Основные типы крыльев (15 мин.)

В общем случае крыло самолета состоит из центропланной части, консолей (левой и правой) и механизации крыла. Также крыло можно разделить на две части, левое и правое полукрыло. Часто встречается термин «крылья», но он ошибочен по отношению к моноплану.

Крыло, обтекаемое потоком воздуха, создает в нём возмущения, приводящие к отклонению воздушной массы потока, это, как мы выяснили, приводит к возникновению подъемной силы.

Рис.1 Дым показывает движение воздуха, обусловленное взаимодействием крыла с воздухом.

На рис.1 видно, что обтекание крыла является очень сложным трехмерным нелинейным и зачастую нестационарным процессом. Подъемная сила крыла зависит от его площади, профиля, формы в плане, а также от угла атаки, скорости и плотности потока, числа Маха и от множества других факторов.

Одна из основных проблем при конструировании новых самолетов — выбор оптимальной формы крыла и его параметров (геометрических, аэродинамических, прочностных и т. п.). В настоящее время применяется несколько типов крыла:

1. Прямое крыло.

Основным достоинством крыла является его высокий коэффициент подъемной силы даже при малых углах атаки. Это позволяет существенно увеличить удельную нагрузку на крыло, а значит уменьшить габариты и массу, не опасаясь значительного увеличения скорости взлета и посадки. Данный тип крыла применяется в дозвуковых и околозвуковых самолетах с реактивными двигателями.

Недостатком, предопределяющим непригодность такого крыла при звуковых скоростях полета, является резкое увеличение коэффициента лобового сопротивления при превышении критического значения числа Маха.

2. Стреловидное крыло.

Данный вид крыла получил широкое распространение благодаря различным модификациям и конструкторским решениям.

Недостатки:

пониженная несущая способность крыла, а также меньшая эффективность действия механизации;

увеличение поперечной статистической устойчивости по мере возрастания угла стреловидности крыла и угла атаки, что затрудняет получение надлежащего соотношения между путевой и поперечной устойчивостями самолета и вынуждает применять вертикальное оперение с большой площадью поверхности, а также придавать крылу или горизонтальному оперению отрицательный угол поперечного V;

отрыв потока воздуха в концевых частях крыла, что приводит к ухудшению продольной и поперечной устойчивости и управляемости самолета;

увеличение скоса потока за крылом, приводящее к снижению эффективности горизонтального оперения;

возрастание массы и уменьшение жесткости крыла.

Для избавления от отрицательных моментов используется крутка крыла, механизация, переменный угол стреловидности вдоль размаха, обратное сужение крыла либо отрицательная стреловидность.

3. Крыло обратной стреловидности. Крыло с отрицательной стреловидностью (т. е. со скосом вперёд).

Преимущества:

позволяет улучшить управляемость на малых скоростях полёта;

повышает аэродинамическую эффективность во всех областях лётных режимов;

компоновка КОС оптимизирует распределения давления на крыло и переднее горизонтальное оперение;

позволяет уменьшить радиолокационную заметность самолёта в передней полусфере.

Недостатки:

КОС особо подвержено аэродинамической дивергенции (потере статической устойчивости) при достижении определенных значений скорости и углов атаки;

требует конструкционных материалов и технологий, позволяющих создать достаточную жесткость конструкции.

Примеры применения: серийный гражданский HFB-320 Hansa Jet, экспериментальный российский истребитель «Беркут».

4.Треугольное крыло.

Треугольное крыло жестче и легче как прямого, так и стреловидного и чаще всего используется при скоростях свыше M=2.

Недостатки:

возникновение и развитие волнового кризиса;

большие сопротивления и более резкое падение максимального аэродинамического качества при изменении угла атаки, что затрудняет достижение большего потолка и радиуса действия.

Дата добавления: 2015-05-08