняя часть потока должна пройти больший путь, нежели нижняя. Для обеспечения неразрывности потока скорость воздуха над крылом должна быть больше, чем под ним, из чего следует, что давление на верхней стороне профиля крыла ниже, чем на нижней; этой разностью давлений обуславливается подъёмная сила. Однако данная модель не объясняет возникновение подъёмной силы на двояковыпуклых симметричных или на вогнуто-выпуклых профилях, когда потоки сверху и снизу проходят одинаковое расстояние.

    Для устранения этих недостатков Н. Е. Жуковский ввёл понятие циркуляции скорости потока; в 1904 году им была сформулирована теорема Жуковского. Циркуляция скорости позволяет учесть скос потока и получать значительно более точные результаты при расчётах.


    Положение закрылков (сверху вниз): 1) Наибольшая эффективность (набор высоты, горизонтальный полёт, снижение)2) Наибольшая площадь крыла (взлёт)3) Наибольшая подъёмная сила, высокое сопротивление (заход на посадку)4) Наибольшее сопротивление, уменьшенная подъёмная сила (после посадки)

    Одним из главных недостатков вышеприведённых объяснений является то, что они не учитывают вязкость воздуха, то есть перенос энергии и импульса между отдельными слоями потока (что и является причиной циркуляции).
    Существенное влияние на крыло может оказать поверхность земли, «отражающая» возмущения потока, вызванные крылом, и возвращающая часть импульса обратно (экранный эффект).

    Также в приведённых объяснениях не раскрывается механизм передачи энергии от крыла к потоку, то есть совершения работы самим крылом[источник не указан 32 дня]. Хотя верхняя часть воздушного потока действительно имеет повышенную скорость, геометрическая длина пути не имеет к этому отношения — это вызвано взаимодействием слоёв неподвижного и подвижного воздуха и верхней поверхности крыла[источник не указан 32 дня]. Поток воздуха, следующий вдоль верхней поверхности крыла, «прилипает» к ней и старается следовать вдоль этой поверхности даже после точки перегиба профиля (эффект Коанда). Благодаря поступательному движению, крыло совершает работу по разгону этой части потока. Достигнув точки отрыва у задней кромки, воздух продолжает своё движение вниз по инерции вместе с массой, отклонённой нижней поверхностью крыла, что в сумме вызывает скос потока и возникновение реактивного импульса[источник не указан 32 дня]. Вертикальная часть этого импульса и вызывает подъёмную силу, уравновешивающую силу тяжести, горизонтальная же часть уравновешивается лобовым сопротивлением.

    На самом деле, обтекание крыла является очень сложным трёхмерным нелинейным, и зачастую нестационарным, процессом. Подъёмная сила крыла зависит от его площади, профиля, формы в плане, а также от угла атаки, скорости и плотности потока () и от целого ряда других факторов.

    Геометрические характеристики крыла

    Геометрические характеристики — перечень параметров, понятий и терминов используемых для проектирования крыла и определения наименований его элементов:

    Размах крыла (L) — расстояние между двумя плоскостями, параллельными базовой плоскости самолёта и касающимися концов крыла. [ГХС 1990(с.55)]
    Хорда несущей поверхности крыла — отрезок прямой взятый в одном из сечений крыла плоскостью, параллельной базовой плоскости самолёта, и ограниченный передней и задней точками профиля.
    Местная хорда крыла (b(z)) — отрезок прямой на профиле крыла, соединяющий переднюю и заднюю точки контура профиля в заданном сечении по размаху крыла.
    Длина местной хорды крыла (b(z)) — длина отрезка линии проходящей через заднюю и переднюю точки аэродинамического профиля в местном сечении по размаху крыла.
    Центральная хорда крыла (b) — местная хорда крыла в базовой плоскости самолёта, получаемая продолжением линии передней и задней кромок крыла до пересечения с этой плоскостью. [ГХС 1990(с.54)]
    Длина центральной хорды крыла (b) — длина отрезка между точками пересечения передней и задней кромок крыла базовой плоскостью самолёта. [ГХС 1990(с.54)]
    Бортовая хорда крыла (bб) — хорда по линии разъёма крыла и фюзеляжа в сечении крыла, параллельном базовой плоскости самолёта. [ГХС 1990(с.54)]
    Концевая хорда крыла (bк) — хорда в концевом сечении крыла, параллельном базовой плоскости самолёта.
    Базовая плоскость крыла — плоскость содержащая центральную хорду крыла и перпендикулярная базовой плоскости самолёта. [ГХС 1990(с.43)]
    Площадь крыла (S) — площадь проекции крыла на базовую плоскость крыла, включая подфюзеляжную часть крыла и наплывы крыла. [ГХС 1990(с.55)]
    Контрольное сечение крыла — условное сечение крыла плоскостью, параллельной базовой плоскости крыла (z = const). [ГХС 1990(16)]
    Кривизна крыла — переменное отклонение средней линии аэродинамических профилей от их хорд; характеризуется относительной вогнутостью профиля (отношением максимального отклонения средней линии от хорды к длине хорды). [ГХС 1990(16)]
    Срединная поверхность крыла — образуемая совокупностью всех средних линий профилей крыла по размаху; обычно задаётся некоторыми законами изменения вогнутости профиля и крутки крыла по размаху; при постоянной величине крутки крыла и нулевой кривизне профилей из которых составлено крыло, срединная поверхность представляет собой плоскость. [ГХС 1990(16)]
    Удлинение крыла (λ) — относительный геометрический параметр, определяемый как отношение: λ = L²/S;
    Сужение крыла (η) — относительный геометрический параметр крыла, определяемый как отношение: η = b/bк;
    Геометрическая крутка крыла — поворачивание хорд крыла по его размаху на некоторые углы (по закону φкр = f(z)), которые отсчитываются от плоскости, за которую обычно принимают базовую плоскость крыла (при условии если угол заклинения крыла по бортовой хорде равен нулю). Применяется для улучшения аэродинамических характеристик, устойчивости и управляемости на крейсерском режиме полёта и при выходе на большие углы атаки.
    Местный угол геометрической крутки крыла (φкр(z)) — угол между местной хордой крыла и его базовой плоскостью, причём угол φкр(z) считается положительным, когда передняя точка местной хорды выше задней очки той же хорды крыла.

    Сверхкритическое крыло

    Суперкритический профиль (С. П.), дозвуковой профиль крыла, позволяющий при фиксированном значении коэффициентов подъёмной силы и толщины профиля существенно повысить критическое число Маха. Чтобы увеличить скорость, нужно уменьшать сопротивление профиля крыла путём уменьшения его толщины («сплющить» профиль), но при этом надо сохранить его весовые и прочностные характеристики. Решение нашёл американский инженер Ричард Уиткомб. Он предложил сделать сужающуюся подрезку на нижней поверхности задней части крыла (небольшой плавный отгиб «хвостика» крыла вниз). Расширяющийся в подрезке поток компенсировал смещение аэродинамического фокуса. Использование уплощённых профилей с изогнутой задней частью позволяет равномерно распределить давление вдоль хорды профиля и тем самым приводит к смещению центра давления назад, а также увеличивает критическое число Маха на 10-15 %. Такие профили стали называть сверхкритическими (суперкритическими). Достаточно быстро они эволюционировали в сверхкритические профили 2-го поколения — передняя часть приближалась к симметричной, а подрезка усиливалась. Однако дальнейшее развитие в этом направлении остановилось — ещё более сильная подрезка делала заднюю кромку слишком тонкой с точки зрения прочности. Другим недостатком сверхкритического крыла 2-го поколения был момент на пикирование, который приходилось парировать нагрузкой на горизонтальное оперение. Раз нельзя подрезать сзади — нужно подрезать спереди: решение было столь же гениально, сколько и просто ― применили подрезку в передней нижней части крыла и уменьшили её в задней. краткая история эволюции аэродинамических профилей в картинках. Сверхкритические профили применяются в пассажирской авиации, обеспечивая наилучшее соотношение экономичности, веса конструкции и скорости полёта.

    Закрылки

    Основная статья: Закрылок

    Закрылки — отклоняемые поверхности, симметрично расположенные на задней кромке крыла. Закрылки в убранном состоянии являются продолжением поверхности крыла, тогда как в выпущенном состоянии могут отходить от него с образованием щелей. Используются для улучшения несущей способности крыла во время взлёта, набора высоты, снижения и посадки, а также при полёте на малых скоростях. Существует большое число типов конструкции закрылков:

    Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна (Сy) профиля и (в случае выдвижных закрылков[1],
    которые также называют закрылками Фаулера[2])
    площадь поверхности крыла (S), следовательно, увеличивается и несущая способность крыла. Возросшая несущая способность крыла позволяет летательным аппаратам лететь без сваливания при меньшей скорости. Таким образом, выпуск закрылков является эффективным способом снизить взлётную и посадочную скорости. Второе следствие выпуска закрылков — это увеличение аэродинамического сопротивления. Если при посадке возросшее лобовое сопротивление способствует торможению самолёта, то при взлёте дополнительное лобовое сопротивление отнимает часть тяги двигателей. Поэтому на взлёте закрылки выпускаются всегда на меньший угол, нежели при посадке, или не выпускаются вообще на ряде лёгких самолётов. Третье следствие выпуска закрылков — продольная перебалансировка самолёта из-за возникновения дополнительного продольного момента. Это усложняет управление самолётом (на многих современных самолётах пикирующий момент при выпуске закрылков компенсируется перестановкой стабилизатора на некоторый отрицательный угол). Закрылки, образующие при выпуске профилированные щели, называют щелевыми. Закрылки могут состоять из нескольких секций, образуя несколько щелей (как правило, от одной до трёх).

    К примеру, на Ту-154М применяются двухщелевые закрылки, а на Ту-154Б — трёхщелевые. Наличие щели позволяет потоку перетекать из области повышенного давления (нижняя поверхность крыла) в область пониженного давления (верхняя поверхность крыла). Щели спрофилированы так, чтобы вытекающая из них струя была направлена по касательной к верхней поверхности, а сечение щели должно плавно сужаться для увеличения скорости потока. Пройдя через щель, струя с высокой энергией взаимодействует с «вялым» пограничным слоем и препятствует образованию завихрений и отрыву потока. Это мероприятие и позволяет «отодвинуть» срыв потока на верхней поверхности крыла на бо́льшие и бо́льшие значения подъёмной силы.

    Тип крыла самолета — Энциклопедия по машиностроению XXL

    Если упругая конструкция типа крыла самолета находится в потоке газа (жидкости), то свойства состояния ее равновесия (устойчивость или неустойчивость) зависят от параметров потока, т. е. от плотности газа (жидкости) р и скорости о, или, проще, от скоростного напора pv /2. Как оказывается, система, устойчивая при малых значениях скоростного напора, может потерять устойчивость при достаточно больших его значениях тогда после сколь угодно малого возмущения начинается движение, все дальше уводящее систему от ставшего неустойчивым состояния равновесия. Движение, представляющее собой монотонное возрастание отклонений от состояния равновесия, называется дивергенцией, а движение, носящее характер колебаний с возрастающими пиковыми значениями, — флаттером. Скорость, при которой возникает потеря устойчивости того или иного типа, называется критической скоростью.  [c.184]
    Сопротивление давления в значительной мере зависит от очертания, или формы, тела и называется также сопротивлением формы. Тела типа крыла самолета, подводного крыла и хорошо обтекаемого судна имеют большое, а иногда и абсолютно преобладающее сопротивление поверхности. Тела с тупыми обводами типа сферы, корпуса автомобиля или быка моста имеют сопротивление формы, большое по сравнению с сопротивлением поверхности.  [c.185]

    Типы крыльев самолетов и их характеристики  [c.232]

    Течь жидкости из соединений и уплотнений 52 Тип крыла самолета 232—236 Титан и его сплавы 289 Тоны и шумы 101 Топливо реактивное, зарубежные сорта 293  [c.419]

    Рис. 12. Оболочка прямоугольного профиля типа крыла самолета
    Приведем пример расчета тонкостенной оболочки прямоугольного профиля с прямолинейной осью X, перпендикулярной к ее торцам (типа крыла самолета) (рис. 12). Будем считать, что поперечное сечение обладает геометрическим подобием и изменяется по закону X  [c.85]Проектировочный расчет всегда желателен, но, к сожалению, не всегда возможен. В системах типа крыла, фюзеляжа или оперения самолета, например, по причине их конструктивной сложности приходится проводить не проектировочный расчет, а проверочный.  [c.51]

    Для различных типов реактивных самолетов Я = 2 -f- 10. Сужение крыла  [c.14]

    В зависимости от конструкции соединения применяют различные типы заклепок, геометрические размеры которых стандартизованы. Основные типы заклепок изображены на рис. 2.2 (а — с полукруглой головкой 6 — полупотайная в — потайная г — трубчатая). Если нет доступа к замыкающей головке (например, пустотелое крыло самолета), то применяют заклепки для односторонней клепки. Например, на рис. 2.2, д замыкающая головка образуется при протягивании конической оправки через коническое отверстие заклепки и на рис. 2.2, е — взрывом заряда 1.  [c.62]


    В третьей части (главы 7, 8) рассматривается приложение метода конечных элементов к расчету характерных для летательных аппаратов конструктивных элементов — пластин, оболочек и тонкостенных подкрепленных систем типа фюзеляжа или крыла самолета. Основное внимание уделено здесь описанию подходящих конечных элементов для расчета тех или иных конструкций их применение иллюстрируется примерами расчета.  [c.7]

    Периодические движения различных деталей двигателей, станков и других машин и механизмов приводят, независимо от характера внешних сил, к возникновению периодически изменяющихся инерционных усилий, действующих как на сами движущиеся детали машины или механизма, так и на станины, фундаменты или конструкции, связанные с машиной. Эти инерционные усилия рассматриваются как внешние при определении внутренних усилий взаимодействия между частицами тела. Внешние силы, действующие на детали или на конструкцию в целом, также могут изменяться периодически так действует давление горючей смеси на поршень, стенки и дно цилиндра в двигателях внутреннего сгорания, сопротивление штампуемой массы на рабочие органы штамповочных машин и молотов и т. п. Колебания, приводящие к появлению периодически меняющихся напряжений, могут возникнуть вследствие взаимодействия упругого тела с окружающей средой крыло самолета, лопатка турбины, гребной винт судна, движущиеся поступательно относительно жидкой или газообразной среды, приходят при некоторых условиях в колебательное движение вследствие автоматического изменения угла атаки, инициируемого сопротивлением среды при наличии восстанавливающих упругих усилий колеблющегося тела. К такому типу движений, входящих в класс так называемых автоколебаний, относятся и колебания мостов, мачт, градирен, проводов в воздушном потоке. Периодически изменяющиеся напряжения в телах могут возникнуть также при периодическом изменении температурных и лучевых полей.  [c.288]

    Примерами совмещения первого типа являются парная установка судовых двигателей, работающих каждый на свой винт, а также установка двух или большего числа двигателей в крыльях самолета. Помимо повышения общей мощности (при затруднительности создания двигателя большой мощности), этот способ иногда помогает удачно решить другие задачи. Так, параллельная установка судовых двигателей увеличивает маневренность судна, особенно на малом ходу.  [c.46]

    Нормальные нервюры штампуются целиком из плакированных листов. После анодного оксидирования в серной кислоте и хроматирования стрингеры и нервюры окрашиваются так же, как и детали лонжеронов. В деревянных крыльях самолетов применяют нервюры балочного и ферменного типа. Балочные деревянные нервюры самолетов состоят из верхней и нижней полок, изготовленных из реек, фанерной стенки и стоек (рис. 145). Ферменные деревянные нервюры планеров содержат полки, раскосы и стойки. Деревянные нервюры крыла окрашивают по той же технологии, что и деревянные обшивки фюзеляжа.  [c.275]

    Все типы корабельных самолетов имеют складывающиеся консоли крыльев для уменьшения их размеров в целях размещения большего их количества на нижней палубе корабля, где они находятся в пришвартованном виде на переходах по морям и океанам.  [c.8]

    Фнг. 285. Радиатор типа 6, устанавливаемый подвижно впереди крыла самолета.  [c.318]
    Известно большое количество типов флаттера самолетов. Некоторые из них довольно сложны, например, у самолетов со стреловидными крыльями. Строго говоря, при флаттере вибрирует вся конструкция самолета, однако при классификации типов флаттера можно это обстоятельство не учитывать, сосредоточив внимание на тех частях конструкции самолета, колебания которых играют преобладающую роль. Один из первых типов флаттера, с которым пришлось столкнуться в практике,— это довольно простой антисимметричный флаттер рулей высоты, при котором две половины руля колеблются в противофазе, как ножницы.  [c.95]

    Примерами совмещения первого типа являются парная установка судовых двигателей, работающих каждый на свой винт, а также установка двух или большего числа двигателей в крыльях самолета. Помимо повышения общей мощности (при затруднительности создания двигателя боль-, шой мощности) этот способ иногда позволяет удачно решить другие задачи. Так, параллельная установка судовых двигателей увеличивает маневренность судна, особенно на малом ходу. Установка нескольких двигателей на самолетах облегчают виражирование и выруливание на земле. Применение нескольких двигателей до известной степени увеличивает также надежность при выходе из строя одного из двигателей можно продолжать рейс, хотя и с пониженной скоростью.  [c.48]

