_arrives_London_Heathrow_17Oct2010_arp.jpg/1280px-Air_New_Zealand_Boeing_747-400_(ZK-SUH)_arrives_London_Heathrow_17Oct2010_arp.jpg)
В авиастроении и аэрокосмической технике подъемное устройство — это компонент или механизм на крыле самолета, который увеличивает подъемную силу, создаваемую крылом. Устройство может представлять собой фиксированный компонент или подвижный механизм, который развертывается при необходимости. К распространенным подвижным механизированным устройствам относятся закрылки и предкрылки . К фиксированным устройствам относятся передовые слоты , передовые корневые расширения и системы управления пограничным слоем .
Размер и грузоподъемность неподвижного крыла выбраны как компромисс между различными требованиями. Например, крыло большего размера обеспечит большую подъемную силу и уменьшит расстояние и скорость, необходимые для взлета и посадки, но увеличит сопротивление, что снизит характеристики на крейсерском участке полета. Конструкция крыльев современных пассажирских реактивных самолетов оптимизирована с точки зрения скорости и эффективности на крейсерском участке полета, поскольку именно здесь самолет проводит большую часть своего полетного времени. Устройства высокой подъемной силы компенсируют этот конструктивный компромисс, добавляя подъемную силу при взлете и посадке, уменьшая расстояние и скорость, необходимые для безопасной посадки самолета, и позволяя использовать более эффективное крыло в полете. Устройства механизации на Боинге 747-400 , например, увеличивают площадь крыла на 21% и увеличивают создаваемую подъемную силу на 90%. [1]
Наиболее распространенным устройством подъемной силы является закрылок — подвижная часть крыла, которую можно опускать для создания дополнительной подъемной силы. Когда закрылок опускается, это изменяет форму секции крыла, придавая ей больший развал . Закрылки обычно располагаются на задней кромке крыла, иногда используются закрылки на передней кромке. Существует много видов закрылков задней кромки.
Простые шарнирные закрылки получили широкое распространение в 1930-х годах вместе с появлением современных быстрых монопланов, которые имели более высокие скорости посадки и взлета, чем старые бипланы.
В разделенном закрылке нижняя поверхность шарнирно поворачивается вниз, а верхняя остается либо прикрепленной к крылу, либо перемещается независимо.
Подвижные закрылки также выдвигаются назад, чтобы увеличить хорду крыла при раскрытии, увеличивая площадь крыла и способствуя созданию еще большей подъемной силы. Они начали появляться незадолго до Второй мировой войны благодаря усилиям множества разных людей и организаций в 1920-х и 30-х годах.
Закрылки с прорезями состоят из нескольких отдельных небольших аэродинамических профилей, которые при раскрытии разделяются, поворачиваются на шарнирах и даже скользят друг мимо друга. Такие сложные конструкции закрылков встречаются на многих современных самолетах. [2] В больших современных авиалайнерах используются закрылки с тремя прорезями для создания огромной подъемной силы, необходимой во время взлета.
Еще одним распространенным устройством, обеспечивающим большую подъемную силу, является предкрылок, небольшое устройство в форме аэродинамического профиля, прикрепленное прямо перед передней кромкой крыла. Предкрылок перенаправляет воздушный поток в переднюю часть крыла, позволяя ему более плавно обтекать верхнюю поверхность при большом угле атаки . Это позволяет эффективно управлять крылом под большими углами, необходимыми для создания большей подъемной силы. Прорезь – это зазор между предкрылком и крылом. [3] Планка может быть зафиксирована в своем положении с постоянной прорезью позади нее или может быть выдвижной, чтобы прорезь закрывалась, когда в этом нет необходимости. Если он зафиксирован, то он может выглядеть как обычная часть передней кромки крыла с прорезью, утопленной в поверхности крыла сразу за ней.
Предкрылок или прорезь могут быть либо полноразмахными, либо размещаться только на части крыла (обычно внешней), в зависимости от того, как необходимо изменить характеристики подъемной силы для хорошего управления на малой скорости. Прорези и предкрылки иногда используются только для секции перед элеронами, гарантируя, что когда остальная часть крыла заглохнет, элероны останутся работоспособными.
Первые предкрылки были разработаны Густавом Лахманном в 1918 году и одновременно Хэндли-Пейджем , получившим патент в 1919 году. К 1930-м годам были разработаны автоматические предкрылки, которые открывались или закрывались по мере необходимости в зависимости от условий полета. Обычно они приводились в действие давлением воздушного потока на предкрылок, чтобы закрыть его, и небольшими пружинами, чтобы открывать его на более медленных скоростях, когда динамическое давление уменьшалось, например, когда скорость падала или воздушный поток достиг заданного угла атаки на крыло.
Современные системы, такие как современные закрылки, могут быть более сложными и обычно приводятся в действие гидравлически или с помощью сервоприводов. [4] [5] [6]
Системы механизированной подъемной силы обычно используют поток воздуха от двигателя для формирования потока воздуха над крылом, заменяя или изменяя действие закрылков. Выдутые закрылки забирают « отборный воздух » из компрессора реактивного двигателя или выхлопных газов двигателя и продувают его через заднюю верхнюю поверхность крыла и закрылка, повторно заряжая пограничный слой и позволяя воздушному потоку оставаться прикрепленным при больших углах атаки. Более продвинутой версией выдувного закрылка является крыло управления циркуляцией , механизм, который выбрасывает воздух назад через специально разработанный профиль крыла для создания подъемной силы за счет эффекта Коанды . Blackburn Buccaneer имел сложную систему контроля пограничного слоя (BLC), которая включала подачу компрессорного воздуха на крылья и хвостовое оперение для уменьшения скорости сваливания и облегчения операций с небольших авианосцев.
Другой подход состоит в том, чтобы использовать поток воздуха от двигателей напрямую, разместив заслонку так, чтобы она разворачивалась на пути выхлопа. Такие закрылки требуют большей прочности из-за мощности современных двигателей, а также большей термостойкости к горячему выхлопу, но влияние на подъемную силу может быть значительным. Примеры включают C-17 Globemaster III .
Более распространенным на современных истребителях , но также встречающимся и на некоторых гражданских типах, является удлинение передней кромки корня (LERX), иногда называемое просто расширением передней кромки (LEX). LERX обычно состоит из небольшого треугольного выступа, прикрепленного к основанию передней кромки крыла и к фюзеляжу. В обычном полете LERX создает небольшую подъемную силу. Однако при более высоких углах атаки он создает вихрь , который располагается на верхней поверхности основного крыла. Вихревое действие вихря увеличивает скорость воздушного потока над крылом, тем самым снижая давление и обеспечивая большую подъемную силу. Системы LERX отличаются потенциально большими углами, при которых они эффективны.
Крыло Co-Flow Jet (CFJ) имеет верхнюю поверхность с прорезью для впрыска после передней кромки и всасывающей прорезью перед задней кромкой для увеличения подъемной силы, увеличения запаса сваливания и уменьшения сопротивления. CFJ продвигается факультетом машиностроения и аэрокосмической техники Университета Майами . Для гибридно-электрического регионального самолета на базе ATR 72 с такой же площадью крыла, размером и весом CFJ улучшает коэффициент крейсерской подъемной силы для более высокой нагрузки на крыло , что позволяет использовать больше топлива и аккумуляторов для большей дальности полета. [7]
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )