_in_2001.jpg/1280px-Sukhoi_Su-47_Berkut_(S-37)_in_2001.jpg)
Крыло прямой стреловидности или крыло обратной стреловидности — это конфигурация крыла самолета , в которой линия четверти хорды крыла имеет стреловидность вперед. Обычно передняя кромка также имеет стреловидность вперед.
Конфигурация с прямой стреловидностью имеет ряд характеристик, которые увеличиваются с увеличением угла стреловидности .
Расположение лонжерона основного крыла в задней части позволило бы добиться более эффективной компоновки салона с большим количеством полезного пространства.
Воздух, протекающий над любым стреловидным крылом, имеет тенденцию двигаться по размаху к самому заднему концу крыла. На крыле с обратной стреловидностью это происходит наружу к кончику, в то время как на крыле с прямой стреловидностью это происходит внутрь к корню. В результате опасное состояние срыва на конце конструкции с обратной стреловидностью становится более безопасным и более контролируемым срывом на корне конструкции с прямой стреловидностью. Это обеспечивает полный контроль элеронов, несмотря на потерю подъемной силы, а также означает, что не требуются щели на передней кромке или другие устройства, вызывающие сопротивление. На околозвуковых скоростях ударные волны сначала формируются у корня, а не у кончика, что снова помогает обеспечить эффективное управление элеронами.
При движении воздуха внутрь уменьшаются вихри на концах крыльев и сопутствующее сопротивление. Вместо этого фюзеляж действует как очень большое крыловое ограждение , и поскольку крылья, как правило, больше у основания, это повышает максимальный коэффициент подъемной силы , позволяя использовать крыло меньшего размера. В результате улучшается маневренность, особенно при больших углах атаки .
Одна из проблем конструкции с прямой стреловидностью заключается в том, что когда стреловидное крыло рыскает вбок (движется вокруг своей вертикальной оси), одно крыло отступает, а другое продвигается вперед. В конструкции с прямой стреловидностью это уменьшает стреловидность заднего крыла, увеличивая его сопротивление и отталкивая его еще дальше назад, увеличивая величину рыскания и приводя к курсовой неустойчивости. Это может привести к голландскому крену в обратном направлении. [1]
Одним из недостатков крыльев с обратной стреловидностью является повышенная вероятность расхождения, аэроупругого следствия подъемной силы на крыльях с обратной стреловидностью, закручивающей кончик вверх при увеличении подъемной силы. В конструкции с обратной стреловидностью это вызывает положительную обратную связь, которая увеличивает угол падения на кончике, увеличивая подъемную силу и вызывая дальнейшее отклонение, что приводит к еще большей подъемной силе и дополнительным изменениям в форме крыла. Эффект расхождения увеличивается со скоростью. Максимальная безопасная скорость, ниже которой этого не происходит, — это скорость расхождения самолета.
Такое увеличение подъемной силы под нагрузкой приводит к тому, что крыло затягивается в повороты и может привести к спиральному пикированию, из которого выход невозможен. В худшем случае конструкция крыла может быть напряжена до точки отказа.
При больших углах стреловидности и высоких скоростях, чтобы построить конструкцию, достаточно жесткую, чтобы противостоять деформации, но при этом достаточно легкую, чтобы быть практичной, требуются передовые материалы, такие как композиты из углеродного волокна. Композиты также позволяют аэроупругую подгонку путем выравнивания волокон для влияния на характер деформации до более благоприятной формы, влияя на сваливание и другие характеристики.
Любое стреловидное крыло имеет тенденцию быть нестабильным в сваливании , поскольку концы крыла сваливаются первыми, вызывая силу тангажа, ухудшающую сваливание и затрудняющую восстановление. Этот эффект менее значим при прямой стреловидности, поскольку задний конец несет большую подъемную силу и обеспечивает устойчивость.
Однако, если аэроупругий изгиб достаточен, он может противодействовать этой тенденции, увеличивая угол атаки на концах крыла до такой степени, что сначала сваливаются кончики, и теряется одна из основных характеристик конструкции, на обычном крыле первыми всегда сваливаются кончики. Такой сваливание кончиков может быть непредсказуемым, особенно когда один кончик сваливается раньше другого.
Композитные материалы позволяют аэроупруго кроить, так что когда крыло приближается к срыву, оно скручивается при изгибе, чтобы уменьшить угол атаки на концах. Это гарантирует, что срыв происходит у корня крыла, делая его более предсказуемым и позволяя элеронам сохранять полный контроль.
Беляев, автор нижеупомянутого проекта ДБ-ЛК, испытывал планеры с обратной стреловидностью крыла БП-2 и БП-3 в 1934 и 1935 годах. [2] [3] Другие предвоенные проектные исследования включали польские серии PWS Z-17, Z-18 и Z-47 «Sęp».
Конструкции с крыльями обратной стреловидности, некоторые из которых были разработаны в предвоенный период, были разработаны во время Второй мировой войны независимо в Германии, Советском Союзе, Японии и Соединенных Штатах. Одним из первых образцов, поднявшихся в воздух в 1940 году, был советский самолет ДБ-ЛК Беляева , двухбалочная конструкция с внешними секциями крыла обратной стреловидности и законцовками. Сообщается, что он летал хорошо. Предложенный Беляевым исследовательский самолет Бабочка был отменен после немецкого вторжения.