    Коэффициент подъемной силы Су с увеличением угла атаки растет сначала быстро, а затем медленнее и после критического угла атаки начинает падать. Коэффициент лобового-ттопротивления растет сначала медленно, а затем быстрее. На рис. 343 приведены графики зависимости и Су от угла атаки а для одного из типов крыльев, применяемых в авиации. Так как во всей области практически применяемых углов атаки величина С много меньше, чем Су, то для того, чтобы обе кривые удобно было нанести в одном масштабе, на графике отложена величина 5Сх. От крыла самолета требуется большая подъемная сила при малом лобовом сопротивлении. Крыло тем лучше будет удовлетворять этому требованию, чем больше величина ft = Су/С , которая поэтому называется качеством крыт.  [c.560]

    С 1940—1941 гг. в крупных сериях строились самолеты-истребители Як-1 и Як-7 с цельнодеревянными крыльями. С середины 1942 г. по мере возрастания выпуска качественных марок стали, алюминия и легких сплавов началось крупносерийное производство самолетов Як-9 с более легкими крыльями смешанной металло-деревянной конструкции, с соответственно увеличенным объемом топливных баков и с усиленным вооружением. Эти самолеты стали наиболее распространенным типом советских самолетов-истребителей военных лет. Наконец, весной 1943 г. прошел испытания облегченный самолет Як-3 с двигателем ВК-105ПФ В. Я. Климова (1892—1962), значительно превосхо-  [c.363]

    В 1936 г. С. П. Королев спроектировал двухместный ракетоплан РП-318 (СК-9) с жидкостным реактивным двигателем ОРМ-65 ( опытньш реактивным мотором ) конструкции В. П. Глушко. Летные испытания проводились в начале 1940 г. летчиком В. П. Федоровым. В 1939 г. группа И. А. Меркулова разработала конструкцию авиационных воздушно-реактивных двигателей прямоточного типа. Устанавливавшиеся под нижними плоскостями крыльев самолетов и использовавшиеся как вспомогательные двигатели,, они в 1939—1940 гг. успешно прошли испытания на истребителях И-15бис и И-153 Н. Н. Поликарпова. Годом позднее В. Ф. Болховитинов (при уча-  [c.367]

    Как некоторый итог развития авиационной техники в Советском Союзе, 9 июля 1967 г. при проведении авиапарада на подмосковном аэродроме Домодедово были показаны новые типы боевых самолетов легкого многоцелевого тактического истребителя МиГ-21 (см. рис. 114), сверхзвукового двухдвигательного истребителя-перехватчика Як-28П, сверхзвукового истребителя-бомбардировщика Су-7 со стартовыми твердотопливными двигателями-ускорителями и др. В ряду этих самолетов наиболее интересны многоцелевой истребитель с крылом изменяемой в полете стреловидности и истребитель вертикального взлета и посадки.  [c.392]

    Последовательно совершенствуя новые типы пассажирских самолетов серийной постройки, конструкторы улучшали их аэродинамические свойства и прочностные характеристики в частности, срок службы планеров (фюзеля-л ей, крыльев и шасси) был увеличен до 30 тыс. летных часов, соответствующих примерно 15 годам регулярной эксплуатации.  [c.394]

    Еще в прошлйм веке, описывая скелетные образования радиолярий, известный естествоиспытатель Э. Геккель отметил, какой исключительный интерес могут. представить для инженеров их конструкции, состоящие из повторяющихся форм. Изучая симметричные конструкции скелетов микроорганизмов, современный американский ученый Ля-Риколе предложил аналогичные по структуре экономичные, прочные и красивые многослойные сотовые конструкции типа сендвич , которые сейчас начали использовать в архитектуре (перекрытия залов), мостостроении, авиации (элементы конструкции фюзеляжа и крыла самолета) и других отраслях техники.  [c.53]

    Для крыльев различных типов реактивных самолетов Скорн = 3,5 -f- 16. Коэффициент статического момента горизонтального оперения  [c.14]

    Наряду с проведением работ по повышению эффективности использования топлива в перспективных двигателях для дальних дозвуковых самолетов в США и других странах ведутся исследования по разработке двигателей для других типов дозвуковых самолетов. В частности, разрабатывается маломощный двигатель для самолетов общего назначения, который должен быть более надежным, дешевым, малошумным и меньше загрязняющим атмосферу, чем поршневой двигатель. Ведутся работы над экспериментальными двигателями с поворотными лопатками вентилятора для СКВП, рассчитанными на малую дальность полета и имеющими крыло увеличенной подъемной силы, и другими перспективными двигателями.  [c.228]

    Материалы на основе углепластиков впервые начали применять в самолете F-14, а для самолета F-18 они уже завоевали себе место в качестве одного из наиболее эффективных конструкционных материалов. Для этого пришлось пересмотреть сложившееся ранее мнение, что алюминий, титан, высокопрочная сталь и другие металлические материалы являются основными конструкционными материалами для изготовления деталей самолетов. Благодаря уменьшению массы сейчас удается создать новые типы более совершенных истребителей. В самолетеY AV-8В около 17% массы приходится на обшивку несущих крыльев, закрылки и вспомогательные крылья, а в новой модификации AV-8B Харриер (рис. 6.8, а) из углепластиков изготовлена также панель фюзеляжа и общая масса деталей самолета из углепластиков составляет около 26%. Конструкция основного крыла самолета AV-8B Харриер показана на рис. 6.8, б. Лонжерон и ребро такого крыла имеют двутавровое сечение, а стенка лонжерона — синусоидальную форму это типичный пример конструкции крыла, изготовленного из композиционных материалов Такая же конструкция использована и в горизонтальном хвостовом one рении бомбардировщика В-1.  [c.213]


    Для идеализации одной и той же конструкции могут быть использованы различные конечные элементы. Выбор во многом определяется той библиотекой конечных элементов, которая имеется в данной программе большую роль играют знания и опыт расчетчика. В настоящее время широкое применение получили конечные элементы изопараметрического типа, позволяющие легко моделировать тела с криволинейными границами именно поэтому в данной книге им уделено большое внимание. При работе с ними приходится решать вопрос о том, какие элементы лучше взять — простейшие элементы первого порядка или же более сложные многоузловые элементы высших порядков. Здесь следует иметь в виду, что элементы первого порядка позволяют получить достаточно точные значения напряжений лишь в центральной точке, но не в узлах. Поэтому область эффективного применения элементов первого порядка ограничивается, как правило, такими задачами, в которых градиенты напряжений не слишком велики (например, расчет крыла самолета без вырезов).  [c.388]

    Если по условиям эксплуатации процесс нагружения объекта может быть разбит на блоки однотипной структуры, то его естественно представить в виде последовательности блоков. Примером служит нагружение конструкции крыла самолета на протяжении одного полета [61 1. Каждому полету соответствует блок нагружения общей продолжительностью Д/ . Блок включает нагрузки от движения по неровностям взлетно-посадочной полосы, медленно изменяющиеся нагрузки, связанные с набором высоты, крейсерским полетом и снижением, а также нагрузки от атмосферной турбулентности и выполнения маневров во время полета. Если каждый из типов нагрузок охарактеризовать набором числовых параметров, то совокупность всех этих параметров образует вектор q , соответствующий п-му Лолету.  [c.63]

    У четвертого из представленных типов самолета потолок на сверхзвуковой скорости существенно больше потолка на дозвуковой скорости. Область установившихся режимов этого самолета значительно увеличилась в ширину, ее основная площадь лежит в зазвуковом диапазоне скоростей. Левая граница несколько сдвинулась вправо, так как крыло самолета специально спроектировано для больших скоростей. Поэтому на малых скоростях оно ведет себя хуже — углы атаки на тех же скоростях у него больше, а качество значительно хуже. По этой причине потолок самолета на дозвуковой скорости несколько  [c.17]

    Здесь интеграл имеет сингулярную особенность (подынтегральная функция неиитегрируемая) и понимается в смысле главного значения по Когци (см. приложение 14.2). Уравнение такого типа встречается в теории крыла самолета конечного размаха и  [c.97]

    Компаундирование — параллельное соедиБение машин или агрегатов с целью увеличения общей мощности или производительности комплекса. Спариваемые агрегаты могут использоваться, как независимые агрегаты или быть связаны друг с другом синхронизирующими или транспортными устройствами. Примером компаундирования первого типа является парная установка двух судовых двигателей, работающих на один винт, а также установка двух двигателей в крыльях самолета  [c.11]

    О,, работающие на прочность, часто приходится подкреплять ребрами (преимущественно для обеспо-чения устойчивости их деформации), напр, флозоляжи и крылья самолетов, корпуса кораблей в районах криволинейных обводов, нек-рые типы топкостенных перекрытий.  [c.465]

    В керосиновых баках, встроенных в конструкцию крыла самолета, создаются особые условия, в которых жизнедеятельность микроорганизмов может вызвать интенсивную коррозию металла. Развитию микроорганизмов в керосине способствуют влага, содержащая минеральные соли, водорастворимые компоненты, мер-коптаны, поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение между водой и поверхностью баков и усиливающие эффгкт смачивания, что способствует удержанию влаги на поверхности защитного покрытия бака. В керосине встречаются несколько десятков различных видов бактерий и н колько типов грибков. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов содержат кислые вещества (муравьиную, уксусную, азотную и другие кислоты), усиливающие коррозионную активность электролита.  [c.46]

    Тонкостенные конструкции типа оболочек и пластин составляют весьма обширный класс. Формы объектов, которые могут быть причислены к этому классу, чрезвычайно разнообразны, точно так же, как велико и число областей техники, в которых они встречаются в машиностроении — это корпуса всевозможных машин, улитки турбин в приборостроении — гибкие упругие элементы сильфоны, мембраны, в том числе гофрированные, тарельчатые пружины в гражданском и промышленном строительстве — покрытия и перекрытия, пандусы, навесы и козырьки в кораблестроении — корпуса судов, сухих и плавучих доков в авиастроении — фюзеляжи и крылья самолетов в ракетостроении — корпуса ракет в подвижном составе железных дорог — кузова вагонов, цистерны, несущие конструкции локомотивов в других видах наземного транспорта — кузова автомобилей, тракторов в мостостроении — плиты проезжеЯ части, кессоны, опускные колодцы, сваи-оболочки в тоннелестроении и, в частности, в метростроении — обделка тоннелей в гидротехническом (энергетическом) строительстве — арочные и арочные контрфорсные плотины, затворы в промышленной аппаратуре — всевозможные емкости (аппаратура химических и ряда других производств), резервуары, бункера в котлостроении — котлы в трубоп во-дах, компенсаторах и т. п.  [c.3]


    Синтез формы упругой оси замкнутого крыла самолета и исследование его напряженно-деформированного состояния методом спекл-голографии Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

    УДК 629.73.015.4

    В. Н. Семенов1’2, И. В. Волков1, Фон Мьинт Тун1

    1 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) 2 Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н. Е. Жуковского

    Синтез формы упругой оси замкнутого крыла самолета и исследование его напряженно-деформированного состояния методом спекл-голографии

    Особенности напряженно-деформированного состояния (НДС) замкнутого крыла самолета. Алгоритм поиска оптимальной формы упругой оси крыла. Адаптация формы самолета к режиму полета с применением актуаторов из сплавов с памятью формы. Использование спекл-голографии для уточнения НДС многосвязных конструкций.

    Ключевые слова: замкнутое крыло, адаптивная конструкция, спекл-голография.

    1’2 1 1

    1

    2

    Synthesis of the shape of the elastic axis of a closed wing of the aircraft and the study of its stress strain state by the speckle holography method

    Features of the stress-strain state of the joined wing of the aircraft. Algorithm for finding the optimal shape of the elastic axis of the wing. We adapt the shape of the aircraft to the flight mode using actuators of alloys with shape memory. Speckle holography is used to clarify the VAT of multiply connected designs.

    Key words: joined wing, adaptive structure, speckle holography.

    1. Введение

    Классическая монопланная конструктивно-силовая схема (КСС) летательного аппарата (ЛА) уже доведена до совершенства и вероятность новых существенных прорывов в улучшении ее характеристик невелика. Многие иные КСС по ряду параметров имеют существенно больший потенциал возможного развития, в частности, по снижению веса конструкции. В последние десятилетия в авиационных центрах мира исследуются проекты ЛА неклассического облика, многие из которых будут обладать свойством адаптации к режимам полета и преобразования внешнего вида [1-6].

    На этапе проектирования МиГ-25 (1960-е г.) рассматривались варианты самолета с подъемными двигателями, изменяемой геометрией крыла и иными новшествами. Экспериментально исследовалась модель поворотного крыла, которая в крейсерском полете смыкалась с ГО, образуя более жесткую и менее нагруженную конструкцию, что вело к снижению его веса. Профессором В. М. Фроловым были инициированы расчетные исследования, которые в очередной раз подтвердили прочностные достоинства замкнутого крыла.

    @ Семенов В. Н., Волков И. В., Фон Мьинт Тун, 2019

    (с) Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

    «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)», 2019

    Рис. 1. Модель МиГ-25 с крылом изменяемой геометрии, смыкаемым в полете с ГО

    Рис. 2. Полномасштабная цельнокомпознтная модель самолета «Е-1». Россия. МАК С-2000. Конструктор В. С. Егер

    Известны образцы техники, на десятилетия опередившие ее текущее состояние и представления об облике ЛА и возможностях технологий. Так, в демонстрационном образце самолета Е-1 конструктора В. С. Егера (рис. 2) были продемонстрированы разнообразные новшества, включая технологию непрерывной навивки силовых волокон в замкнутой композитной конструкции замкнутого крыла.

    2. Концепция ЛА с замкнутой системой крыльев

    Конструкция самолёта с замкнутым крылом считается одной из наиболее перспективных, поскольку имеет много потенциальных достоинств, связанных с уменьшением его веса, повышением жесткости конструкции, а также с возможностью непосредственного управления подъемной и боковыми силами.

    В настоящее время успехи в развитии методов проектирования, внедрение новых материалов с необычными свойствами, технология аддитивного изготовления элементов конструкций, новые методы определения напряженно-деформированного состояния конструкций (НДС) позволяют приступить к экспериментальной реализации широкого класса новых технических решений, включая адаптацию конструкции ЛА к режиму полета.

    3. Особенности работы замкнутого крыла

    При жестком соединении концов крыльев ЛА (рис. 3) совместная деформация системы вызывает силовые реакции со стороны соединительной концевой шайбы, которая является «разгрузочной» (по изгибающим моментам), причем для обоих крыльев. Характерной является форма деформаций изгиба крыльев, при которой максимальный прогиб ДУ достигается не на конце крыла, а примерно в зоне 0,85г Ькр. Показанные на рис. 4 соотношения и формы эпюр изгибающих моментов и прогибов для верхнего и нижнего крыльев являются характерными для большинства исследованных вариантов.

    Анализ характера взаимодействия замкнутой системы крыльев ЛА в полете показывает, что за счет связанности системы в верхнем крыле возникают усилия сжатия нижнем

    усилия растяжения N2 (рис. 5). Условие равенства моментов от внешних сил М и моментов от внутренних сил в сечении выполняются при рассмотрении системы крыльев в целом с

    учетом плеч Л, 2, на которые действуют силы N1, N2, конструкции и локальных моментов в верхнем крыле М\ и нижнем крыле М2:

    М = Мг + М2 + + ^2^2. (1)

    Поскольку усилия N1 и N2 значительны и действуют на большом плече, создаваемый ими момент при определенных значениях проектных параметров составляет большую часть от суммарного момента.

    Такую трансформацию силовых потоков следует считать рациональной, поскольку работа элементов конструкции на растяжение сжатие предпочтительнее, по весовым затратам материала, работы на изгиб. В рассмотренном примере сумма локальных моментов, идущих но крылу, в корневом сечении составляет 50 60% от момента внешних сил.

    Рис. 3. Система координат и нумерация крыльев

    Рис. 4. Эпюры изгибающих моментов Мизг и деформаций крыла ДУ

    Суммирование продольных усилий в сечениях кессонов замкнутого крыла показывает, что в интегральном смысле верхнее крыло сжато, а нижнее растянуто, хотя в кон-

    кретных сечениях кессонов мшут присутствовать и растянутые и сжатые элементы, усилия в которых уравновешивают локальные изгибающие моменты в крыльях.

    Приведенные эпюры построены на основе усилий, действующих в поясах лонжеронов, которые в расчетной схеме воспринимают все продольные потоки нормальных напряжений, действующих в крыле. В корневой зоне эти элементы воспринимают от 70 до 90% усилий N3, регистрируемых в заделке как опорные реакции. Остальные усилия в расчетной схеме воспринимаются раскосами, находящимися в плоскостях границ отсеков и имитирующих внешние обшивки, а также стенками лонжеронов и нервюр крыла. В отличие от моно-планного крыла, где эпюры изгибающих моментов Мх.шт монотонно нарастают от конца крыла к корневой заделке, в системе крыльев эпюры локальных изгибающих моментов для каждого из крыльев проходят через нулевую ось в районе 50 70% размаха крыла и имеют значительную протяженность зоны с отрицательными значениями.

