Самолеты с изменяемой стреловидностью крыла

Суть проблемы

Для самолёта вообще и военного в частности скорость имеет критичное значение. Инженеры потратили немало сил и времени, чтобы сконструировать машину, способную вплотную приблизиться к скорости звука и преодолеть звуковой барьер, но триумф оказался неполным и оттого бессмысленным. На столь высокой скорости резко поднимается лобовое сопротивление воздуха, что приводит к мгновенному ухудшению аэродинамических характеристик. Как оказалось, для победы над этим эффектом необходимо всего лишь увеличить стреловидность крыльев, то есть ещё больше «прижать» их к корпусу. При этом уменьшается площадь крыльев и, соответственно, аэродинамическое сопротивление.

Простой, казалось бы, шаг привёл к ещё большим проблемам: на меньших скоростях крылья с небольшой площадью не могли обеспечить достаточную подъёмную силу, а управляемость самолёта резко падала. Конечно, конструкторы ещё в 1930-х годах нашли выход из сложившейся ситуации – самолёт с изменяемой стреловидностью, который мог бы «складывать» крылья с набором скорости. Из-за несовершенства технологий того времени они не смогли создать способную на это машину, но в 1960-х годах были сделаны вполне успешные попытки.

Их нельзя было назвать совершенно бесперспективными, поскольку самолёты действительно показывали потрясающие результаты. С одной стороны, они легко взлетали и приземлялись на довольно низкой скорости, а с другой, преодолевали звуковой барьер. Несмотря на достигнутый успех, в самолётах с изменяющейся стреловидностью довольно быстро разочаровались. Поначалу их разрабатывали многие страны, а потом все работы были свёрнуты. Конечно, наиболее удачные модели до сих пор состоят на вооружении в некоторых странах, но современная разработка лишь одна – российский Ту-160М.

Перспективный самолёт оказался технически чрезвычайно сложным, что, в свою очередь, вызвало целую череду проблем. Сложность технического обслуживания многократно возросла, оно увеличилось в цене, а ломался самолёт чаще, чем остальные. Может быть, руководство и могло бы смириться с возросшей стоимостью эксплуатации, но боевые характеристики тоже упали. Увеличившийся вес означает, что полезной нагрузки, то есть вооружения, самолёт может взять меньше. В результате не очень практичный самолёт выпускать перестали. Всего было создано около двух десятков моделей, по большей части, в Соединённых Штатах и в СССР.

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, но неверной модели возникновение подъёмной силы объясняется разностью давлений на верхней и нижней сторонах профиля, возникающей согласно закону Бернулли: 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. 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. 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. 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 (числа Маха) и от целого ряда других факторов.

Конструкция

Крыло с изменяемой стреловидностью состоит из поворотных консолей (или поворотных частей крыла — ПЧК), средней части крыла (СЧК), центроплана и механизма поворота. Поворотные консоли при помощи механизма поворота во время взлёта и посадки устанавливаются в положение минимального угла стреловидности, при крейсерском дозвуковом полёте они перемещаются в некоторое промежуточное положение, а при полётах на сверхзвуковой скорости — устанавливаются в положение максимального угла стреловидности.

В качестве механизмов поворота обычно используются винтовые подъёмники. На самолётах производства СССР (Су-24, Ту-22М

, Ту-160) для синхронности хода консолей, что требуется для предупреждения опрокидывания самолёта из-за разности подъёмных сил консолей, подъёмники приводятся общим приводом через единую трансмиссию. Например, на Ту-22М и Су-24 установлен привод РП-60-4, управляемый блоком 6Ц254, вместе с рукояткой управления (механизмом концевых выключателей МКВ) они составляют систему перемещения крыла СПК-2, которая по агрегатам (привод РП-60 и блок 6Ц254 других серий, механизм МКВ-43М) практически аналогична системе перемещения закрылков СПЗ-1А самолёта Ту-154.

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.

Внешние формы и нагрузки крыла

Назначение крыла и требования к нему. Крыло предназначено для создания аэродинамической подъемной силы. Кроме этого основного назначения крыло обеспечивает поперечную устойчивость и с помощью расположенных на нем элеронов поперечную управляемость. Крыло снабжается механизацией, основным назначением которой является улучшение взлетно-посадочных характеристик самолета.

Внутренний объем крыла часто используется для размещения топливных баков и некоторых агрегатов оборудования. На крыле могут размещаться двигатели, шасси, установки вооружения. Кроме общих требований к крылу в соответствии с назначением предъявляются требования возможно меньшего сопротивления в полете, наибольшего приращения коэффициента подъемной силы при применении механизации и обеспечения характеристик устойчивости и управляемости на всех режимах полета.

Внешние формы крыла Аэродинамические, массовые и в определенной степени технологические характеристики крыла зависят от его внешних форм и геометрических параметров. Внешние формы крыла определяются формой в плане, формой поперечного сечения и формой в виде спереди. Большое влияние на характеристики крыла оказывает удлинение и сужение.

С уменьшением удлинения при полете на дозвуковых скоростях возрастает сопротивление самолета за счет индуктивного сопротивления где к — коэффициент, учитывающий влияние формы крыла в плане. Доля индуктивного сопротивления в общем балансе сопротивления уменьшается с ростом скорости из-за уменьшения потребных. Особенно сильно уменьшается доля индуктивного сопротивления на сверхзвуковых скоростях.

Здесь основную часть сопротивления составляет волновое. Для уменьшения его величины применяют крылья малых удлинений. Масса конструкции снижается и с увеличением сужения, так как при этом также уменьшается изгибающий момент и увеличиваются хорды в корневых сечениях крыла. Увеличение сужения повышает и эффективность механизации, так как ее влияние распространяется на большую часть площади крыла.

Но увеличение сужения ухудшает характеристики устойчивости и управляемости из-за перемещения места начала срыва потока к концевым сечениям крыла. Сужение оказывает влияние на величину максимального значения коэффициента подъемной силы. Прямоугольные и трапециевидные крылья носят название прямых. Прямоугольное крало обеспечивает хорошую устойчивость и управляемость при полете на больших углах атаки.

У прямоугольного крыла максимальное значение коэффициента подъемной силы получается на середине. полуразмаха, и даже при наступлении срыва потока в этой зоне концы крыла еще работают в до критической области, благодаря чему обеспечивается поперечная устойчивость и сохраняется эффективность элеронов. Кроме того, прямоугольное крыло проще в изготовлении.

В настоящее время прямоугольные крылья применяются лишь на самолетах, у которых требование безопасности полета на малых скоростях, обеспечиваемое в первую-очередь сохранением управляемости, является одним из главных (самолеты первоначального обучения, сельскохозяйственной авиации и т.п.). Для уменьшения массы такие крылья делаются подкосными или в виде коробки крыльев биплана.

Примечания и ссылки

  1. Воздух и Космос, изд. 2041 от 25 августа 2006 г.
  2. Нарцис М. Урсаче, Томас Мелин, Аскин Т. Исикверен и Майкл I Фрисвелл (2007) . Морфируемые крылышки для многофазного улучшения самолетов . На 7-й конференции AIAA ATIO,
  3. Жан-Франсуа РУШОН, Доминик ХАРРИБИ, Энрико ДЕРРИ и Марианна БРАЗА (2011), Активация деформируемого крыла кабелями AMF, распределенными по поверхности . 20- й Конгресс Françaisde Mechanics, 28 августа / 2 сентября 2011 г. — 25044 Безансон, Франция (Франция)
  4. Анна-Мария Ривас Макгоуэн, В. Китс Уилки, Роберт В. Мозес, Рене С. Лейк, Дженнифер Пинкертон Флоренс, Кэрол Д. Визман, Мерседес С. Ривз, Бармак К. Талегани, Пол Х. Мирик и Мэтью Л. Уилбур. Исследования аэродинамической упругости и структурной динамики интеллектуальных структур, проведенные в исследовательском центре НАСА Лэнгли . На 5-м международном симпозиуме SPIE по интеллектуальным конструкциям и материалам, Сан-Диего, Калифорния, 1998 г.
  5. Максим Шино, Йоханнес Шеллер, Жан Франсуа Рушон, Эрик Духайон и Марианна Браза (2013) Гибридная электроактивная трансформация крыльев для применения в авиации . Явления твердого тела, 198: 200–205.
  6. П. Янкер, Ф. Хермле, С. Фридл, К. Лентнер, Б. Эненкл и К. Мюллер. Усовершенствованная пьезоэлектрическая сервоприводная заслонка для активного управления ротором . На 32-м Европейском форуме винтокрылых машин, Маастрихт, Нидерланды, 2006 г.
  7. Джастин Эдвард Манзо. Анализ и конструкция крыла самолета с гиперэллиптическим изогнутым размахом и изменяемым размахом . Кандидатская диссертация, Корнельский университет, 2006 г.

Аэродинамика

Причудливые, на первый взгляд, рисунки сечений крыла делаются не из-за любви к высокому искусству, а исключительно в прагматичных целях – для обеспечения высоких аэродинамических характеристик профилей крыла. К этим важнейшим характеристикам относятся коэффициент подъемной силы Су и коэффициент сопротивления Сх для каждого конкретного профиля. Сами коэффициенты не имеют постоянного значения и зависят от угла атаки, скорости и некоторых других характеристик. После проведения испытаний в аэродинамической трубе для каждого профиля крыла самолета может быть составлена так называемая поляра. Она отражает зависимость между Сх и Су при определенном угле атаки. Созданы специальные справочники, содержащие подробную информацию о каждом аэродинамическом профиле крыла и иллюстрированные соответствующими графиками и схемами. Эти справочники находятся в свободном доступе.

Конструкция крыла самолета

Красиво нарисованный и детально рассчитанный профиль необходимо изготовить в реальности. Крыло, помимо выполнения своей основной функции – создания подъемной силы, должно выполнять еще ряд задач, связанных с размещением топливных баков, различных механизмов, трубопроводов, электрических жгутов, датчиков и много другого, что делает его крайне сложным техническим объектом. Но если говорить очень упрощенно, крыло самолета состоит из набора нервюр, которые обеспечивают формирование нужного профиля крыла, располагающихся поперек крыла, и лонжеронов, располагающихся вдоль. Сверху и снизу эта конструкция закрывается обшивкой из алюминиевых панелей со стрингерным набором. Нервюры по внешним обводам полностью соответствуют профилю крыла самолета. Трудоемкость изготовления крыла достигает 40 % от общей трудоемкости изготовления всего самолета.

Метод расчета характеристик

В последнее время расчеты характеристик крыла определенного профиля осуществляются с использованием ЭВМ, которые способны проводить многофакторное моделирование поведения крыла в разных условиях. Но самым надежным способом являются естественные испытания, проводимые на специальных стендах. Отдельные сотрудники «старой школы» могут продолжать делать это вручную. Звучит метод просто угрожающе: «полный расчет крыла с использованием интегродифференциальных уравнений относительно неизвестной циркуляции». Суть метода заключается в представлении циркуляции воздушного потока вокруг крыла в виде тригонометрических рядов и в поиске коэффициентов этих рядов, которые удовлетворяют граничным условиям. Работа эта очень трудоемкая и все равно дает лишь приблизительные характеристики профиля крыла самолета.

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.

Характеристики [ править ]

Переменная развертка править

Прямое крыло без развертки испытывает высокое сопротивление по мере приближения к скорости звука из-за прогрессирующего нарастания звуковых ударных волн. Вращение крыла под углом, назад или вперед, задерживает их наступление и снижает их общее сопротивление. Однако это также уменьшает общий размах данного крыла, что приводит к плохой крейсерской эффективности и высоким взлетно-посадочным скоростям.

Фиксированное крыло должно быть компромиссом между этими двумя требованиями. Изменение развертки в полете позволяет оптимизировать ее для каждого этапа полета, предлагая самолет меньшего размера с более высокими характеристиками. Однако у него есть недостатки, которые необходимо учитывать. По мере движения крыла его центр подъемной силы перемещается вместе с ним. Некоторые механизмы, такие как скользящая основа крыла или стабилизатор хвостового оперения большего размера, должны быть включены, чтобы урезать изменения и поддерживать горизонтальный полет. Дополнительный вес механизмов подметания и дифферента снижает производительность, а их сложность увеличивает стоимость и обслуживание.

