В конструкции самолета скула — это продольная линия резкого изменения поперечного профиля фюзеляжа или аналогичного тела. Термин «скула» возник в судостроении, где он применяется к резкому изменению профиля корпуса лодки. [примечание 1] В корпусе летающей лодки или поплавке гидросамолета продольная линия резкого изменения поперечного сечения, где нижняя плоскость встречается с боковой стенкой, является примером скулы.
На некоторых сверхзвуковых самолетах скула простирается вбок на некоторое расстояние, с очень острым краем, переходящим в основание передней кромки основного крыла. [примечание 2] Остальная часть этой статьи посвящена этому типу скулы.
Скулы в аэродинамических терминах могут выступать в качестве длинного продолжения корня крыла вдоль фюзеляжа. Такие скулы впервые появились на Lockheed A-12, предшественнике SR-71 Blackbird , где они шли вперед от корней крыла вдоль сторон фюзеляжа, в которые они вливались. [1]
У Lockheed Martin F-22 Raptor вдоль носовой части имеются скулы, которые совпадают с воздухозаборниками двигателя. [2] Небольшие горизонтальные поверхности, образующие скругление между передней корневой частью крыла и воздухозаборником, обычно называют удлинением корневой части передней кромки (LERX) или удлинением передней кромки (LEX).
Большие скулы вдоль передней части фюзеляжа могут оказывать существенное влияние на подъемную силу самолета, сопротивление, продольный баланс и путевую устойчивость.
Скулы самолетов серии Lockheed Blackbird простираются примерно на 40% от длины самолета и вносят полезный дополнительный подъем на сверхзвуковых скоростях. Скулы можно понимать как усиление подъемной силы, создаваемой носовой частью, действуя как поверхность утка с малым удлинением . [3] Для того чтобы еще больше увеличить этот подъемный вклад, передняя часть фюзеляжа установлена с положительным углом атаки относительно крыла.
Подъемная сила скул увеличивается пропорционально квадрату числа Маха, помогая уравновесить смещение назад подъемной силы основного крыла в сверхзвуковых условиях. Если бесхвостое (дельта) крыло триммируется для безопасного дозвукового полета, на высоких скоростях оно приобретает избыточное сопротивление балансировки по тангажу и становится чрезмерно устойчивым, что приводит к плохой маневренности. Дестабилизирующий эффект передней поверхности обеспечивается скулами там, где это больше всего необходимо, при высоких числах Маха.
На низких скоростях и больших углах атаки передние скулы также действуют как удлинители корней передней кромки (LERX), создавая вихревой поток над внутренним крылом для стабилизации воздушного потока и локального увеличения его скорости, тем самым задерживая сваливание и обеспечивая дополнительную подъемную силу.
Скулы также повышают курсовую устойчивость, уменьшая неблагоприятное воздействие бокового ветра или рыскания на переднюю часть фюзеляжа. В отличие от обычного фюзеляжа, скулы позволяют поперечному потоку плавно проходить по их профилю и дальше, избегая боковых сил из-за разделения потока и застоя. Опять же, эффект сильнее на более высоких скоростях и уменьшает размер вертикальных стабилизаторов (хвостовых килей). У YF-12A отсутствовала передняя часть скул, как у SR-71, и, следовательно, требовались дополнительные вертикальные хвостовые поверхности.
Улучшенное поведение поперечного потока также улучшает боковые характеристики, уменьшая крен, вызванный рысканием, особенно во время посадки и взлета самолета с дельта-крылом. Это, в свою очередь, помогает уменьшить связь крена-рыскания и любую тенденцию к голландскому крену . Однако было обнаружено, что скулы также снижают боковую устойчивость в некоторых конфигурациях из-за эффекта резкого асимметричного разрушения вихря. [4]
Слияние скул и фюзеляжа, и основного крыла позволяет избежать появления угловых отражателей или вертикальных сторон для радаров. [5] Это привело к тому, что в конструкциях реактивных истребителей пятого поколения малозаметные поверхности уток были заменены скулами, что способствовало созданию вихревой подъемной силы над основными крыльями. [ требуется ссылка ] (Исключением является Chengdu J-20 , у которого утки установлены на одной линии с его скулами.)
...скуловая часть F-22, кромка фюзеляжа, которая обеспечивает плавный аэродинамический переход в воздухозаборники и крылья.