    Рис. 5. Слова: уравновешивание момента внешних сил М в сечении крыла. Справа: суперпозиция и взаимная компенсация компонент нагружения Mq и МЖ1 в плоской задаче

    В ходе оптимизации распределения силового материала в конструкции, в элементах корневой и концевой зон достигается уровень максимальных допускаемых напряжений, а элементы срединной части крыла недогружены и их проектные параметры выходят на конструктивные и технологические ограничения /min. Сложное взаимодействие усилий растяжения-сжатия, а также моментов Мж, Му, Mz, с учетом их знаков приводит к тому, что пояса различных лонжеронов выходят на ограничение не одновременно (при МЖ;Л0К ~ 0), а в широком диапазоне (0,34-0,6)z/L. Выполненные расчеты подтвердили, что при правильно выбранных параметрических соотношениях проектных параметров замкнутая система крыльев имеет более высокую весовую отдачу, чем эквивалентное по аэродинамическим характеристикам моноплаииое крыло, при этом снижение веса силового материала крыла, потребного для обеспечения прочности, может достигать 20 25%;, а максимальные деформации (прогибы) снижаются в 2 3 раза. Расчетные и экспериментальные исследования в области прочности и аэродинамики показали, что потенциальные преимущества замкнутых схем сложно реализовать для сверхлегких и малонагруженных конструкций, поскольку площади и толщины их элементов в большинстве зон находятся на уровне конструктивных и технологических ограничений. По мере того как растет взлетная масса ЛА и его нагруженноеть, все большая часть проектных неременных превосходит указанные уровни ограничений.

    4. Проект конвертоплана с замкнутым крылом

    На рис. 6 показана 3D-модель проекта конвертоплана с замкнутым крылом в режиме крейсерского полета. Поворот движителей при взлете и посадке осуществляется вокруг ак-туаторов трубчатых осей, изготовленных из сплавов с памятью формы (СПФ), которые являются неразрезным скручиваемым элементом. В работе выполнено параметрическое исследование различных компоновок Л А при следующих константах: размах крыла, ноне-речное сечение силового кессона, суммарная подъемная сила. Варьируется форма упругой

    оси замкнутого крыла, что достигается параметрическим изменением высоты отстояния верхнего и нижнего крыла и корневой, концевой и избранных промежуточных вертикальных сечениях от исходной линейной формы. На рис. б показана шкала высот возможного крепления корневого сечения заднего крыла, которое является наиболее важным параметром в достижении рациональной формы криволинейной упругой оси крыла.

    Рис. 6. Конвертоплан с замкнутым крылом. Нанесены шкала высоты крепления корневого сечения заднего крыла и узлы вариации высоты оси

    & /во

    1,1 —

    Оо=1 °

    0,9 —

    0,8 —

    0 0,5 1 1,5 2 2,5 МЭф

    Рис. 7. Наличие экстремума в зависимости веса О крыла от высоты точки крепления крыла к в бортовом сечении крыла

    На рис. 7 приведена зависимость веса силовых элементов крыла от высоты разнесения его элементов, которая дает направления для изменения формы оси, позволяющей снизить вес конструкции. Последовательное прохождение параметрических исследований по точкам, показанным на рис. б, приводит нас к нахождению рациональной формы оси крыла.

    Сопоставление потребной массы силового веса крыла ведется по площадям модуля эпюр моментов и усилий, которые приняты как линейно связанные с потребным силовым конструкционным весом крыла. При рассмотрении плоского варианта, в котором крылья расположены одно над другим, главный вклад в потребный вес вносит изгибающий момент Мизг. В дальнейших трехмерных задачах будет учитываться также вклад, связанный с восприятием усилий кручения Мкр, поперечных сил Q, и продольного растяжения-сжатия М, а также соответствующие изменения в жесткости сечений по размаху крыла.

    Вес материала конструкции, идущий на восприятие Мизг, может быть оценен как интеграл от площади соответствующей эпюры, взятой по модулю (2):

    с = кп Г \Мх(г)\<1г [р]’ь к ‘

    где [а] — уровень допускаемых напряжений,

    7 — удельный вес конструкционного материала, кх — приведенная высота кессона в сечении г, Ь — размах по осевой линии крыла,

    к — статистический коэффициент, учитывающий стационарную массу других компонент крыла, не задействованных в восприятии перечисленных нагрузок. Приближенно к = 2.

    График на рис 7. показывает наличие экстремума в зависимости веса С крыла от высоты точки крепления крыла к в бортовом сечении крыла. График нормирован по вертикали относительно исходного варианта, в котором корневое сечение крыла лежит на верхней точке фюзеляжа (С1/С0), а по горизонтали графика фиксируется подъем точки крепления к относительно диаметра фюзеляжа Иф. Далее аналогично находятся вертикальные отметки для других контрольных точек (узлов). Полученное кусочно-линейное решение для формы упругой оси далее может быть итерационно уточнено.

    Изменяя форму упругой оси замкнутого крыла, мы изменяем величину суммарного локального момента в его сечениях. Сечение, в котором в элементе действует продольная сила Ж, смещенная на величину Ау от исходной прямолинейной упругой оси, вызывает дополнительный компенсирующий момент N * Ау, что способствует снижению веса крыла. Пояса лонжеронов находятся в разных условиях суперпознционного нагружения, и перераспределение силового материала между ними дает дополнительное направление оптимизации.

    Расчет НДС системы балок, моделирующих замкнутое крыло, произведен по программе rama.sopromat.org со свободным платным доступом в Интернете. Ставилась задача определить оптимальную криволинейную пространственную форму заднего крыла ЛА по критерию минимума его веса. Исследование проведено на плоской модели ЛА в виде по полету. При этом учитывался только главный фактор нагружения, влияющий на вес — Мшзг. Жесткость кессона крыла в плоскости изгиба на два порядка меньше, чем в направлении по полету, поэтому при разнесении корневых сечений верхних) и нижнего крыла по направлению полета общие тенденции взаимодействия потоков в значительной мере сохраняются. Влияние нагрузки Мкр в трехмерном случае следует оценить отдельно.

    Рис. 8. Варианты форм упругих осой замкнутого крыла. 1 прямолинейная: 2, 3 ломанные оси из прямолинейных участков

    На рисунках 8 и 9 сопоставлены варианты линейной и кусочно-линейных упругих осей крыла, позволяющие снизить вес силовой части конструкции крыла на 23 и 39% соответственно. При более полном учете всех силовых факторов и случаев нагружения, эти показатели снижаются. В конструкции крыла также присутствует масса, на которую наши

    действия не оказывают влияния (обтекатели, фитинги и др.), и эта часть массы практически равна исходной силовой массе крыла. Поэтому в общем балансе массы крыла в рассмотренном случае выигрыш приближенно составит 14%. Метод нахождения оптимальной формы упругой линии балки, моделирующей замкнутое крыло, впервые был предложен и описан в работе В.Н. Семенова и В. В. Саурина [3].

    Рис. 9. Сопоставление эпюр Мизг для вариантов 1 и 3 крыльев ЛА с различными формами упругих

    5. Экспериментальный способ уточнения НДС методом спекл-голографии

    Исследование замкнутых авиационных конструкций нетрадиционного облика требует привлечения новых расчетных и экспериментальных методов для уточнения НДС, особенно в местах сложных сопряжений подконетрукций [7 8].

    На ФАЛТ МФТИ формируется стенд для исследования НДС ЛА сложных узлов авиаконструкций методом спекл-голограмм. На рис. 10 представлена модель ЛА с лямбда (А)-крылом, вмонтированная в рабочую зону испытательной машины INSTRON-IOOOO. Крылья модели опираются на симметричное нижнее рамное основание. Нагрузка прилагается но схеме трехточечного изгиба крыла. Крыло покрывается фотографическими пластинами, на которые экспонируется лазерный луч с последующей их фотообработкой. (Источник лазерного луча находится выше зоны снимка.)

    Метод спекл-голографии позволяет исследовать НДС элементов авиационных конструкций и определять физико-механические характеристики материалов в ходе натурных испытаний авиаконструкций.

    В голографической интерферометрии деформированных объектов чувствительность интерференционных полос существенно отличается но разным компонентам тензора деформаций. Поэтому пользователем обычно регистрируются главные компоненты тензора деформаций. Так, при растяжении толстых образцов ограничиваются наблюдением на ин-терферограммах за плоскими компонентами напряжений.

    Диаметр высвечиваемого места конструкции в наших опытах был в пределах 150 мм. Падающая волна от расширителя интерферирует с диффузно-отраженной волной от объекта в ноле регистрирующей фотопластинки высокого разрешения, в результате чего фиксируется микроинтерференционная картина во встречных пучках. После соответствующей обработки изображение обладает всеми обычными свойствами голограмм. Кроме того, эти голограммы обладают свойством восстанавливать изображение не только в когерентном

    615 384 189

    свете, но и в обычном белом (полихроматическом). При этом при малой усадке фотоэмульсии восстанавливается четкое изображение на волне, использованной при регистрации, т.е. такие голограммы обладают памятью к регистрируемой волне. Как показал эксперимент, получение этих голограмм в условиях статических испытаний натурной конструкции самолета является реализуемой задачей.

    Рис. 10. Стенд для исследования спекл-голографическим методом НДС ЛА с А-крылом Вставка: проекция Х2 самолета

    Рис. 11. Установка расшифровки спекл-голограмм

    Метод получения сискл-голограмм во встречных пучках обладает возможностью, регистрировать все компоненты деформации конструкции. Но, вследствие достаточно высокой чувствительности метода, составляющей порядка десятых долей микрометра на полосу, обычно информация бывает избыточна и неравноценна, поэтому регистрируется или преобладающее направление перемещения, или направление деформирования, определяемое геометрией освещающей оптической схемы.

    На рис. 11 представлена установка расшифровки сискл-голограмм на оптической скамье. В ее состав входят коллиматор и линза фурье-преобразования. На рис. 12 показана интерферограмма растягиваемого образца с отфильтрованной плоской компонентой тензора деформаций сискл-голограмм.

    Рис. 12. В центре фотопластинка с инторфорограммой участка образца

    6. Заключение и выводы

    1. Замкнутость крылового контура Л А открывает новые возможности для снижения веса конструкции, адаптации формы ЛА к режиму полета, реализации возможностей непосредственного управления подъемной и боковой силой.

    2. На основе программы rama.sopromat.org выполнен параметрический синтез рациональной формы упругой оси замкнутого крыла ЛА, обеспечивающей ему снижение веса силовой конструкции крыла до 14% при обеспечении прочности.

    3. Наличие в арсенале экспериментатора метода епекл-голограмм позволяет решить задачу регистрации пространственной деформации поверхности натурной конструкции в процессе натр ужения.

    Литература

    1. Волкович Дж. Комбинации крыльев прямой и обратной стреловидности /7 Аэрокосмическая техника. 1986. № 11. С. 23 46.

    2. Семенов В.Н. Сравнение весовой отдачи конструктивно-силовых схем летательных аппаратов со свободнонесущпм крылом и с замкнутой системой крыльев /7 Ученые записки НАГИ. 1983. Т. XIV, № 5. С. 65 71.

    3. Саурин В.В., Семенов В.Н. Оптимизация формы замкнутой балочной структуры иод распределенную нагрузку /7 Ученые записки ЦАГИ. 1992. № 3. С. 85 93.

    4. Семенов В.Н. Конструкции самолетов замкнутой и изменяемой схем. Москва : ЦАГИ. 2006. 228 с.

    5. Семенов В.Н., Фон Мьинт Тун Рациональные параметры замкнутого крыла самолета для обеспечения минимума веса его конструкции // Конференция: Технические науки в мире: от теории к практике. Ростов-на-Дону. 04 августа 2014 г. Секция № 9. Аэрокосмическая техника и технологии, elibrary.ru/item.абр?1ё=22033384

    6. Семенов В.Н., Фон Мьинт, Тун, Хардип Зинта К использованию сплавов с памятью формы в адаптивных и бионических структурах конструкции Л А. Научно-техническая конференция «Прочность конструкций летательных аппаратов», г. Жуковский. ЦАГИ. 8-9.12.2016.

    7. Волков И.В. Спекл-голография в экспериментальной механике. Пенза : ПГТА, 2010. 199 с.

    8. Волков И.В., Вышинский В.В., Кисловский А.О. Теоретические основы метода спекл-голографии в экспериментальной механике // Труды МФТИ. 2017. Том 9, № 2. С. 13-22.

    References

    1. Wolkovitch J. The Joined Wing: An overview. Journal of Aircraft. V. 23, N 3. 1986. P. 161-178.

    2. Semenov V.N. A comparison of the weight ration of the airframe designs of aircraft with a cantilever wing and with a closed wing system. NASA TM-77842. Apr. 1985.

    3. Saurin V. V., Semenov V.N. Optimization of the form of a closed beam structure under a distributed load. Uchenve zapiski TsAGI. 1992. N 3. C. 85-93.

    4. Semenov V.N. The design of the aircraft closed and variable schemes. Moscow : TsAGI. 2006. 228 p.

    5. Semenov V.N., Phone Myint Tun Rational parameters of a closed wing of an aircraft to ensure a minimum weight of its structure. Conference: Technical sciences in the world: from theory to practice. Rostov-on-Don. August 04. 2014. Section N 9. Aerospace engineering and technology, elibrarv.ru/item.asp?id=22033384

    6. Semenov V.N., Phone Myint Tun, Hardip Zinta To the use of alloys with shape memory in adaptive and bionic structures of the aircraft design. Scientific and technical conference «Strength of aircraft structures». Zhukovskv. TsAGI. 8-9.12.2016.

    7. Volkov I. V. Speckle-holography in experimental mechanics. Penza : PGTA, 2010. 199 p.

    8. Volkov I. V., Vyshinsky V. V., Kislovsky A.O. The theoretical basis of the method of speckle holography in experimental mechanics. Proceedings of MIPT. 2017. V. 9, N 2. P. 13-22.

    Поступим в редакцию 08.02.2019

    Почему у самолета одно крыло. Сколько крыльев у самолета и почему

    Крылья самолета — одни из важнейших его составляющих. Именно они обеспечивают подъемную аэродинамическую силу . Элементов у крыла самолета есть несколько. У каждого из них — своя отдельная функция, которая позволяет крылу правильно работать. На заре авиации инженеры понимали его важность для самолета.

    С развитием в области появились разные варианты крыльев, которые применяются для различных моделей самолетов. Формы крыла и его размеры имеют важное значение для пассажирского лайнера или военного истребителя. О механизации крыла самолета, его конструкции и назначении и будет рассказано в этой статье.

    Подъемная сила крыла самолета создается за счет разницы давления. Оно изменяется за счет нахождения потоков воздуха.

    Принцип действия объясняется и ударной моделью Ньютона. Частицы воздуха наталкиваются на нижнюю полуплоскость крыла, который расположен под углом к потоку, и отскакивают вниз, выталкивая крыло наверх.

    Строение крыла самолета.

    Сколько крыльев у самолета? В классической модели их два — по одному с каждого бока.

    Существует такое понятие, как размах крыла самолета. Это расстояние от вершины левой части крыла до верха правой. Оно измеряется по прямой линии и не зависит от формы или его стреловидности.

    Об их устройстве

    Совокупность всех элементов, из которого состоит крыло, называется его механизацией. Сюда входят закрылки, предкрылки, флапероны, спойлеры и т.д.

    Его разделяют на три основные части. Это правая и левая полуплоскости и центроплан. Полуплоскости по-другому называют консолями. Это устройство крыла самолета, а о строении подробнее ниже.

    Крыло самолета.

    Закрылки

    Закрылки видели все, кто садится у иллюминатора, около крыльев. Немногие знают, что это закрылки. Это отклоняемые поверхности. Их функция — повышение несущей способности крыльев при , посадке, полете на небольшой скорости.

    Когда они не выпущены, то являются продолжением крыла. Во время их выпуска они отходят от него, образуя небольшие щели.

    При взлете или посадке самолета обязательно выполняют выпуск закрылок. Зачем это делается? Это нужно, чтобы снизить скорость и увеличить аэродинамическое сопротивление. Есть и третья причина — перебалансировка воздушного судна.

    Закрылки крыла самолета образуют от одной до трех щелей при их выпуске.

    Флапероны

    Они могут осуществлять и работу закрылков. Их используют на сверхлегких самолетах и радиоуправляемых моделях. У них есть один существенный минус — они так эффективны, как элероны.

    Предкрылки

    Их устанавливают впереди крыла. Как и закрылки, это отклоняющиеся поверхности. При их выпуске также образуется щель. Обычно они управляются одновременно с первыми, но ими можно руководить и отдельно.

    Существует два типа предкрылок — автоматические и адаптивные.

    Интерцепторы

    Их другое название — спойлеры. Это отклоняемые или выпускаемые на поток поверхности крыла. Их задача состоит в том, чтобы увеличить аэродинамическое сопротивление и снизить подъемную силу.

    Это его основные части, которые обеспечивают его бесперебойную работу.

    Виды крыльев

    Фото крыла самолета вы можете увидеть выше. Они сильно различаются по своей конструкции и особенностям строения.

    По форме различают прямые, стреловидные, с обратной стреловидностью, треугольные, трапециевидные и т.д.

    Более всего популярны именно стреловидные крылья. У них много преимуществ. Тут и увеличение подъемной силы и . Недостатки у него тоже есть, но все же они не так существенны за счет значительных плюсов.

    Самолеты с обратной стреловидностью крыла — лучше управляемы на небольшой скорости, эффективны в том, что касается аэродинамических свойств. Из их минусов — для конструкции нужны специальные материалы, которые бы создавали достаточную жесткость крыла.

    Сколько крыльев у самолета и почему? и получил лучший ответ

    Ответ от Олег Демидов[гуру]
    Одно из самых традиционных дилетантских заблуждений считать, что большинство современных самолетов имеет два крыла.
    Сравнение самолета с птицей некорректно (а про сравнение Димы я вообще молчу!) , потому и встречается больше в художественной литературе, а не в технической.
    Современные самолеты в подавляющем большинстве с одним крылом (ни о какой симметрии речь не идет) , а вот крыло уже делится фюзеляжем на правую и левую КОНСОЛЬ. И здесь не имеет значения, разделяет крыло фюзеляж или нет (и у той же «Рамы», которая FW-189, крыла не 3, а ни много ни мало ОДНО) .
    Самолеты с одним крылом — монопланы. Внизу — типичный представитель МОНОпланов:

    Самолеты с 2-мя крыльями — БИпланы. Вот:

    С 3-мя крыльями — это ТРИпланы.