При перемещении шарниров крыла наружу и только поворотной части крыла изменения дифферента уменьшаются, но также уменьшаются колебания в размахе и сопутствующая эксплуатационная гибкость.

Аэродин с управляемым крылом править

Британский инженер Барнс Уоллис разработал радикальную конфигурацию самолета для высокоскоростного полета, который он считал отличным от обычного самолета с неподвижным крылом и назвал его аэродином с управляемым крылом. Его предыдущая работа по устойчивости дирижаблей убедила его в том, что высокие управляющие силы могут быть приложены к корпусу самолета через очень небольшие отклонения. Он задумал простой ихтиоидный (рыбоподобный) фюзеляж с изменяемым крылом. Никаких других поверхностей управления не потребовалось. Легкие движения крыльев могли вызвать небольшие отклонения, которые контролировали направление полета, в то время как дифферент поддерживался путем регулировки угла стреловидности, чтобы компенсировать изменяющееся положение центра подъемной силы на разных скоростях.

Для сверхзвукового полета больше подходит подъемное тело дельта-плана, чем простой ихтиоид. Также возникает конфликт между углом стреловидности крыла, необходимым для дифферента, и оптимальным углом для сверхзвукового крейсерского полета. Уоллис решил эту проблему, перемещая массу, обычно двигатели, к законцовкам крыла и поворачивая их по мере движения крыла, чтобы сохранить линию тяги. В состоянии асимметричного выключения двигателя оставшиеся двигатели можно было повернуть, чтобы отклонить линию тяги ближе к центру давления и уменьшить асимметрию до приемлемого уровня.

Асимметричная развертка править

Необязательно, чтобы левое и правое крыло было одинаково стреловидно — одно можно стреловидить назад, а другое вперед, как в наклонном крыле .

Асимметричное изменение стреловидности на небольшие значения также было основополагающим для принципа аэродина с управляемым крылом.

Другие самолеты с изменяемой стреловидностью

Помимо Cу-24 СССР разработало другие самолеты такого плана, а именно:

  1. МиГ-23 – истребитель советского производства, первый полет на котором осуществил летчик по фамилии Федотов в 1967 году. Позже было выпущено второе поколение данного лайнера с более оптимизированной системой и новым оборудование. Выпуском таких машин занималась фабрика «Знамя труда».
  2. Ту-22М – ракетоносец-бомбардировщик, построенный в 1966 году. Это были боевые габаритные машины с изменяемой стреловидностью крыла.
  3. Ту-160 – стратегический бомбардировщик. Это был самый мощный лайнер в советской авиации.

Стоит отметить, что Соединенные Штаты Америки в плане созданий самолетов такого типа тоже не отставали и постоянно наступали на пятки советским разработчикам. Например, было выпущено второе поколение самолета F-111 – F-111C. Также Америка разработала качественный двухместный бомбардировщик с изменяемой стреловидностью под названием General Dynamics F-111. Первый полет данного судна состоялся в 1964 году. Также американские умельцы изобрели в середине 70-х мощный авиалайнер General Dynamics/Grumman EF-111. Примечательно, что Германия тоже активно занималась разработкой самолетов подобного типа. В 1974 году был создан реактивный лайнер Panavia Tornado. Его создание занимались немецкие и британские изобретатели. Но в целом лидерами были Америка и СССР, которые в период с начала 70-х по конец 80-х годов создали множество мощных воздушных суден, со временем эксплуатировавшихся далеко за пределами этих держав.