Во время Второй мировой войны многочисленные истребители, бомбардировщики и другие военные самолеты можно описать как имеющие крылья с обратной стреловидностью, поскольку средняя хорда их крыльев имела стреловидность вперед. Однако эти конструкции почти всегда использовали переднюю кромку с обратной стреловидностью, что технически делало их трапециевидными крыльями с большим удлинением .
Американский самолет Cornelius Mallard поднялся в воздух 18 августа 1943 года. Mallard был оснащен одним двигателем, но за ним последовали прототипы Cornelius XFG-1 , которые представляли собой летающие топливные баки, не имеющие двигателя и предназначенные для буксировки более крупными самолетами. Эти конструкции Cornelius были необычны не только тем, что имели стреловидность вперед, но и тем, что у них не было хвоста.
Тем временем в Германии Ганс Вокке изучал проблемы стреловидных крыльев на околозвуковых скоростях, на которые были способны новые реактивные двигатели. Он осознал многие преимущества, которые давала прямая стреловидность по сравнению с разрабатывавшимися тогда конструкциями с обратной стреловидностью, а также понял последствия аэроупругого изгиба и неустойчивости рыскания. Его первым таким проектом, поднявшимся в воздух, был Junkers Ju 287 16 августа 1944 года. Летные испытания этого и более поздних вариантов подтвердили преимущества на низких скоростях, но вскоре также выявили ожидаемые проблемы, помешавшие испытаниям на высоких скоростях.
Вокке и незаконченный прототип Ju 287 V3 были захвачены и в 1946 году доставлены в Москву, где самолет был завершен и облетан в следующем году как OKB-1 EF 131. Более поздний OKB-1 EF 140 был по сути тем же самым планером, переоборудованным парой советских реактивных двигателей конструкции Микулина большей тяги. В 1948 году Советский Союз создал Цыбин ЛЛ-3. [4] Прототип впоследствии оказал большое влияние на Sukhoi SYB-A, который был завершен в 1982 году.
Когда после войны немецкие исследования достигли Соединенных Штатов, был выдвинут ряд предложений. Они включали сверхзвуковой бомбардировщик Convair XB-53 и варианты North American P-51 Mustang с обратной стреловидностью , ракетный самолет Bell X-1 и Douglas D-558-I . Предложение Bell достигло стадии испытаний в аэродинамической трубе, где были подтверждены проблемы аэроупругости. Структурные проблемы, подтвержденные серией Ju 287 и исследованиями Bell X-1, оказались настолько серьезными, что материалы, доступные в то время, не могли сделать крыло достаточно прочным и жестким, не делая его также слишком тяжелым для практического использования. В результате от прямой стреловидности для высокоскоростных конструкций отказались, пока много лет спустя не стали доступны новые конструкционные материалы.
Небольшая стреловидность не вызывает серьезных проблем, и даже умеренная стреловидность вперед допускает значительное смещение назад точки крепления основного лонжерона и несущей конструкции.
В 1954 году Вокке вернулся в Германскую Демократическую Республику, вскоре после этого переехал в Западную Германию и присоединился к Hamburger Flugzeugbau (HFB) в качестве главного конструктора. [1] В Гамбурге Вокке завершил работу над бизнес-джетом HFB 320 Hansa Jet, который поднялся в воздух в 1964 году. Передняя стреловидность позволила переместить главный лонжерон назад за салон, так что лонжерону не нужно было выступать в салон.
Умеренная стреловидность вперед использовалась по схожим причинам во многих конструкциях, в основном планерах и легких самолетах . Многие высокопланы с двумя сиденьями в тандеме имеют слегка стреловидные крылья вперед , чтобы корневая часть крыла располагалась дальше сзади, чтобы крыло не закрывало боковой обзор для заднего пассажира. Типичными примерами являются Schleicher ASK 13 и Let Kunovice LET L-13 Blaník .
Другие примеры включают в себя:
.jpg/1280px-Russian_Air_Force,_EX-88004,_SAT_SR-10_(36976765590).jpg)
Большие углы стреловидности, необходимые для высокоскоростного полета, долгие годы оставались непрактичными.
В конце 1970-х годов DARPA начала исследовать использование новых композитных материалов , чтобы избежать проблемы снижения скорости расхождения за счет аэроупругой подгонки. Технология управления по проводам позволила сделать конструкцию динамически нестабильной и улучшить маневренность. Grumman построила два демонстратора технологии X-29 , первый полет которых состоялся в 1984 году, с крыльями обратной стреловидности и утками . Маневренный на больших углах атаки , X-29 оставался управляемым при угле атаки 67°. [6]
Достижения в области управления вектором тяги и сдвиг в тактике воздушного боя в сторону применения ракет средней дальности снизили актуальность создания высокоманевренных истребителей.
В 1997 году на Парижском авиасалоне компания «Сухой» представила прототип истребителя Су-47 . В серию он не пошел, хотя прошел ряд летных испытаний и выступил на нескольких авиасалонах .
KB SAT SR-10 — прототип российского одномоторного реактивного учебно-тренировочного самолета с крыльями обратной стреловидности. Первый полет состоялся в 2015 году.
У большеголовых птерозавров были крылья, загнутые вперед, чтобы лучше балансировать в полете. [7]