    На этом авиация не ограничивается, есть множество вариаций, как то, например, интегральный триплан, тандемная схема расположения крыльев, многоярусные конструкции и т. д.
    То, что тов. Серёга назвал 2-мя маленькими крыльями на хвосте вообще называется горизонтальным оперением и служит для балансировки и управления самолетом.
    А на вопрос почему применено одна или другая схем расположения крыльев — нужно отвечать уже привязываясь к конкретному самолету и исходя и задач, которые он решает. Ведь то, что хорошо для «небесного тихохода» для иных самолетов бывает неприемлемо.
    P.S. Вопрос очень не глупый (заявляю как авиаконструктор) и говорит о том, что его автор не следует бытовым стереотипам, а задумывается над сутью явления.
    P.S.S. Кстати, можно определить профпригодность автора авиационного справочника посмотрев пишет он «размах крыла» или «размах крыльев». Если выпал 2-ой вариант, то лучше не тратить деньги на бестолковую и неграмотную литературу, полную недостоверной информацией.
    Источник: Авиационное образование и конструкторская деятельность в авиационном бюро

    Ответ от Обойдетесь [гуру]
    На сомом деле крыло одно просто оно проходит сквозь фюзеляш ил иже фюзеляш расположен на самом крыле или под ним.
    Раньше делали с кучей крыльев потому как на низкой скорости это позволяло получить большую подъемную силу но из-за этого получается большое сопротивление воздуху. Когда двигатели начали делать более мощные оказалось что самолету достаточно только одной несущей плоскости. Поэтому крыло только одно.

    Ответ от Leonid [гуру]
    Чисто добавка: бывают и самолёты с ТРЕМЯ крыльями — всем памятная по фильмам про войну немецкая «рама» (высотный самолёт-разведчик). Ну то есть это всё равно моноплан, просто фюзеляжей два.
    Как говорили сами авиаконструкторы, на высоких скоростях (600 км/ч и больше) и вообще крылья не нужны — хватило бы аэродинамических свойств самого фюзеляжа. Крылья нужны на взлёте и посадке, когда скорость низкая. Так что именно два — это просто компромиссное количество.

    Ответ от Mage [гуру]
    Найди в инете книгу любую по аэродинамике. Там в простой и доступной форме описано, почему именно два, а не три. Могу только сказать, что больше двух крыльев неэффективно…

    Ответ от Ёергей Романовский [активный]
    Как силовой агрегат крыло идет одно, а фюзеляж делит его на правую и левую части. Существуют монопланы и бипланы.

    Ответ от Http://adhd-kids.narod.ru/articles/stop_teasing_intro.html [новичек]
    2 потому чо у птицы также

    Ответ от Dixit [активный]
    Если относительно фюзеляжа, справа и слева, то у моноплана по одному, а у биплана по паре (есть ещё несколько схем с увелечением кол-ва). Потому что если будет с одной стороны то он летать не сможет (ну это как в стишке про муху).

    Ответ от Ёерёга. [гуру]
    четыре. два больших на фюзеляже, два маленьких на хвосте — для лучшей устойчивости

    Ответ от Андрей Илюхин [новичек]
    У обычных самолетов одно крыло. Оно состоит из центроплана (элемент соединения с фюзеляжем) и двух консолей крыла: левая и правая. Это 100 пудов и без сомнений!

    Ответ от Ёергей Мальцев [новичек]
    У самолёта одно крыло, имеющее центроплан и консоли.

    Ответ от Dfg dfgdfg [активный]
    У самолёта ОДНО крыло, а то что называют «Крыльями» Это оперение.

    Ответ от Andy estroff [гуру]
    ну тут даже картинки есть, что уж говорить. У самолета может быть одно, два, или три крыла, в зависимости от назначения формы и размеры, а так же количество крыльев разное. Соответственно называются самолеты: моноплан, биплан, триплан.
    практически все современные самолеты ГА — монопланы с расположением крыла над фюзеляжем, под, и по центру, поэтому порою некоторые гоыорят что два крыла. А то что на хвосте — это хвостовое оперение, а не крылошки, крылошки у allways бывают…

    Ответ от Olga Khovanskaya [гуру]
    (рыдает навзрыд, размазывая тушь) Ой, два мала-а-а-а, ой упаде-о-о-ом!! !
    Вообще крылья не главное. Если у Стеллса снять крылья, он, зараза, все равно полетит, потому что на одной электронике и держится.
    Два крыла — это необходимый приличный аэродинамический минимум. Как говорится, бедненько, но простенько.

    Ответ от Дмитрий [гуру]
    А у тебя почему две руки, две ноги, два уха, два глаза, две груди, две ноздри. Вот и у самолетов потому!

    Ответ от Елена Сухорукова [новичек]
    строго говоря, у моноплана одно из двух половин, надо же куда-то фюзеляж приделать, логично посередине, для равновесия.

    Ответ от Александр Казаченок [гуру]
    У биплана — 2 крыла расположенных на разных уровнях, у триплана — 3 расположенных на разных уровнях, у монплана соответственно -1 крыло разделенное кабиной на две части. Почему в основном два крыла — это необходимый минимум обеспечивающий подъемную силу и имеющий меньшее сопротивление воздуха и позволяющий решать задачи по размещению пилота, двигателя и пр.

    28.01.2019 , 21:00 17710

    Как ответит большинство людей на простой вопрос «Сколько крыльев у самолёта?». Скорее всего, ответом будет число два. На самом деле это не так. Для начала разберемся с назначением и строением крыльев.

    Назначение крыла

    В полёте могут возникнуть разные аварийные ситуации. Опытный пилот сможет посадить самолёт при отказе одного из двигателей или поломке шасси. Однако крылья для самолёта являются одними из важнейших элементов конструкции, без которых полёт становится невозможен.

    Поэтому безопасность воздушных перелётов связана в первую очередь с состоянием крыльев транспортного судна. Основное их назначение — обеспечение аэродинамической подъёмной силы. Конструкция крыльев может легко переносить огромные нагрузки.

    Важны и следующие функции этого элемента воздушного судна:

    • Удержание воздушного судна на высоте;
    • Двигатели размещаются на или под крылом;
    • Шасси и другие конструкции для взлёта и посадки лайнера также расположены в крыле;
    В разных моделях самолётов конструкция предусматривает особую форму крыльев.

    Из чего состоит крыло пассажирского самолёта

    Крыло самолёта условно делится на три части: правая и левая полуплоскости (консоли) и центроплан. У каждого элемента есть свое предназначение. Сложная совокупность всех частей, входящих в общую конструкцию, называется механизацией. Она включает:
    • Закрылки — отклоняемые поверхности в задней части крыла. Их можно видеть из окна иллюминатора. Выпущенные закрылки позволяют снизить скорость и увеличить аэродинамическое сопротивление. Основная их функция — облегчение взлета и посадки лайнера.
    • Предкрылки устанавливаются в передней части крыла. Они также являются отклоняющимися поверхностями, их задача — не допустить возникновения большой «угловой атаки».
    • Флапероны могут заменять закрылки. Обычно используются на облегченных или радиоуправляемых моделях.
    • Спойлеры. Основная их задача — увеличение аэродинамического сопротивления и снижение подъёмной силы.
    • Законцовка позволяет снизить сопротивление, увеличить подъёмную силу. Её использование позволяет в несколько раз сократить расход топлива, уменьшить длину разбега.

    Сколько же крыльев у самолёта?

    Обычный пассажирский самолёт имеет только одно крыло, которое установлено по обеим сторонам фюзеляжа. Безусловно, речь идет о современных моделях летательных аппаратов. При создании первых самолётов еще не было сверхпрочных материалов, знаний также не хватало, поэтому их делали с двумя крыльями.

    Все пассажирские самолёты являются монопланами (в переводе с греческого «моноплан» обозначает «единственная плоскость»). Это значит, что их конструкция включает только одно крыло. Оно создает две плоскости, справа и слева от фюзеляжа.

    Монопланы быстро завоевали популярность в пассажирских перевозках как более экономичные по расходу топлива. Кроме того, «тряска» и другие неприятные ощущения полёта переносятся пассажирами на борту монопланов гораздо легче.

    Есть и модели самолётов, называемые бипланами. Такой транспорт использовался в годы Первой и Второй мировой войны. Бипланы имеют два крыла. Самый известный пример этой модели — «кукурузник» (Ан-2). Сейчас их тоже используют, но преимущественно в малой авиации, в сельском хозяйстве (орошение полей, тушение пожаров, грузовые перевозки).

    Самой распространенной формой крыльев в самолётах являются стреловидные. Они обладают таким важным преимуществом, как увеличенная подъёмная сила и большие скорости.


    Это, конечно же, досадная опечатка, и все виновные уже расстреляны через повешение сроком на пять лет условно. У биплана два крыла, то есть несущие поверхности, которые расположены одна над другой. Именно биплан Flyer I (или 1903 Flyer), сконструированный и построенный американцами братьями Райт (Wilbur, Orville Wright), осуществил в долине Китти Хок первый в мире официально признанный полёт 17 декабря 1903 года. Бипланом был и знаменитый «кукурузник» Ан-2, получивший своё народное название, если кто не знает, из-за применения на сельскохозяйственных работах в период массового засева полей кукурузой. Его ещё называют полуторапланом: так именуется вариант биплана с длиной верхней консоли крыла большей, чем нижняя.

    Кстати, о крыльях. Дело не только в том, что «би» означает наличие двух предметов. Существует стойкое обывательское представление об устройстве самолёта. Мы же как считаем: у современных самолётов, как у птиц, два крыла – левое и правое. И только ленивый поэт/журналист не сравнивает самолёт с птицей. На деле же у этого летательного аппарата есть левое полукрыло и правое полукрыло, или же, придерживаясь технической терминологии, правая и левая консоль крыла, которое делится фюзеляжем, то есть корпусом самолёта. Так что правильно говорить – «размах крыла» самолёта, а не «размах крыльев». Собственно, это знают и поэты: «Под крылом самолёта о чём-то поёт зелёное море тайги». А те два маленьких «крылышка» на хвосте вообще не крылья, а консоли горизонтального хвостового оперения, которое служит для стабилизации полёта.

    Так что биплан – самолёт с двумя крыльями, триплан – с тремя, а самолёт с одним крылом называется монопланом. Последний стал с середины 1930-х гг. основным типом самолётов. При этом монопланы делятся на несколько видов в зависимости от схемы крепления крыла к фюзеляжу:

    Низкоплан – крыло проходит через нижнюю половину фюзеляжа. Таковыми являются многие модели линейных гражданских воздушных судов, к примеру: Airbus A320, Ту-154, Ил-86, Ил-96, Boeing 737.

    Среднеплан – крыло проходит через среднюю часть его сечения. Такая схема крайне редко применяется на пассажирских и грузовых самолётах, но популярна на истребителях и штурмовиках. Типичные примеры среднепланов – истребители Су-7 и МиГ-21, немецкий транспортный самолёт HFB 320 Hansa Jet.

    Высокоплан – крыло проходит через верхнюю половину его сечения, располагается на нём или даже над ним. Например, самый распространённый военно-транспортный самолёт в мире Lockheed C-130 Hercules, истребитель МиГ-23, самый большой самолёт в мире Ан-225 «Мрия», военно-транспортный Ил-76.

    А есть и самолёты, представляющие из себя собственно одно только крыло, которое играет роль и редуцированного фюзеляжа. Самый яркий пример «Летающего крыла» – американский стратегический бомбардировщик Northrop B-2 Spirit, самый дорогой самолёт в мире (и, вероятно, самый дорогой в истории авиации). К сожалению, у этого самолёта не самая красивая «биография» – он применялся во время операции НАТО в Югославии в 1999 г., в войнах в Ираке и Афганистане, в Ливии.

    И конечно же, на этом разновидности самолётов современной авиации далеко не исчерпываются.

    Несмотря на то, что самолеты признаются самым безопасным видом транспорта, многие люди боятся перелетов. Некоторые вещи вызывают у них панику, и в частности, они переживают и нервничают, если внезапно обнаруживают, что у самолета качаются крылья. Им кажется, что они могут отпасть. На самом деле, раскачивающиеся крылья – это норма для современного воздушного транспорта, они и должны раскачиваться. Но зачем это нужно, почему авиаконструкторы используют такое решение? Делает ли это самолет уязвимее?

    Раскачивающиеся во время турбулентности крылья – это залог безопасности во время перелета. Чтобы понять это, достаточно изучить их конструкцию.

    Устройство крыла самолета


    Крыло самолета имеет сложную конструкцию, оно не является цельным куском металла. Помимо типичной формы, которая улучшает аэродинамические качества воздушного транспорта, оно имеет и ряд других особенностей. Для того, чтобы совершить безопасный взлет или посадку, у крыла должны быть одни показатели, а для того, чтобы обеспечивать полет на высоте – другие. Из-за этого крылья самолетов не стационарны, они имеют подвижные элементы, позволяющие менять площадь, кривизну этого элемента по отношению к борту. Крыло механизировано, состоит из множества элементов, оно подвижно по своей сути.

    Как крыло крепится к фюзеляжу


    Разумеется, что крыло к корпусу самолета не приваривается. Оно крепится за счет силовых балок – лонжеронов и других вспомогательных элементов к центроплану, а центроплан крепится к фюзеляжу также за счет мощных балок, только продольных, либо шпангоутами. Подобная конструкция отличается исключительной надежностью, она выдерживает большие нагрузки. Это необходимо, ведь крыло сталкивается с усилием не только от потоков воздуха. На нем находятся двигатели, нередко – и запас топлива.

    Если бы крыло крепилось жестко, имело прямую связь с фюзеляжем, оно бы, скорее всего, оторвалось при взлете. Однако определенная подвижность, которая задается такой системой, делает его относительно гибким, но в любом случае возвращающимся к своей форме. Это обеспечивает системе надежность под нагрузками извне.

    Интересный факт: прочность и упругость крыла современного самолета может удивить. На испытаниях крыло самолета Боинг – 777 удалось сломать только тогда, когда его отогнули на 7.3 метра от исходного положения.

    Расчет нагрузки на крыло


    На крыло самолета приходятся нагрузки разных типов. Это собственный вес крыла, нагрузки аэродинамического характера, а также вес топливных баков, которые могут быть полными или пустыми. Соответственно, в каждом отдельно взятом случае нагрузки будут разными, это необходимо рассчитывать. Но крыло в любом случае должно оставаться динамичным – хотя бы для того, чтобы подстраиваться под эту возможную разницу.

    Что говорят специалисты?

    Первый отечественный самолет с не стационарным крылом был разработан российским авиаконструктором Туполевым. В рядах людей, имеющих отношение к авиации, ходит показательная байка насчет подвижности крыла его самолета ТУ 114. Сторонние наблюдатели, пронаблюдав пробный полет, спросили авиаконструктора, почему крыло машет. Он ответил, что если бы оно не махало, то отвалилось бы. И этот ответ можно считать в полной мере исчерпывающим по данному вопросу.

    Когда крыло должно колебаться?


    Первые признаки подвижности крыла самолета наблюдательный пассажир может отметить еще при взлете. В момент разбега и взлета крылья могут сильно колебаться, и уже после отрыва от земли система приходит в равновесие. В этот момент или позже выдвигаются подкрылки, можно видеть, как работают механизмы, используемые для трансформации крыла. Если полет проходит в спокойной обстановке, то в следующий раз колебания будут заметны уже на посадке.

    Но если самолет попадает в турбулентность, крылья вновь начинают ходить ходуном. Таким образом происходит поглощение вибрации, борт может двигаться в установленном режиме. Система работает безотказно, переживать из-за таких явлений пассажиру не стоит.


    Амплитуда колебаний может варьировать, все зависит от технических показателей конкретного борта. На некоторых небольших авиасудах она почти незаметна, зато на Аэробусе А-380 она просто огромна. Но в любом случае ее наличие является нормой, ведь этот аспект тщательно рассчитывается инженерами еще до начала выпуска новой серии самолетов, и в дальнейшем.

    Таким образом, крылья самолета раскачиваются, поскольку они крепятся не прямо к фюзеляжу. Их стационарное крепление привело бы к аварии. Двигаясь, они обеспечивают воздушному транспорту стабильный полет, исключают неприятности на момент взлета, посадки, попадания борта в турбулентность. Это совершенно нормальное явление, а самолеты с полной справедливостью признаются наиболее безопасным видом транспорта.

    Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

    Типы крыльев на самолетах и ​​самолетах

    Глядя на разные типы самолетов, вы заметите, что форма и конфигурация крыльев могут быть разными. Сколько существует типов крыльев?

    Существует семь основных конфигураций крыла, используемых на самолетах, включая низкорасположенное крыло, среднее крыло, высокое крыло, двугранное крыло, прямоугольное крыло, крыло чайки и крыло перевернутой чайки. Существует также пять различных форм, используемых для крыльев самолетов, включая прямоугольные, конические прямые, эллиптические, стреловидные и треугольные.

    Исходя из информации, которую вы только что прочитали, между различными конфигурациями и формами крыльев сегодня на самолетах может быть 35 различных настроек крыльев. Поэтому может быть трудно понять, на что вы смотрите. В этой статье вы узнаете обо всех различных конфигурациях и формах, которые сегодня используются в крыльях самолетов.