Несмотря на то что Германия и Франция периодически выпускали свои изобретения, советские и американские машины были намного мощнее и оптимизированнее. Их постоянно модернизировали, выпускали вторые и третьи поколения, которые во многом превосходили своих предшественников. Интересно, что США даже в некотором смысле превосходило Советский Союз в авиации, поскольку многие наши умельцы уезжали работать в Штаты, где им предлагали высокие гонорары за их вклад в развитие авиации. Еще в годы Великой Отечественной войны Соединенные Штаты Америки активно спонсировали нашу страну своими стратегическими бомбардировщиками. Всего Америка выпустила 14 тыс. самолетов для СССР, которые помогли Советскому Союзу одержать победу над Германией.

https://youtube.com/watch?v=4auOWchDszg

Список самолётов с изменяемой стреловидностью крыла

  • СССР Су-17/-20/-22 (2867 экз.)
  • СССР МиГ-23 (3630+769 экз.)
  • СССР Су-24 (~1400 экз.)
  • СССР МиГ-27 (650+760 экз.)
  • СССР Ту-22М (497 экз.)
  • СССР Ту-160 (35 экз.)
  • США General Dynamics F-111 (640 экз., с 1967 г., первый серийный)
  • США Grumman F-14 Tomcat (712 экз.)
  • США Rockwell B-1 Lancer (104 экз.)
  • Франция Франция Франция Dassault Mirage G (3 экспериментальных, 60-е — 70-е)
  • Евросоюз Panavia Tornado (~1000 экз.)
  • Messerschmitt P.1101 (англ.) (1944)
  • Bell X-5 (1947, экспериментальный, копия Messerschmitt P.1101)
  • NASA AD-1 (экспериментальный)
  • Northrop Grumman Switchblade (англ.) (концепт)
  • Northrop Switchblade (англ.) (концепт)
  • Grumman XF10F Jaguar (англ.) (прототип)
  • Short SB5 (англ.) (прототип)

МиГ-23

Это был самый первый советский самолёт с изменяемой стреловидностью, выпустили его в 1969 оду. Из-за некоторых недоработок к нему без всякого энтузиазма и с недоверием относились и те, кто на нём летал, и те, кто его ремонтировал. Тем не менее внесённые впоследствии модификации сделали МиГ-23 и его преемника МиГ-27 (1975 год) самыми массовыми истребителями с изменяющейся формой крыла. Их поставляли в страны ближнего и дальнего зарубежья, использовались они и в вооружённых конфликтах, например, в Сирии и Афганистане. Тем не менее дальнейшего развития они не получили, хоть в 1985 году их начала производить Индия, купив для этого соответствующую лицензию. В 1994 году в России начали выводить эту серию из эксплуатации, а производство прекратили.

Tornado

В создании этого самолёта принимали участие европейские авиастроительные компании. Его разработка заняла около 15 лет, в 1981 году Италия, Германия и Великобритания начали принимать Tornado на вооружение. Но результат получился весьма сомнительным. Каждый представитель в образованном консорциуме имел своё представление о конструкции перехватчика и истребителя-бомбардировщика, поэтому его разработка – череда компромиссов, что впоследствии и повлияло на итог. Tornado так и не смог хорошо показать себя ни в одном качестве. Его периодически использовали во время боевых действий, в основном, в роли бомбардировщика. В 2019 году Великобритания заменила эти самолёты на более эффективные.

Эволюция самолётов не прекращается до сих пор. Благодаря сверхсовременным технологиям некоторые из них даже могут подниматься в стратосферу.

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.

Морфинг

Демонстрационный образец MFX-1 , произведенный американской компанией NextGEN при поддержке Boeing , имеет крылья, форма которых может сильно изменяться в полете. В ходе летных испытаний площадь купола крыла была изменена на 40%, а размах крыла — на 30%, отклонение может варьироваться от 15 ° до 30 ° .

Исследования направлены на то, чтобы иметь возможность производить в полете оптимальную реконфигурацию всего или части профиля, элементов крыла или всего крыла, реконфигурацию, адаптированную к текущим потребностям, например, с помощью мобильных кабелей, встроенных в крыло. , в определенной степени деформируемые, использование сплавов, композитов и других материалов с контролируемой аэроупругостью и / или пьезоэлектрической памятью формы, управляемой бортовым компьютером.

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.

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.

Поделитесь в социальных сетях:ВКонтактеFacebookTwitter
Напишите комментарий