    Все, что вы читаете ниже, было проверено на точность, чтобы гарантировать, что вы получите только самую лучшую информацию. Информация в этой статье основана на наших личных знаниях, исследованиях самолетов и аэродинамических поверхностей, а также на обсуждениях с другими экспертами в авиационной отрасли.

    ‍Как классифицируются различные типы крыльев самолетов?

    Все мы знаем, что крылья самолета являются одними из самых важных частей самолета, если не самой важной частью самолета. Крылья создают подъемную силу, которая фактически позволяет самолету оторваться от земли и начать полет, не говоря уже о том, что они обычно также содержат топливо. Но, как вам может сказать любой, кто хоть немного разбирается в авиационной промышленности, у самолетов совершенно другие крылья, чем у других.

    Взгляните на одномоторный личный самолет, коммерческий пассажирский самолет и истребитель. Вы, несомненно, видели все эти типы самолетов или, по крайней мере, их изображения снова и снова на протяжении всей своей жизни. Все эти самолеты невероятно отличаются друг от друга, верно? Самая большая причина этого заключается в разных конструкциях крыльев, которые использует каждый самолет.

    Несмотря на то, что конкретная конфигурация крыла на любом конкретном самолете включает в себя гораздо больше инженерных и дизайнерских работ, мы обычно можем классифицировать их по двум основным признакам — монтажное положение (стиль) и форма.По большей части крылья можно установить в одно из семи монтажных положений или стилей, и они могут иметь одну из пяти форм.

    Как упоминалось выше, это означает, что всего теоретически может быть 35 возможных конфигураций крыльев, не все формы крыльев можно использовать во всех конфигурациях крыльев. Тем не менее, существует довольно много возможных комбинаций и конфигураций. Но для краткости давайте рассмотрим каждое положение крепления и каждую форму крыла отдельно, чтобы вы имели представление обо всем возможном.

    Прочитав приведенную ниже информацию, вы даже сможете взглянуть на любой конкретный самолет и рассказать кому-нибудь о конкретной настройке крыла на этом самолете. Итак, давайте приступим!

    Типы крыльев самолетов в зависимости от монтажной позиции и стиля

    Конфигурация с низкорасположенным крылом

    Как вы увидите, некоторые из первых нескольких конфигураций довольно легко понять, основываясь только на названиях. Конфигурация с низким крылом невероятно распространена и, вероятно, является той, к которой вы больше всего привыкли, если летаете на одномоторном самолете.Хотя некоторые небольшие самолеты не используют низкорасположенное крыло (например, Cessna 172), большинство из них используют его.

    Конфигурация с низким крылом просто означает, что крылья установлены низко на корпусе самолета, ниже его середины. Эта конфигурация выгодна для пилотов, потому что она обычно обеспечивает наилучший общий обзор, поскольку пилоты смогут видеть влево, вправо, вперед и вверх без помех. Эта распространенная конфигурация также обычно облегчает маневрирование самолетов и делает их немного более чувствительными к настройкам органов управления.

    Конфигурация со средним крылом

    Как следует из названия, конфигурация со средним расположением крыла — это когда крылья устанавливаются непосредственно в середине корпуса самолета, на полпути к фюзеляжу. Эта конфигурация крыла требует поддержки для прохождения через фюзеляж и поддержки установки крыльев, что значительно уменьшает общее полезное пространство внутри фюзеляжа. Вот почему эта конфигурация встречается гораздо реже, чем две другие с одинаковыми именами.

    Самым большим преимуществом конструкции со средним крылом является то, что самолет максимально сбалансирован во время полета и обеспечивает лучшую устойчивость, чем самолеты с низкорасположенным крылом.Компромисс заключается в том, что эти самолеты обычно менее отзывчивы и менее маневренны, чем их аналоги с низкорасположенным крылом. Конфигурации со средним крылом — отличный компромисс между конфигурациями с высоким и низким крылом.

    Конфигурация с высоким крылом

    Вы уже видели это название пару раз, но последней из трех основных настроек крыла является конфигурация с высоким крылом. Это конструкция, в которой крылья крепятся к верхней части фюзеляжа. Это тип конфигурации, который вы увидите на больших грузовых и военных самолетах, а также на некоторых небольших самолетах, таких как вышеупомянутая Cessna 172 Skyhawk.

    Конфигурация с высоким крылом идеальна для больших грузовых и военных самолетов, которые специализируются на транспортировке, поскольку они позволяют располагать фюзеляж ближе к земле, облегчая погрузку и выгрузку груза и персонала. Это связано с тем, что двигатели установлены в нижней части крыльев, но, поскольку крылья установлены высоко на фюзеляже, под двигателями достаточно места, и фюзеляж все еще может быть близко к земле.

    Конфигурация двугранного крыла

    Теперь мы приступим к изучению некоторых из более сложных конфигураций крыла, понять, что они из себя представляют, немного сложнее, чем три основных вышеописанных.Имейте в виду, что три приведенные выше конфигурации являются родительскими конфигурациями, в которых обычно размещаются остальные настройки. Первая из них, которую мы рассмотрим, — это невероятно распространенная двугранная конфигурация крыла.

    Для крыльев, использующих эту установку, главное, чтобы концы крыльев были выше, чем основание, крепящееся к фюзеляжу. Крылья расположены под углом к ​​корпусу самолета и обычно устанавливаются низко на фюзеляже, чтобы повысить устойчивость во время полета и поворотов. Эта конфигурация идеальна для небольших самолетов, поскольку позволяет быстро выравнивать и стабилизировать самолет после агрессивного полета.

    Конфигурация углового крыла

    Как следует из названия, конфигурация крыла прямоугольного сечения в основном является прямой противоположностью двухгранному крылу, о котором вы только что прочитали. Это означает, что кончики крыльев ниже основания крыла, так как они направлены вниз от фюзеляжа к концам крыльев. Чтобы для этого хватило места, крылья обычно монтируются в высокорасположенной конфигурации, прикрепляемой к плоскости на верхней поверхности корпуса.

    Это одна из наименее распространенных конфигураций крыла, и очень немногие современные самолеты используют эту конфигурацию.Квадратные крылья обычно используются для снижения устойчивости в тех случаях, когда другие части самолета добавляют слишком большую боковую устойчивость. Об этом предложении даже думать странно, потому что слишком большая стабильность кажется невозможной. Опять же, именно поэтому этот дизайн редко используется.

    Конфигурация крыла чайки

    Следующие две конфигурации крыльев немного сложнее описать и визуализировать словами, но мы постараемся. Конфигурация крыла чайки использует двугранную конструкцию крыла прямо у корпуса, так как крылья сразу же поднимаются вверх.Но после небольшого расстояния двугранный угол либо сильно уменьшается, либо полностью сводится на нет, а остальная часть крыла может быть даже плоской.

    Основной причиной создания крыльев чайки было обеспечение достаточного зазора для двигателей и винтов. Благодаря немедленному резкому наклону вверх, а затем выпрямлению, появляется достаточно места для винтов, а обзор пилота в непосредственной близости от кабины улучшается. Странный, но невероятно полезный дизайн.

    Перевернутое крыло чайки

    Как видно из названия, перевернутое крыло чайки является зеркальным отражением стандартного крыла чайки. При такой конфигурации крыла крылья крепятся к нижней части самолета, а затем резко устремляются вниз, как перевернутый двугранник. Затем они отбрасываются вверх, как стандартное двугранное крыло — в основном каждое крыло создает свою собственную V-образную форму с длинным хвостом.

    Конфигурация перевернутого крыла чайки используется для усиления самолета, а также снижения общего веса, две вещи, которые обычно трудно сделать одновременно.Это связано с тем, что этот особый стиль крыла позволяет укоротить ходовую часть, на которой крепятся крылья, и поднять фюзеляж, что делает конструкцию одновременно более легкой и прочной.

    Типы крыльев самолетов в зависимости от формы и конструкции

    Теперь, когда вы знаете о наиболее распространенных конфигурациях крыльев и монтажных положениях, давайте поговорим о наиболее распространенных формах, используемых для крыльев самолетов. Как правило, это главное, что люди узнают, когда смотрят на крылья самолета, поскольку форму можно различить, даже если вы не знаете деталей всех возможных конфигураций крепления.

    Прямоугольное крыло

    Самое простое крыло, которое можно представить себе, даже не зная ничего о самолетах и ​​конструкции крыльев, в целом, это прямоугольное крыло. Как вы, наверное, догадались, прямоугольные крылья имеют прямоугольную форму. Это самое простое крыло не только для распознавания, но и самое легкое в изготовлении из-за его простоты.

    Эти крылья не сужаются, у них нет каких-то странных углов, и они просто состоят из прямых линий.Хотя все это преимущества для производства, они не очень хороши для реальных полетов. Прямоугольные крылья не являются самой аэродинамической формой крыльев, поэтому они больше не используются в современных самолетах.

    Коническое прямое крыло

    Чтобы улучшить невероятно простую конструкцию прямоугольного крыла, показанного выше, инженеры решили сузить крыло, изменив хорду крыла по всей его длине. Эта коническая форма значительно повысила эффективность самолета из-за гораздо более аэродинамической конструкции в целом, но по большому счету это все еще не очень хорошее крыло.

    Отличительной особенностью конического крыла, помимо улучшения прямоугольной конструкции, было то, что его все еще было довольно легко изготовить. Немного сложнее в изготовлении, чем прямоугольное крыло, но намного проще, чем в других конструкциях с лучшими габаритами, таких как следующий, который вы увидите в этом списке.

    Эллиптическое крыло

    Эллиптическое крыло является полной противоположностью прямоугольному крылу с точки зрения его преимуществ и недостатков. Начнем с того, что эллиптическая конструкция крыла является одной из самых эффективных и аэродинамических форм крыла из когда-либо созданных.Поскольку все крыло использует кривизну крыла и соответствующее распределение подъемной силы, оно очень эффективно с точки зрения аэродинамики.

    Но, как мы уже говорили, его недостаток является самым большим преимуществом прямоугольного крыла — они невероятно сложны в изготовлении. Во-первых, все крыло изогнуто, что гораздо сложнее создать, чем прямые линии прямоугольного крыла. Во-вторых, эти крылья были спроектированы максимально тонкими, что еще больше усложняет процесс изготовления.

    Стреловидное крыло

    Стреловидные крылья — одна из наиболее распространенных форм крыльев, с которыми вы, возможно, сталкивались в своей жизни во время некоторых авиаперелетов на протяжении многих лет. Как следует из названия, стреловидные крылья относятся к крыльям, у которых концы стреловидны назад относительно основания, где они крепятся к фюзеляжу.

    Большим преимуществом стреловидных крыльев является то, что их форма снижает сопротивление во время полета. Это помогает летать самолету гораздо эффективнее, поскольку ему не нужно преодолевать неблагоприятные эффекты сопротивления.Стреловидные крылья обычно используются на высокоскоростных коммерческих самолетах, которые летают с околозвуковой скоростью.

    Треугольное крыло

    Треугольное крыло представляет собой крыло треугольной формы (отсюда и слово «треугольник»), которое используется в особых ситуациях, главным образом, на сверхзвуковых самолетах. Большим преимуществом треугольных крыльев является то, что они эффективны как при дозвуковом, так и при сверхзвуковом полете, чего не может сказать большинство форм крыльев. Большая площадь поверхности, обеспечиваемая треугольными крыльями, также делает самолет невероятно маневренным.

    Но это, конечно, не означает, что треугольные крылья — это идеальная конструкция крыльев, и у них нет недостатков, которые следует учитывать. Низкое удлинение треугольных крыльев создает чрезмерное сопротивление, что не совсем идеально. Во-вторых, при взлете и посадке треугольные крылья требуют большого угла атаки из-за своей формы и подъемной силы, которую они создают на малых скоростях.

    Как смыв крыльев делает ваш самолет более устойчивым

    На первый взгляд кажется, что у большинства легких самолетов крылья прямые.Но на самом деле это не так. Почти у всех самолетов в крылья встроено что-то под названием промывка , что делает их более устойчивыми в сваливании.

    Что такое вымывание?

    Так что же такое вымывание? Это изменение угла падения аэродинамического профиля, измеряемое от основания до кончика. Если вы внимательно посмотрите на крыло с размывом, то увидите, что оно закручивается от основания к кончику, при этом у корня угол падения больше, чем у кончика.

    Что это значит, когда вы летите? Это означает, что при любой воздушной скорости и любом положении корень корня крыла будет лететь под большим углом атаки, чем законцовка крыла.

    Зачем крыльям нужна промывка?

    Почему инженеры хотят, чтобы самолет летал со скрученными крыльями? Он имеет все, что связано с киоском. Когда корень (внутренняя часть) крыла летит с большим углом атаки, это также означает, что корень достигнет критического угла атаки раньше, чем законцовка, и он остановится первым.

    Корневое сваливание — это то, что должно произойти почти во всех самолетах.

    Когда самолет сначала сваливается в корне, это означает, что на кончики крыльев поступает достаточный поток воздуха, чтобы предотвратить быстрое вращение во время сваливания, что делает самолет более устойчивым.Это также делает ваш самолет более устойчивым к штопору. Вдобавок ко всему, корневой свал также гарантирует некоторую эффективность элеронов во время сваливания, давая вам больший контроль над вашим самолетом, особенно если сваливание происходит в крене.

    Если бы у вашего самолета не было смыва, в большинстве случаев это означало бы, что все крыло заглохнет сразу, или, что еще хуже, законцовка крыла может заглохнуть первой, если ваши элероны отклонятся. И если это произойдет, ваш самолет может агрессивно крениться влево или вправо во время сваливания и, возможно, войти в начальный штопор.

    Сколько смыва встроено?

    Величина размытия, встроенного в крыло, сильно зависит от типа самолета, но в большинстве случаев размытие от корня до кончика крыла составляет всего несколько градусов.

    Возьмем, к примеру, F-18. Размыв его крыла составляет примерно 4 градуса:

    Это означает, что если корень крыла F-18 летит под углом атаки 10 градусов, то законцовка летит только под углом атаки 6 градусов. Крыло Cessna 172 очень похоже, с размывом около 3 градусов.

    Другие типы смыва

    Хотя поворот крыла является наиболее распространенным типом размытия, это не единственный способ сделать это. Некоторые самолеты, такие как Cirrus SR-20 и SR-22, используют конструкцию крыла с «двойной манжетой», чтобы предотвратить сваливание законцовки крыла в первую очередь.

    На крыле Cirrus внешняя манжетная часть крыла имеет меньший угол атаки, что означает, что он летит под меньшим углом атаки. Когда самолет сваливается, сначала сваливается внутренняя часть крыла, а внешняя часть с манжетой продолжает иметь неразделенный воздушный поток над законцовками крыла и элеронами, обеспечивая авторитет элеронов и большую устойчивость во время сваливания.

    Больше стабильности в стойле

    На чем бы вы ни летали, вполне вероятно, что в вашем крыле есть встроенный смыв.

    Это также означает, что в следующий раз, когда вы будете тренироваться в сваливании, вы будете знать, что конструкция вашего самолета помогает вам удерживать крылья ровно, даже когда звучит звуковой сигнал, предупреждающий о сваливании.

    Почему мы летаем с наушниками Bose? Потому что они легкие, удобные и тихие. Узнать больше и прочитать отзывы можно здесь .


    Станьте лучшим пилотом.
    Подпишитесь на рассылку Boldmethod и еженедельно получайте советы и информацию о реальных полетах прямо на свой почтовый ящик.


    Конструкция крыла STOL

     
    STOL СН 801

    ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

    ДИЗАЙН
       Крылья
    Хвост
    Фюзеляж
    Шестерня

    КОММУНАЛЬНЫЕ

    КАБИНА
       Панель

    КОМПЛЕКТ ДЕТАЛИ

    Быстрая сборка Комплект

    СТРОИТЕЛЬСТВО

    ОБНОВЛЕНИЯ

    ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ЗАКАЗА

    ЦЕНА ИНФО

    Обзоры прессы

    ДВИГАТЕЛЬ ИНФОРМАЦИЯ
       Лайкоминг

    НОВЫЕ Фото
    НОВЫЕ Видео
    Еще Фото
    Кабина Фотографии
    Подробные фотографии

    КОНСТРУКЦИЯ
    — Руководства по сборке
    — Фотографии сборки

    Строители в сети

    Фабрика Мастерские

    Стартер Комплект

    Запрос Информация…

    Зенит Aircraft Co.
    Домашний

    КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЫСОКОГО ПОДЪЕМА

    STOL CH 750
    СТОЛ Ч 701

     

    Подписаться мы на

     


    КОНСТРУКЦИЯ КРЫЛА ДЛЯ БОЛЬШОГО ПОДЪЕМА

    Самолет с укороченным взлетом и посадкой (STOL) должен быть способный летать на низких управляемых скоростях, но он также должен обеспечивать приемлемую проходимость по пересеченной местности. (круизное) исполнение.Задача состоит в том, чтобы спроектировать крыло с высоким коэффициентом подъемной силы, чтобы чтобы площадь крыла была как можно меньше, при этом учитывались взлетная и посадочная скорости которые как можно ниже. Короткие крылья облегчают руление, особенно когда работа вне аэродрома с препятствиями. Они также позволяют лучше видимость и требует меньше места для ангаров, а также их легче строить и прочнее (меньше вес и размах крыла для поддержки).

    STOL CH 801 использует специальную конструкцию аэродинамического профиля для достижения очень высокой подъемная сила, низкие скорости сваливания и высокая прочность. Толстое крыло, предкрылки по всей длине передней кромки и флапероны типа «юнкер» на задней кромке развивают максимальную подъемную силу крыла коэффициент 3,10, при сохранении короткого размаха крыла – для максимальной прочности и маневренность на земле.

    Сваливание крыла происходит при наибольшем коэффициенте подъемной силы на аэродинамический профиль, когда воздушный поток больше не может обходить носовую часть аэродинамического профиля (передняя кромка) и отделяется от верхней поверхности крыла.Обычные закрылки на задней кромке помогают отсрочить сваливание до более высокого коэффициента подъемной силы, но только с ограниченной эффективностью. Однако, сочетая использование закрылков задней кромки с предкрылками передней кромки, крыло коэффициент подъемной силы можно эффективно удвоить, если использовать его на полном размахе крыла.

    Предкрылки передней кромки:
    Что это такое и как они работают?

    Предкрылки передней кромки позволяют летать под большим углом атаки (более низкая скорость) за счет ускорения воздуха между предкрылком и крылом (эффект Вентури). Предкрылки передней кромки позволяют преодолевать крутые углы подъема до 30 градусов. Для максимального надежность и простота конструкции, передние ламели спроектированы таким образом, чтобы оставаться в фиксированном положении во всех положениях полета и не убираться (в горизонтальном полете, фиксированные предкрылки передней кромки оказывают минимальное влияние на крейсерский режим). Полноразмерные флапероны действуют как полноразмерные элероны, так и полноразмерные закрылки. Флапероны имеют собственный аэродинамический профиль, и подвешиваются ниже задней кромки крыла, чтобы снабжать их свежим невозмущенным воздухом для максимальная эффективность управления даже на низких скоростях.

    Предкрылки передней кромки предотвращают сваливание примерно до 30 градусов падение (угол атаки) за счет подхвата большого количества воздуха снизу, где щель большая и ускоряя воздух в прорези в форме воронки (эффект Вентури) и быстро выдувая его воздух тангенциально на верхней поверхности крыла через гораздо меньшую щель. Это эффективно «тянет» воздух вокруг передней кромки, тем самым предотвращая сваливание до значительного более высокий угол падения и коэффициент подъемной силы.

    Недостатком передних предкрылков является то, что ускорение воздуха в слоте требует энергии (создает дополнительное сопротивление). Хотя во многих конструкциях STOL используется выдвижные передние предкрылки устройства, дополнительный вес, сложность, надежность проблемы и стоимость таких систем сводят к минимуму возможность их использования в легких самолетах и их общая эффективность.

    На законцовке крыла конструкция STOL CH 801 использует Советы Hoerner для максимального увеличения эффективной площади подъемной силы крыла и минимизации вихри на концах крыльев.Законцовки крыла Hoerner обеспечивают наибольший эффективный размах для данного геометрический размах или заданный вес крыла.

    Крылья крепятся двойными стальными подкосами и крепятся болтами к фюзеляж на раме кабины с четырьмя болтами для легкого крепления и снятия крыла.


    STOL CH 801: Создан для превосходной видимости

    КРЫЛЬЯ НАД КАБИНОЙ : Крылья самолета расположены над кабиной и фюзеляжем — это позволяет отличный горизонтальный обзор, так как крылья расположены над головой пилота, обеспечивают пилоту и пассажиру превосходный обзор.Кроме того, крылья сужаются к корень крыла соответствует верхнему окну «светового люка» — максимальный обзор вверх, функция, особенно полезная на крутых поворотах. Обеспечивая отличную видимость, Конструкция крыла «над кабиной» минимизирует лобовую площадь самолета, чтобы уменьшить сопротивление, а также позволяет воздушному потоку беспрепятственно проходить от пропеллера к хвосту секций — дальнейшее максимальное управление медленным полетом самолета.

    Дополнительная информация:


    Высокое крыло и низкое крыло: разные типы крыльев самолетов

    Вы видели различные конфигурации самолетов и указываете своим друзьям, не являющимся летчиками, на самолеты с высоким и низким крылом.Возможно, вы даже принимали чью-либо сторону в многолетних дебатах между высокорасположенным и низкорасположенным крылом, но насколько хорошо вы разбираетесь в их ключевых различиях? Вы имели честь летать на обоих типах? Вы когда-нибудь задумывались о плюсах и минусах каждого из них, а также о том, для какого типа полетов они лучше всего подходят?

    Если ваш пытливый ум хочет узнать больше, вам повезло. Сегодня мы рассмотрим именно эти типы вопросов, чтобы дать вам более четкое и подробное представление о том, как конфигурация крыла влияет на летно-технические характеристики самолета, и как вы можете использовать эти знания, чтобы помочь вам выбрать идеальный самолет для вашего следующего полета.

    Давайте начнем с того, что убедимся, что мы все согласны с нашими официальными определениями каждой конфигурации.

    Что такое высокоплан?

    Самолеты с высокорасположенным крылом — это воздушные суда, крылья которых установлены над фюзеляжем. Крылья самолетов с высоким крылом, как правило, относительно плоские с небольшим двугранным или угловым углом.

    Cessna 172 — один из самых распространенных самолетов авиации общего назначения с высоким крылом.

    Что такое низкоплан?

    Крылья низкоплана устанавливаются ниже середины фюзеляжа.Ожидайте увидеть некоторый двугранный угол (наклон законцовок крыла вверх по сравнению с корнем крыла) для улучшения поперечной устойчивости.

    Piper Cherokee — один из самых распространенных низкопланов авиации общего назначения.

    Что лучше – высокоплан или низкоплан?

    Вот вам маленький грязный секрет: кто бы что вам ни говорил, универсального ответа на вопрос, что лучше — высокоплан или низкоплан, не существует. Если бы одна конфигурация была явно лучше другой для всех пилотов и всех сценариев полета, то наверняка другая конфигурация исчезла бы с рынка, верно? Но это не так, и это потому, что у обеих конфигураций есть свои преимущества и недостатки.

    Лучше всего, чтобы каждый пилот взвесил все за и против и, если возможно, получил опыт управления обоими типами самолетов, а затем решил, какой из них лучше всего подходит для того типа полетов, которым он или она занимается. Если вы не можете попасть в кабину обоих моделей, сделайте следующий лучший шаг и посмотрите, как они работают на симуляторе, чтобы вы могли получить хотя бы какой-то практический опыт в дополнение к своим теоретическим исследованиям.

    Для начала мы составили список наиболее часто упоминаемых преимуществ и недостатков как высокопланов, так и низкопланов.Этот список содержит ключевые моменты для размышления и гарантирует, что вы будете готовы отстаивать свои позиции в следующих дебатах между сторонниками высоких и низких крыльев.

    Прежде чем перейти к списку, мы коснемся некоторых конструктивных отличий, возникающих в результате изменения расположения крыльев самолета.

    Как конструкция крыла и его расположение влияют на летные характеристики самолета?

    Как и следовало ожидать, расположение крыльев влияет не только на конструкцию самолета, но и на его летные характеристики.

    В игру вступают несколько факторов, и мы будем использовать два обычных самолета — Cessna 172 и Piper Cherokee — для наших примеров по мере изучения этих концепций.

    Двугранный

    Устойчивость определяется относительным расположением двух компонентов: центра масс и центра подъемной силы. Центр масс — это точка баланса самолета, где сосредоточена масса. В центре подъемной силы сосредоточены все подъемные силы самолета.

    Центр масс находится ниже центра подъемной силы в высокоплане, таком как Cessna 172, что делает его более устойчивым по своей природе по сравнению с низкопланом, у которого центр подъемной силы находится ниже центра масс.

    Чтобы повысить устойчивость самолетов с низкорасположенным крылом, таких как Piper Cherokee, конструкторы компенсируют это за счет наклона законцовок крыльев вверх. Этот восходящий угол называется двугранным и является отличительной чертой самолетов с низкорасположенным крылом. Добавляя двугранный угол к низкоплану, конструкторы делают его практически таким же устойчивым, как высокоплан.

    Когда дело доходит до управления, двугранный угол означает, что вам нужно будет использовать больше элеронов при боковом ветре по сравнению с более плоским крылом, таким как 172.

    Опорные конструкции крыла

    На высокорасположенном крыле, как у Cessna 172, фюзеляж самолета свисает с лонжерона крыла. Этот вес в сочетании с весом двигателей и топливного бака крыла означает, что конструкторы должны добавить подкосы крыла с каждой стороны, чтобы выдержать вес. Верхний лонжерон будет либо полностью над фюзеляжем, где он создает сопротивление, либо может проходить через верхнюю часть кабины, уменьшая и без того драгоценное пространство над головой и создавая нежелательное препятствие, о которое можно удариться головой.

    Напротив, на самолетах с низкорасположенным крылом, таких как Cherokee, фюзеляж опирается на лонжерон крыла и поддерживается им. Это означает, что подкрылки не нужны. Лонжерон на низкоплане проходит через грузовой отсек, разделяя его на две части.

    Следует также отметить, что шасси и крылья имеют один и тот же лонжерон на низкоплане, в то время как высокоплан имеет лонжерон для крыльев и отдельный лонжерон для шасси. Это увеличивает вес пустого самолета.

    Каковы преимущества высокоплана?

    • Четкий, беспрепятственный обзор земли
    • Увеличенный дорожный просвет для объезда низких препятствий
    • Высокие крылья не пропускают часть солнечного света в кабину.Это означает долгожданную тень и более прохладную температуру в кабине в жаркие летние дни
    • .
    • Более короткая посадочная дистанция из-за меньшего воздействия эффекта земли
    • Сила тяжести способствует перетеканию топлива из бака в двигатель без использования топливного насоса
    • Стабильный по своей природе, поскольку центр масс расположен ниже центра подъемной силы
    • Полезное рабочее и складское пространство под крыльями, когда самолет находится в ангаре
    • Легче садиться и выходить – не надо ходить по крыльям
    • Крылья обеспечивают защиту от солнца, дождя и снега при погрузке/разгрузке и во время сидения в самолете на авиашоу или полетах
    • Легче ставить и снимать колодки основных колес

    Каковы недостатки высокоплана?

    • Во время жесткой посадки основной удар принимает на себя фюзеляж без крыльев, помогающих поглотить удар
    • Приподнятое расположение топливного бака означает, что вам, вероятно, придется пользоваться лестницей во время заправки
    • Затрудненный обзор базы до последнего поворота
    • Ограниченная видимость самолетов над вами
    • Больший вес из-за необходимости использования отдельных лонжеронов шасси и лонжеронов крыла.
    • Более длинное и тяжелое шасси с более узкой и менее стабильной колеей
    • Повышенная чувствительность к боковому ветру и турбулентности на земле и вблизи земли

    Каковы преимущества низкоплана?

    • Безопаснее при аварийной посадке и посадке с поднятым шасси, поскольку часть удара будет поглощаться крыльями, а не вся сила будет концентрироваться на фюзеляже, как в случае с высокопланом
    • При аварийной посадке на воду низкие крылья могут плавать на поверхности несколько минут.Это дает время для эвакуации.
    • Топливный бак легко доступен и заправляется с земли
    • Сокращение взлетной дистанции благодаря усиленному экранному эффекту
    • Лучший вид на небо сверху
    • Чистый обзор базы до последнего поворота
    • Может иметь меньший вес, поскольку для шасси и крыльев используется один и тот же лонжерон
    • Можно установить более короткую и широко разнесенную главную передачу, что повышает устойчивость при рулении (особенно при сильном ветре) и снижает вероятность разрушения конструкции

    Каковы недостатки низкоплана?

    • Близость крыла к земле означает, что вы должны быть особенно осторожны, чтобы избежать даже низких препятствий, таких как швартовки или огни рулежной дорожки, над которыми может просто скользить высокоплан.
    • Крылья закрывают пилоту обзор земли
    • Осмотр нижней части крыльев требует больше усилий, поэтому пилоты с большей вероятностью пропустят эту важную часть предполетной проверки
    • Крылья могут отражать солнечный свет обратно в кабину, делая ее еще жарче в летний день
    • Топливные насосы необходимы для подачи топлива из бака в двигатель, так как он движется в гору
    • Снижение эффективности руля направления и высоты, так как крыло блокирует поток воздуха к хвосту во время взлета, посадки и на больших углах атаки (AoA)

    Для каких типов полетов лучше всего подходят высокопланы?

    • Полеты вне страны, где требуется высокий клиренс
    • Полеты с большим углом атаки (AoA)
    • Экскурсионные полеты
    • Фото полетов
    • Воздушная разведка
    • Перевозка груза

    Для каких типов полетов лучше всего подходят низкопланы?

    • Полеты на основе характеристик
    • Полеты, требующие повышенной маневренности

    Высокое крыло против низкого крыла Take-Aways

    Как и во многих других дебатах, начните этот спор среди группы пилотов, и вы быстро увидите, что нет однозначного мнения о том, что лучше: высокоплан или низкоплан.Есть пилоты по обе стороны спектра, которые будут летать только низкокрылом или только высококрылом.

    Учитывая плюсы и минусы каждой конфигурации, умеренный подход кажется наиболее разумным. Научитесь летать на обоих типах самолетов, поймите их относительные плюсы и минусы, а затем выберите свой самолет в зависимости от типа полета, который вы будете выполнять.

    Чтобы получить более подробную информацию о том, как размещение и конструкция крыла влияют на летно-технические характеристики самолета, выделите восемнадцать минут на просмотр видеоролика FLY8MA, объясняющего практические различия в крыльях самолета.

    Если вы арендуете свой самолет, это означает, что вы можете сегодня летать на низкоплане, а на следующий день на высокоплане. Хотите купить самолет? Просмотрите варианты и решите, какой тип самолета лучше всего соответствует вашим личным предпочтениям и типу полетов, который вы чаще всего совершаете.

    В любом случае, не слишком переживайте по поводу решения. Многие пилоты говорят, что фактические реальные различия в управлении между самолетами с высоким и низким крылом настолько малы, что вы быстро адаптируетесь к тому, что выберете, и вы можете легко переключаться между ними, имея лишь немного знаний и навыков.

    Радикальная конструкция самолета с закрытым крылом может сделать небо более экологичным

    Учитывая, что в 2016 году в воздушном пространстве Европы поднялось почти 1 миллиард пассажиров, и это число продолжает расти, рост европейской авиации ошеломляет. В результате, несмотря на то, что многие другие отрасли сокращают выбросы парниковых газов за счет эффективности и новых технологий, авиация растет.

    Один человек, летящий из Лондона в Нью-Йорк и обратно, производит примерно такой же уровень выбросов, как годовое отопление дома для среднего европейца.На недавней конференции Transport Research Arena в Вене, Австрия, мероприятии высокого уровня, охватывающем все виды европейского транспорта, профессор Ханс Иоахим Шеллнхубер, директор Потсдамского института исследований воздействия климата в Германии, сказал, что полный отказ от авиаперелетов был бы лучшим вариантом. для защиты окружающей среды.

    Но, как ответил Серджио Барбарино, председатель Альянса за инновации в области логистики посредством сотрудничества в Европе (ALICE), это маловероятный сценарий. «Мы не можем просто сказать людям, что они больше не могут отдыхать на Канарских островах», — сказал он.

    Авиаперевозки никуда не денутся, но инженеры, несомненно, должны найти новые способы сделать их чище и экологичнее. Одна из идей состоит в том, чтобы радикально изменить конструкцию крыла самолета, чтобы ему требовалось значительно меньше эксплуатационного топлива, и этот подход в настоящее время разрабатывается в рамках проекта под названием PARSIFAL.

    «Это решение может полностью изменить воздушный транспорт будущего»

    Профессор Альдо Фредиани, Пизанский университет, Италия

    Отец аэродинамики инженер Людвиг Прандтль, которого часто считают отцом аэродинамики.В 1924 году у Прандтля возникла идея самолета с необычным крылом, которое уменьшало бы коэффициент лобового сопротивления и улучшало аэродинамическую эффективность, но в то время эта идея была в значительной степени проигнорирована.

    В конце 1990-х профессор Альдо Фредиани из Университета Пизы, Италия, и координатор проекта PARSIFAL, использовал математику, чтобы доказать, что теория крыла Прандтля правдоподобна. Профессор Фредиани и его команда начали работу над проектом нового самолета с закрытым крылом, основанного на оригинальной концепции Прандтля.

    — Теоретические результаты можно использовать для определения новой конфигурации, нашей конфигурации, — сказал он.

    Вместо двух отдельных крыльев, простирающихся по обеим сторонам фюзеляжа, наша знакомая концепция самолета, самолет, вдохновленный Прандтлем, имеет одно крыло, которое закручивается и замыкается на себя в закрытой конструкции без законцовок крыла. Это уменьшает сопротивление, действующее на самолет, а это означает, что сжигается меньше топлива. Это особенно важно для взлета и посадки, так как именно на этих этапах полета самолета расходуется больше всего топлива и выделяется больше всего вредных веществ.

    «Эти самолеты будут намного удобнее с точки зрения расхода топлива, шумового загрязнения и выбросов», — сказал профессор Фредиани.

    Ученые разработали модель самолета с крылом с замкнутым контуром, которое предназначено для уменьшения лобового сопротивления и экономии топлива. Видео предоставлено PARSIFAL.

    Команда разработала небольшую модель своего самолета, но идея состоит в том, чтобы сосредоточиться на самолетах среднего размера с целью увеличения количества пассажиров, перевозимых за рейс, со 180 до 310.По оценкам исследователей, самолет может подняться в воздух через 10-15 лет, в зависимости от проверок безопасности и заинтересованности производителей самолетов. Их следующие шаги – доработка аэродинамики, положения двигателя и органов управления, в то время как экономический отдел Пизанского университета работает с PARSIFAL для определения прогнозируемых экономических характеристик самолета.

    «Это решение может полностью изменить воздушный транспорт будущего», — сказал профессор Фредиани.

    В то же время другие инженеры черпают вдохновение в природе для разработки 3D-печатных компонентов самолета, которые могут снизить вес до 30%.Чем меньше весит самолет, тем меньше требуется топлива, что приводит к значительному сокращению выбросов CO 2 .

    Сотовая структура

    Мелани Гралоу — биомиметический инженер-конструктор проекта Bionic Aircraft, который изучает уроки природы для улучшения деталей для изготовления самолетов.

    «Тонкие поверхности или стержни очень легко деформируются в процессе производства, — объяснила она. «Вы можете сделать их более жесткими, применив определенную структуру поверхности.Сотовая структура — одна из тех биотехнологических структур, которые можно использовать для придания жесткости стене, не добавляя при этом слишком большого веса». как стойки в компонентах самолета. Изгибающие нагрузки — это силы, которые действуют на конструкцию сбоку и, следовательно, могут привести к ее изгибу.

    — Стебель полый внутри и имеет систему двойных стенок, — сказал Гралоу. «Он должен противостоять силам ветра в природе, но стойки в техническом мире также должны сопротивляться изгибу.Применяя систему двойных стенок к стойкам, мы можем сделать их более легкими, но в то же время настолько жесткими, насколько это необходимо». 3D-принтеры с технологией лазерного луча. Несмотря на то, что он идеально подходит для мелкой точной работы, исследователи говорят, что до печати всего самолета таким способом еще далеко.

    ‘На данный момент цель состоит в том, чтобы сосредоточиться на более мелких деталях, потому что пространство для сборки текущих принтеров ограничено.Самые большие коммерческие принтеры имеют ширину около 40–50 сантиметров, что устанавливает максимальный размер для современных металлических деталей, напечатанных на 3D-принтере», — сказал Гралоу.

    Исследование, описанное в этой статье, финансировалось ЕС. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в социальных сетях.

    «ширина =

    Зенит Aircraft Company

    Анатомия самолета с взлетом и посадкой: проектирование современного самолета с укороченным взлетом и посадкой.

    «Форма следует за функцией» — Крис Хайнц

    Сегодня мир действительно кажется меньше, во многом благодаря авиации.Это возродило у многих из нас интерес к тому, чтобы увидеть, что нас окружает, а не просто как можно быстрее мчаться к новому месту назначения. В то время как рекреационная авиация, безусловно, имеет свою долю высокопроизводительных (быстрых) самолетов, я думаю, что то, что по-прежнему привлекает большинство из нас к полетам, — это волнение, удовольствие и свобода управления нашим собственным самолетом. Мы хотим, чтобы самолет давал нам возможность летать по пересеченной местности, но мы также хотим иметь возможность увидеть и посетить страну, над которой мы летим.

    Популярность таких летательных аппаратов, как Piper Cub, сохраняется и растет с годами не только из-за ностальгии, но и потому, что эти летательные аппараты просто забавны и просты в управлении, а также обеспечивают хорошую проходимость на травяном поле (большинство классических летательных аппаратов были разработаны в время, когда взлетно-посадочные полосы с твердым покрытием были редкостью). Однако из-за своего возраста многие из этих старых конструкций не предлагают современных улучшений, которые большинство из нас считает само собой разумеющимися, таких как электрические системы, сиденья бок о бок, цельнометаллическая конструкция, управляемое носовое колесо и т. д.И, конечно же, классических самолетов становится все меньше, и они требуют значительного обслуживания только для того, чтобы поддерживать их в летной годности.

    Для большинства из нас, пилотов-любителей, мы уже находимся там, где хотим быть, когда находимся в воздухе, и поэтому мы получаем наибольшее удовольствие от управления самолетом, на котором легко и весело летать, который обеспечивает хороший комфорт и обзор, и это имеет низкие эксплуатационные расходы (кого волнуют мили на галлон — мы хотим низкие почасовые эксплуатационные расходы). Когда мы летим по пересеченной местности, поездка так же важна (если не больше), как и прибытие в пункт назначения.Самолет STOL (укороченный взлет и посадка) дает нам возможность летать в большее количество мест, особенно в отдаленные районы, где мир становится вашей взлетно-посадочной полосой (это также важная функция безопасности). С хорошей грузоподъемностью у нас есть возможность тащить все сумки, которые мы хотим (снаряжение для кемпинга), или амфибийные поплавки могут дать нам дополнительные возможности и свободу работать с воды. Конечно, самолет с взлетно-посадочной полосой также дает нам возможность управлять самолетом за пределами нашего собственного «заднего двора». Подобно тому, как внедорожники (SUV) стали очень популярными в автомобильном мире, многие пилоты-любители также стремятся получить максимальную пользу от своих самолетов.

    Сверхлегкие [и легкие спортивные] самолеты обеспечивают простой и недорогой способ испытать взлетно-посадочную полосу, а популярность сверхлегких и других легких комплектов самолетов доказала потребность в «низких и медленных» полетах, но сверхлегкие по своему определению множество ограничений — низкая скорость, малая полезная нагрузка, низкий уровень комфорта и ограничения по ветру, и это лишь некоторые из присущих им ограничений.

    Сегодня, со знаниями, накопленными за более чем столетие в области аэродинамики, прочности конструкции, их взаимосвязи в аэроупругости (флаттер), эргономики, а также в связи с непрерывным развитием современных, эффективных, надежных и легких двигателей, это относительно легко сделать практически любому человеку. достаточно любопытен, чтобы серьезно изучить вышеуказанные области, чтобы спроектировать легкий самолет, способный перевозить от двух до четырех пассажиров.

    Как профессиональный конструктор и инженер по легким самолетам я делал это… довольно много раз. В середине восьмидесятых я решил спроектировать легкий комплект самолета, сочетающий в себе преимущества сверхлегкого самолета с характеристиками современного «настоящего» самолета. Таким образом, я спроектировал самолет STOL CH 701: он должен был обладать выдающимися характеристиками на коротком и пересеченном поле, приемлемыми крейсерскими характеристиками, хорошей устойчивостью к боковому ветру, отличной обзорностью, удобными сиденьями бок о бок и прочным цельнометаллическим корпусом. было легко строить и обслуживать.Конструкция STOL CH 701 оказалась очень успешной (более 400 самолетов STOL CH 701 летали), и впоследствии я разработал 4-местную универсальную версию STOL CH 801 (представленную в 1998 году). Двухместный STOL CH 750 был представлен в 2008 году, чтобы воспользоваться преимуществами новой категории Sport Pilot и обеспечить больше места в салоне, чем исходный 701, и новые варианты двигателей.

    Мои конструкции STOL иногда называют «уродливыми» из-за их нетрадиционной формы. Однако изучение уникальных форм показывает присущую этим самолетам красоту в их интересных, уникальных и высокоэффективных аэродинамических и конструктивных особенностях.Ниже приводится объяснение основных концепций конструкции, которые я применил при проектировании своего самолета STOL:

    ПИТАНИЕ

    Превышение мощности существующего самолета — это самый простой способ добиться короткого взлета (с достаточной мощностью что угодно взлетит на короткое расстояние!), но это требует много топлива для приемлемой продолжительности полета и является дорогим, тяжелым, и неэффективный способ получения характеристик взлета и посадки, и не обеспечивает хорошего медленного полета или полезной нагрузки из-за большей массы двигателя и / или требований к топливной нагрузке.Мой опыт подсказывает мне, что мне нужно от 60 до 100 л.с. для двухместного самолета или от 150 до 200 л.с. для четырехместного, способного нести 1000 фунтов. Как авиаконструктор и строитель (а не производитель двигателей), я проектирую самолеты на основе существующих и доступных двигателей. Для максимальной гибкости и снижения затрат комплектный самолет должен быть спроектирован с учетом различных типов двигателей, чтобы владельцы могли выбирать между существующими (и новыми) силовыми установками.

    КРЫЛО

    Чтобы быть практичным, самолет STOL должен иметь возможность летать на очень низких скоростях, но он также должен обеспечивать приемлемые характеристики по пересеченной местности (крейсерский полет).Следующая большая задача — спроектировать крыло с высоким коэффициентом подъемной силы, чтобы площадь крыла была как можно меньше, а взлетно-посадочные скорости были как можно ниже. Относительно короткие крылья облегчают руление самолета, особенно при работе за пределами аэропорта с препятствиями, и требуют меньше места для ангара, при этом их легче построить и они прочнее (меньший вес и размах крыла для поддержки).

    Сваливание крыла происходит при наибольшем коэффициенте подъемной силы на профиле, когда поток воздуха уже не может обогнуть носовую часть профиля (переднюю кромку) и отрывается от верхней поверхности крыла.


    Рис. 1. Заглохший аэродинамический профиль

    Чтобы отсрочить сваливание до более высокого коэффициента подъемной силы, многие самолеты оснащены закрылками (на задней кромке крыла), а в некоторых конструкциях используются предкрылки (на передней кромке крыла) для дальнейшего снижения скорости сваливания. Следующая диаграмма иллюстрирует использование закрылков и предкрылков передней кромки для увеличения коэффициента подъемной силы крыла.


    Рисунок 2 – Коэффициент подъемной силы в зависимости от угла атаки аэродинамического профиля

    Таким образом, коэффициент подъемной силы можно эффективно удвоить с помощью относительно простых устройств (закрылков и предкрылков), если они используются на полном размахе крыла.

    Предкрылки передней кромки

    Предкрылки передней кромки предотвращают сваливание примерно до 30 градусов падения (угол атаки), собирая много воздуха снизу, где щель большая (рис. 3), ускоряя воздух в воронкообразной щели (эффект Вентури). и нагнетание этого быстрого воздуха по касательной на верхнюю поверхность крыла через гораздо меньшую щель. Это «притягивает» воздух вокруг передней кромки, тем самым предотвращая сваливание до гораздо более высокого угла падения и коэффициента подъемной силы.Недостатком предкрылка передней кромки является то, что воздух, ускоряемый в щели, требует энергии, что означает более высокое сопротивление. Поскольку большая подъемная сила необходима только при медленном полете (взлет, начальный набор высоты, окончательный заход на посадку и посадка), у конструктора возникает искушение использовать убирающееся устройство, которое закрывается на более высоких скоростях для уменьшения сопротивления.


    Рис. 3 – Предкрылки передней кромки

    Это можно сделать по-разному: Предкрылки можно установить на роликовые направляющие так, чтобы на больших углах атаки они автоматически вытягивались воздушным потоком за переднюю кромку, а на крейсерском (на меньших углах атаки) выталкивались в.Это относительно простая система и не слишком тяжелая для проектирования, но у нее есть один большой недостаток: в порывистую погоду только один предкрылок может быть выдвинут, а другой остается, что создает потенциально серьезную проблему для пилота, которому теперь нужны полные элероны. просто чтобы держать самолет на одном уровне…!

    Таким образом, безопасным способом является механическое соединение правого и левого предкрылков во избежание асимметричного удлинения. Однако создание такой установки тяжелее и сложнее. Эффективность системы должна быть очень значительной, чтобы компенсировать дополнительный вес устройства (не говоря уже о стоимости и сложности).Система выдвижения предкрылков с пилотным управлением — еще один подход, но он имеет те же недостатки: вес и сложность.


    Рис. 4 – Подъем предкрылка фиксированной передней кромки в зависимости от сопротивления

    Но есть простое решение: величина увеличения лобового сопротивления, создаваемого щелью, зависит от количества воздуха, проходящего через щель на всем диапазоне полета. Во взлетной и посадочной конфигурациях нам нужна максимальная подъемная сила, а в крейсерском — минимальное сопротивление. За счет выравнивания давления воздуха в верхней и нижней части крыла на передней кромке (где расположен предкрылок) в крейсерской конфигурации воздух не проходит через щель и, следовательно, не теряется энергия (или создается дополнительное сопротивление). .Выравнивание давления воздуха легко достигается в крейсерской конфигурации с небольшим отклонением закрылка вверх задней кромкой. На рис. 4 показаны коэффициент подъемной силы и сопротивление такой конструкции крыла.

    На иллюстрации ясно видно, что крыло с предкрылками и закрылками является решением для медленного полета, когда требуется большая подъемная сила, а также имеет небольшое снижение лобового сопротивления в крейсерском режиме. Это легкое крыло без движущихся механических частей, связанных с предкрылками передней кромки. Заметным недостатком является относительно небольшой диапазон низкого лобового сопротивления, что означает узкий диапазон экономичной крейсерской скорости, но общая конфигурация обеспечивает лучшую конструкцию крыла для самолета с взлетом и посадкой.

    Таким образом, я выбрал эту фиксированную конфигурацию предкрылка для двухместного STOL CH 701 и нового четырехместного STOL CH 801. Крыло легкое, но имеет очень высокий коэффициент подъемной силы, что делает его очень надежным, простым и недорогое устройство с высоким подъемом для этих двух конструкций.

    Я также использовал относительно толстую хорду крыла в этих конструкциях, чтобы обеспечить большую подъемную силу. Толстая хорда крыла в сочетании с относительно коротким размахом крыла также обеспечивает максимальную прочность и малый вес. С его постоянной хордой (в отличие от сужающейся) крыло также легко построить и собрать.

    Наконечники крыльев

    В течение долгого времени я говорил, что законцовки крыла Hoerner следует использовать на большинстве конструкций легких самолетов, поскольку они увеличивают эффективный размах крыла с 8 дюймов до более чем одного фута без необходимости нести какой-либо дополнительный вес: как мы все знаем, В верхней части крыла низкое давление, а в нижней части — более высокое, при этом разница давлений создает подъемную силу, которая позволяет нам летать. По направлению к кончику крыла высокое давление «чувствует», что давление на верхнюю часть крыла (только вокруг кончика) меньше, и хочет пойти туда, чтобы выровнять давление, тем самым создавая вторичный поток к кончику. крыла.Этот вторичный направленный наружу поток создает вихрь (круговое движение) за крылом, как показано ниже.


    Рисунок 5 – Вихри законцовок крыла

    При закругленной или квадратной законцовке крыла вихрь центрируется вокруг законцовки крыла, как показано выше

    При опущенных или поднятых законцовках крыла вихрь выталкивается дальше. На самолетах с взлетно-посадочной полосой часто можно увидеть опущенные законцовки крыла, но они увеличивают вес, поскольку их необходимо добавлять к крылу.


    Рис. 6. Опущенные/поднятые законцовки крыла

    Если законцовка крыла срезана под углом 45 градусов с малым радиусом в нижней части и относительно острым верхним углом, то воздух из вторичного потока обходит закругленный низ, но не может обогнуть острый верхний угол и, таким образом, выталкивается наружу.


    Рис. 7. Законцовки крыла Hoerner

    Летно-технические характеристики самолета зависят от расстояния от правой до левой законцовки вихрей (эффективный размах крыла), а не от фактического измеренного геометрического размаха. Законцовки крыла Hoerner обеспечивают наибольший эффективный размах для данного геометрического размаха или данного веса крыла.

    ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ

    Поскольку самолет с взлетно-посадочной полосой может летать на очень низких скоростях и предназначен для работы в неулучшенных районах (часто с препятствиями), очень важна управляемость самолета на малых скоростях.Это одна из областей, которой, как я обнаружил, не хватает во многих конструкциях легких самолетов с большой подъемной силой — хотя многие из этих самолетов имеют низкую скорость сваливания, пилоту необходимо управлять самолетом на гораздо более высокой скорости, чтобы сохранить управление.

    Закрылки, элероны и флапероны

    Таким образом, используются элероны полного размаха

    , которые также действуют как закрылки полного размаха (называемые флаперонами). Полный размах обеспечивает максимальную подъемную силу (закрылки) для всего крыла и управляемость по крену (элероны) при минимальном весе, поскольку обе функции выполняет одна и та же поверхность управления (флаперон) с простым механическим контроллером «микшер».

    Все мы знаем, что вблизи аэродинамического профиля воздух замедляется за счет трения. Этот замедленный слой воздуха называется пограничным слоем. Пограничный слой утолщается при движении от передней части аэродинамического профиля к задней кромке крыла. Другой фактор называется эффектом Рейнольдса: чем медленнее мы летим, тем толще становится пограничный слой. Трение и эффект Рейнольдса приводят к образованию пограничного слоя толщиной примерно 3,5 см в задней части от 4 до 5 футов.хордовое крыло предназначено для полета на малых скоростях.

    Обычный закрылок или элерон, таким образом, будет иметь 1 или 2 градуса отклонения с очень низкой эффективностью управления, поскольку он отклоняется в этом не очень аэродинамически активном пограничном слое. Чтобы избежать этой потери управляемости, флаперон может быть выполнен в виде отдельного небольшого крыла, движущегося вне пограничного слоя крыла и спутного потока. Кроме того, такая система флаперонов (часто называемая «юнкеровскими» флаперонами) эффективна даже при больших углах атаки, поскольку она расположена под крылом и, таким образом, продолжает получать «свежий» невозмущенный воздух, даже когда крыло находится под экстремальным углом атаки. атаки (см. рисунок 8).


    Рисунок 8 – Пограничный слой

    Горизонтальное оперение

    Кроме того, поскольку крыло с большой подъемной силой предназначено для полета под необычно большим углом атаки (30 градусов по сравнению с 15-17 градусами для обычного крыла), нам нужно достичь такого большого угла, толкая хвостовую часть вниз гораздо сильнее, чем с обычное крыло. Если не считать создания очень большого горизонтального хвоста, нам нужен большой отрицательный коэффициент подъемной силы на хвосте. Это достигается, во-первых, с помощью перевернутого аэродинамического профиля стабилизатора, а во-вторых, с помощью виртуальной трубки Вентури.Позвольте мне объяснить: с точки зрения аэродинамики мы знаем, что трубка Вентури обеспечивает более низкое давление и более высокие скорости на наименьшем участке, как показано на рисунке 9.


    Рис. 9, 10 и 11 – Вентури

    Повышенная скорость позволит преодолеть тенденцию к отрыву при отклонении потока. Мы также знаем, что когда у нас есть полувентури (рис. 10), воздушный поток создает зеркальное отражение и следует принципам полной трубки Вентури (рис. 11), и, таким образом, увеличение скорости от эффекта Вентури следует за подъемом горизонтального оперения даже при отклонении в нижнем положении задней кромки (отсюда виртуальный эффект Вентури).

    Руль направления

    Я использовал цельноповоротное вертикальное оперение (руль направления) в своих проектах STOL, которые я использовал во многих своих более ранних проектах, потому что он обеспечивает исключительную способность к боковому ветру. С конструкцией STOL, когда боковой ветер выше, чем скорость сваливания самолета (это действительно происходит!), вы можете просто развернуть самолет лицом к ветру и буквально взлететь вертикально (даже если вам придется повернуться лицом к взлетно-посадочной полосе)! Еще одно преимущество цельнолетающего вертикального оперения заключается в том, что оно физически меньше (и короче), чем соответствующее обычное вертикальное оперение с килем и рулем направления, и, следовательно, легче; и, будучи цельным, его легче построить.Он также обеспечивает отличную способность к восстановлению после вращения, потому что фактическая движущаяся часть (руль направления) больше. Сам руль представляет собой настоящий симметричный аэродинамический профиль (а не просто плоскую «доску»), что помогает сделать его эффективным и отзывчивым даже на более низких скоростях.

    Основные крылья конструкции STOL сужаются в корне крыла, чтобы обеспечить беспрепятственный поток воздуха от винта к оперению (хвостовая часть). Расположение хвостовой части над фюзеляжем, с прямым невозмущенным потоком воздуха от винта, обеспечивает превосходное и быстрое управление хвостовой частью по сравнению с вялой реакцией, которую обычная конфигурация обеспечивает при медленном полете.

    Укороченный взлет/посадка

    Для достижения наилучших характеристик при коротком взлете большой угол атаки крыла должен быть достигнут у земли или рядом с ней, и поэтому нам нужна общая конфигурация самолета, которая допускает такой большой угол атаки. Мы можем сделать это либо с помощью очень длинного основного шасси в конфигурации с хвостовым колесом (подняв нос), либо приподняв заднюю часть фюзеляжа (в конфигурации с трехопорным шасси).


    Рис. 12. Конфигурация шасси

    В конфигурации с хвостовым тягачом вся кабина неудобно наклонена к земле, а длинные стойки шасси означают, что конструкция шасси либо слабая, либо тяжелая.Наклонная кабина и высокая передача затрудняют доступ в кабину, особенно для пассажиров или погрузки груза, и могут сильно ограничивать обзор пилота вперед на земле (руление и взлет).


    Рисунок 13 – Угол кабины

    Сегодня большинству пилотов намного удобнее (и безопаснее) использовать трехколесное снаряжение, поскольку почти все тренажеры трехколесные. Трехколесная передача очень устойчива на земле, в то время как задняя передача — нет, и требует постоянного управления, особенно в условиях бокового ветра.Тарифы на страхование самолетов отражают это.

    В конфигурации с трехопорным шасси крыло находится под «нейтральным» углом атаки, когда самолет находится на земле, в отличие от максимального угла подъемной силы с хвостовым тягачом (см. рис. 12). Таким образом, самолеты с хвостовым колесом гораздо более восприимчивы к ветру во время руления самолета или даже во время стоянки на открытом воздухе (это будет то место, где самолет проведет большую часть своей жизни, если только он не будет находиться в ангаре).

    Несмотря на многие преимущества трехопорной системы передач, во многих старых конструкциях самолетов (а также во многих современных конструкциях взлетно-посадочной полосы) используется конфигурация с хвостовым колесом — это в основном потому, что не существовало технологий и опыта для создания легкой и прочной системы переднего колеса, и сегодня у многих конструкторов мало опыта (или интереса) к конструкциям шасси.

    Эксплуатация вне аэропорта требует, чтобы самолет с взлетно-посадочной полосой имел прочную и щадящую систему шасси. Системы шасси кажутся серьезным недостатком многих конструкций легких самолетов, требуя, чтобы эти самолеты эксплуатировались с взлетно-посадочных полос с твердым покрытием, несмотря на их способность взлетать и приземляться на короткие расстояния.


    Рис. 14. Шасси

    В конструкции STOL я использовал простой цельный двухконсольный рессорный лист для основного шасси.Хотя это не самая легкая система передач, она обеспечивает превосходную проходимость по пересеченной местности в сочетании с большими шинами, а также очень надежна, проста и практически не требует обслуживания. Стойка носового колеса является управляемой, имеет прямую связь с педалями руля направления и использует один усиленный банджи для амортизации. STOL CH 801 заимствует переднюю опору у ZENITH CH 2000, моей сертифицированной серийной учебно-тренировочной конструкции. Основные колеса также оснащены индивидуальными гидравлическими дисковыми тормозами (активируются педалями носка) для исключительной управляемости на земле.Опыт показал, что эти системы шасси хорошо подходят для работы на травяных полях, но в то же время они подходят для пилотов с ограниченным временем работы. (Износ системы носового колеса сводится к минимуму за счет уменьшения давления на переднюю опору за счет использования соответствующих входов руля высоты — эффективность руля высоты упрощает эту задачу с моими конструкциями STOL).

    ФЮЗЕЛЯЖ

    Прямоугольная кабина предлагает максимальное полезное пространство для пассажиров и груза. Кабина 4-местного STOL CH 801 достаточно длинная, чтобы разместить носилки вдоль правой стороны самолета поперек сложенного сиденья второго пилота, при этом обеспечивая достаточно места для пилота и одного пассажира, или можно разместить две 50-галлонные бочки. возили в тылу.Конечно, для тех, кто использует STOL CH 801 в качестве спортивно-внедорожного самолета, внутри достаточно места для двоих, чтобы разбить лагерь, и более чем достаточно места для багажа для длительных поездок по пересеченной местности. Двухместный STOL CH 701 удивительно вместителен для самолета такого размера и веса.

    Большие двери обеспечивают легкий доступ в салон для пассажиров и крупногабаритного багажа, а самолет можно эксплуатировать со снятыми дверями для максимального обзора и ощущения «на открытом воздухе».

    Возможно, это не самый эстетичный вид, но квадратный фюзеляж очень прост в сборке и помогает обеспечить хорошую устойчивость к рысканью и демпфирование вращения (сопротивление) благодаря плоским сторонам и четким углам.

    КАБИНА / ВИДИМОСТЬ

    Видимость для пилота и пассажиров является важным элементом конструкции самолета, и конструкторы часто упускают его из виду. Хорошая видимость особенно важна для самолетов с взлетно-посадочной полосой, где пилоту необходимо видеть препятствия при полете в кустах. Пассажирам также нужна хорошая видимость, чтобы наслаждаться «низким и медленным» полетом — им не нужно маленькое иллюминатор такого же размера, как в коммерческом лайнере.

    В то время как открытая кабина обеспечивает беспрепятственный обзор, насекомые, ветер и холодный воздух требуют закрытой кабины для современного самолета, чтобы обеспечить минимальный уровень комфорта, к которому мы привыкли.Закрытая кабина также обеспечивает хорошую вентиляцию и обогрев, а также защищает авионику и багаж. Большие двери обеспечивают легкий доступ в кабину (их можно снять для лучшего обзора и «проветривания»)

    Конфигурация с высокорасположенным крылом обеспечивает наилучший обзор вниз, чтобы наслаждаться видами, обеспечиваемыми низким и медленным полетом, и обеспечивает пилоту необходимый обзор, чтобы он мог безопасно летать в неулучшенных зонах, чтобы иметь возможность видеть и избегать препятствий. В своих конструкциях STOL я использовал положение крыла «над кабиной», когда крыло располагалось над кабиной.Эта конструктивная особенность максимизирует обзор для конфигурации с высокорасположенным крылом: горизонтальный обзор увеличивается за счет подъема крыла над головой пилота, а обзор вверх достигается за счет уменьшения толщины внутреннего конца крыла, где оно встречается с кабиной, и верхней части крыла. Таким образом, кабина может быть оснащена полным окном. Световой люк обеспечивает важную видимость для пилота в высокоманевренном самолете.


    Рисунок 15 – Обзорность

    Коническая корневая часть крыла и верхнее окно обеспечивают хороший обзор в поворотах.Конструкция крыла сводит к минимуму лобовую площадь в воздушном потоке воздушного винта для повышения производительности, а также обеспечивает прямой поток струи винта в хвостовую часть для превосходной управляемости в медленном полете.

    Дополнительным преимуществом этой конической конфигурации крыла «над кабиной», выбранной из соображений обзорности, является также его меньшая лобовая площадь, что означает меньшее сопротивление (более быстрый самолет при той же мощности) и превосходную управляемость на малых скоростях, поскольку воздух направлен без возмущение от винта к хвосту.

    Сиденья бок о бок: обзор вперед

    Как и в большинстве современных самолетов, я выбрал расположение сидений бок о бок для максимального комфорта пилота и пассажиров. Кабина спроектирована с учетом эргономики для продуктивной работы пилота, комфорта и гибкости. Интерьер кабины STOL CH 801 спроектирован таким образом, чтобы обеспечить комфорт для четырех крупных взрослых людей, и в то же время его легко трансформировать для перевозки грузов. Большие двери с обеих сторон обеспечивают легкий доступ в кабину с обеих сторон.Регулируемые передние сиденья складываются вперед для облегчения доступа к задним сиденьям / грузовому отсеку. При предполагаемом использовании в миссии заднее сиденье может быть преобразовано для использования с грузом (включая бочки на 50 галлонов) или кабина может быть переконфигурирована для спального места (пациент на носилках) между передним и задним правыми сиденьями, с пилот на переднем левом сиденье и врач или медсестра на левом заднем сиденье. Пилоты-любители могут буквально вырваться из STOL CH 801.

    Цельнометаллическая износостойкость

    Самолеты

    Bush должны быть прочными, надежными и простыми в обслуживании.«Техническое обслуживание в полевых условиях» приобретает новое значение, когда пилот буквально должен иметь возможность выполнять основные функции обслуживания и ремонта в полевых условиях.

    Как STOL CH 701, так и STOL CH 801 имеют цельнометаллическую конструкцию. У меня более 30 лет опыта проектирования и строительства цельнометаллических самолетов, а также более 60 лет опыта работы в отрасли полумонококовой конструкции с напряженной обшивкой. Металлические (алюминиевые сплавы) конструкции далеко не устарели, но продолжают доминировать среди производителей.Алюминиевые сплавы обеспечивают следующие преимущества:

    – Малый вес/высокая прочность;
    — коррозионная стойкость, особенно с новыми сплавами и современными грунтовками;
    – Низкая стоимость и широкая доступность;
    – Доказанная долговечность, устойчивость к воздействию солнца и влаги
    – Наличие огромного количества эмпирических данных о его свойствах
    – Простота в работе: требуются простые инструменты и процессы, не требуется среда с регулируемой температурой или без пыли. , как с композитами.Современные заклепки с глухими заклепками значительно упростили сборку цельнометаллических самолетов;
    — Пластичность: легко придавать различные формы, практически без ограничений по формам, в которые он может быть придан;
    — Экологичность: при работе с листовым металлом не стоит беспокоиться о вреде для здоровья; перерабатываемый;
    – Простота проверки: легко обнаруживаются дефекты конструкции или материалов, а также дефектные детали и повреждения.
    — Простота ремонта: заклепки и крепежные детали можно легко снять для замены поврежденных деталей или секций, а отдельные детали можно заменить без замены или переделки всей секции планера.

     
    Таким образом, конструкция из алюминиевого сплава обеспечивает наилучший планер для летательного аппарата: 1) Подходит для постоянного хранения на открытом воздухе; 2) прочный и прочный; 3) Простота осмотра, обслуживания и обслуживания в полевых условиях. Например, простую заплатку из листового металла можно легко приклепать к поврежденному участку, чтобы самолет вернулся домой.

    Хорошо сконструированный самолет из листового металла также обеспечивает превосходную ударопрочность, поскольку энергия удара поглощается за счет постепенного разрушения (деформации) металлической конструкции, а не раскалывания или разрушения при ударе.Шасси моего самолета STOL поглощает много энергии. Затем требуется больше энергии, чтобы «разорвать» его, а алюминиевой раме стрингера и конструкции с напряженной обшивкой требуется гораздо больше энергии, чтобы начать изгибаться, изгибаться и скручиваться. Прочный «каркас кабины» защитит пассажиров даже при маловероятном опрокидывании носа трехопорного самолета, когда крылья, расположенные немного выше голов пассажиров, будут поглощать энергию удара. Еще одним важным преимуществом, которое часто упускают из виду, является встроенная молниезащита, которую предлагает металлический планер.

    Мне, как авиаинженеру, легко спроектировать сложный самолет, а спроектировать простой — гораздо сложнее. Чтобы комплектный самолет был успешным, он должен быть относительно простым с точки зрения конструкции, сборки и систем: простая конструкция не только проще и доступнее в сборке, но и будет хорошо сконструирована строителем-любителем, поскольку быть меньше возможностей для ошибок или некачественной работы. При простой конструкции время сборки будет меньше, и для сборки самолета потребуется меньше инструментов и навыков, что соответствует гораздо более высоким показателям завершения, чем сложные проекты, и после завершения самолет будет легче эксплуатировать и обслуживать.Простые системы обеспечивают максимальную надежность и минимизируют нагрузку на пилота. Благодаря 24-летнему опыту проектирования и изготовления комплектов самолетов для любителей-строителей, мы научились разрабатывать самолеты специально для любителей-строителей и спортивных пилотов, предлагая им полные комплекты, которые можно быстро и легко собрать с минимальными инструментами и навыками.

    Благодаря функции следования форме, два моих самолета с взлетно-посадочной полосой обладают присущей им красотой, которая более чем глубока, если понять аэродинамические и конструктивные особенности, которые вошли в эти конструкции, что делает их высокоэффективными самолетами с коротким взлетом и посадкой, в то же время будучи просты в сборке и обслуживании, а также обеспечивают превосходную долговечность и гибкость.

    Первоначальный STOL CH 701 и новый STOL CH 750 предлагают отличные характеристики вне аэропорта в легких и очень экономичных двухместных конструкциях, на которых легко и весело летать, в то время как новый STOL CH 801 представляет собой настоящий внедорожник с 1000 кг полезной нагрузки.


    Актуальное фото короткого взлета!

    Мне, как дизайнеру, очень приятно видеть, как мои проекты используются по всему миру, будь то миссии или спасательные работы в отдаленных районах, или пилот-любитель, пишущий мне, что самолет «взлетает, как пробка из бутылка шампанского!»

    Модели аэродромов — Стили конструкции крыла модели самолета

    Полностью обшитые крылья могут иметь сборную нервюру и конструкцию лонжерона или пенопластовый сердечник, вырезанный горячей проволокой .

    Сборные версии имеют ребристый рисунок, идентичен крылу D-Tube. Толщина обшивки вычитается вокруг аэродинамического профиля, чтобы сделать шаблон.

    У большинства строителей возникают трудности с их первым построенным крылом из брезента, но опыт ценен, и плохой первоначальный результат не должен вас разубеждать от повторной попытки.

    Вы не увидите слишком много полностью закрытые, сборные крылья на спортивных моделях по нескольким причинам.

    Как я уже упоминал, многие строители боятся даже пытаться это сделать, потому что Для изготовления крыла с обшивкой требуется значительно больше навыков, чем для других типов. Ребра должны быть отшлифованы, чтобы плавно переходить от одного ребра к другому, чтобы Чтобы покрытие легло ровно, без неровностей.

    Кроме того, может быть трудно отшлифовать кожа гладкая по швам. В основном это проблема плохой техники или использования неправильного клея. Обшивки должны быть отшлифованы после их соединения, но перед приклеиванием к остальная часть конструкции.

    Чрезмерная шлифовка после приклеивания кожи к ребрам приведет к тому, что она будет иметь «голодное» лошадь» посмотри. Это связано с тем, что защитное покрытие стирается с большей скоростью. там, где он поддерживается ребрами, что приводит к ряби на коже. В худшем случае можно пройтись по ребрам защитного покрытия наждачной бумагой. Крылья с обшивкой также весят больше, чем крыло без обшивки, но незначительно. больше, чем крыло D-Tube.

    Большинство строителей не строят полностью обшитые крылья по вышеуказанным причинам и тот факт, что полностью обшитое крыло летит не намного лучше, чем Крыло D-Tube.

    Спортивные модели с полностью обшитыми крыльями чаще всего имеют пенопластовый сердечник , который экспоненциально легче строить. Основной недостаток пенопласта крыло вес. Правильно спроектированное и хорошо построенное крыло из бальзы всегда будет весить меньше, чем в остальном идентичное крыло из пеноматериала.

    Некоторые люди будут утверждать, что они могут построить крыло из пенопласта, которое весит меньше.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2019 © Все права защищены. Карта сайта