stringtranslate.com

Конфигурация крыла

Крыло самолета Spitfire можно классифицировать как: «обычный свободнонесущий низкоплан с нестреловидными эллиптическими крыльями умеренного удлинения и небольшим двугранным углом».

Конфигурация крыла самолета с фиксированным крылом (включая планеры и самолеты с двигателем ) — это расположение его несущих и связанных с ними поверхностей.

Конструкции самолетов часто классифицируются по конфигурации крыла . Например, Supermarine Spitfire — это обычный свободнонесущий моноплан с низким крылом прямой эллиптической формы в плане с умеренным удлинением и небольшим двугранным углом.

Было испробовано много вариаций. Иногда различие между ними размыто, например, крылья многих современных боевых самолетов можно описать либо как укороченные составные дельты со стреловидной (вперед или назад) задней кромкой, либо как резко сужающиеся стреловидные крылья с большими удлинениями корней передней кромки (или LERX). Поэтому некоторые из них дублируются здесь под несколькими заголовками. Это особенно касается изменяемой геометрии и комбинированных (закрытых) типов крыла.

Большинство описанных здесь конфигураций летали (хотя бы очень недолго) на полноразмерных самолетах. Несколько теоретических конструкций также примечательны.

Примечание по терминологии: большинство самолетов с фиксированным крылом имеют левое и правое крылья в симметричном расположении. Строго говоря, такая пара крыльев называется плоскостью крыла или просто плоскостью. Однако в определенных ситуациях самолет принято называть крылом, например, «у биплана два крыла», или, в качестве альтернативы, называть все крылом, например, «у крыла биплана два самолета». Там, где значение ясно, эта статья следует общепринятому использованию, уточняя только там, где это необходимо, чтобы избежать реальной двусмысленности или некорректности.

Количество и расположение основных плоскостей

Самолеты могут иметь разное количество крыльев:

Воздушное судно с фиксированным крылом может иметь более одной плоскости крыла, расположенной одна над другой:

В шахматном дизайне верхнее крыло немного впереди нижнего. Долгое время считалось, что нужно уменьшить помехи, вызванные смешиванием воздуха низкого давления над нижним крылом с воздухом высокого давления под верхним крылом; однако улучшение минимально, и его основное преимущество заключается в улучшении доступа к фюзеляжу. Это распространено на многих успешных бипланах и трипланах. Обратный смещение также наблюдается в нескольких примерах, таких как Beechcraft Staggerwing .

Поддержка крыла

Чтобы поддерживать себя, крыло должно быть жестким и прочным, а следовательно, может быть тяжелым. Добавив внешние распорки, можно значительно уменьшить вес. Первоначально такие распорки всегда присутствовали, но они вызывают большое сопротивление на более высоких скоростях и не использовались для более быстрых конструкций с начала 1930-х годов.

Типы следующие:

Подкосный многоплан может иметь один или несколько «отсеков», которые представляют собой отсеки, созданные путем добавления межплоскостных стоек; количество отсеков относится только к одной стороне панелей крыла самолета. Например, de Havilland Tiger Moth — это одноотсечный биплан, тогда как Bristol F.2 Fighter — двухотсечный биплан. [3]

Крылья также можно охарактеризовать как:

Форма крыла в плане

Форма крыла в плане — это силуэт крыла при взгляде сверху или снизу.

См. также типы изменяемой геометрии, которые изменяют форму крыла в плане во время полета.

Соотношение сторон

Соотношение сторон — это размах, деленный на среднюю хорду. [10] Это мера того, насколько длинным и тонким кажется крыло при взгляде сверху или снизу.

Большинство конфигураций с изменяемой геометрией каким-либо образом изменяют соотношение сторон, либо намеренно, либо в качестве побочного эффекта.

Изменение хорды вдоль пролета

Хорда крыла может изменяться по размаху крыла как по конструктивным, так и по аэродинамическим причинам.

Стреловидность крыла

Крылья могут быть стреловидными назад или иногда вперед по разным причинам. Небольшая степень стреловидности иногда используется для регулировки центра подъемной силы, когда крыло не может быть установлено в идеальном положении по какой-либо причине, например, из-за видимости пилота из кабины. Другие варианты использования описаны ниже.

Некоторые типы изменяемой геометрии изменяют стреловидность крыла во время полета:

Изменение стреловидности вдоль размаха

Угол стреловидного крыла также может изменяться или изгибаться по размаху:

Асимметричный

На некоторых асимметричных самолетах левая и правая стороны не являются зеркальными отражениями друг друга:

Хвостовые и передние крылья

Классическое крыло с аэродинамическим профилем нестабильно по тангажу и требует некоторой формы горизонтальной стабилизирующей поверхности. Кроме того, оно не может обеспечить существенного управления тангажем, требуя отдельную поверхность управления (руль высоты), установленную в другом месте — обычно на горизонтальном стабилизаторе.

Двугранный и анэдральный

Изменение угла наклона крыльев вверх или вниз по размаху от основания до кончика может помочь решить различные проблемы конструкции, такие как устойчивость и управляемость в полете.

Некоторые бипланы имеют разные степени двугранного/равнобедренного угла на разных крыльях. У Sopwith Camel верхнее крыло было плоским, а нижнее — двугранным, тогда как у Hanriot HD-1 двугранный угол был на верхнем крыле, но отсутствовал на нижнем.

В изогнутом или многогранном крыле двугранный угол изменяется по размаху. (Обратите внимание, что описание «изогнутый» используется по-разному. [24] [25] [26] [27] См. также Изогнутая стреловидная форма в плане.)

Крылья против тел

В некоторых конструкциях нет четкого соединения между крылом и фюзеляжем или корпусом. Это может быть связано с тем, что один или другой из них отсутствует или они сливаются друг с другом:

Некоторые конструкции могут попадать в несколько категорий в зависимости от интерпретации, например, многие БПЛА или дроны можно рассматривать либо как бесхвостый летательный аппарат смешанного типа с крылом, либо как летающее крыло с глубокой центральной хордой.

Изменяемая геометрия

Самолет с изменяемой геометрией способен изменять свою физическую конфигурацию во время полета.

Некоторые типы самолетов с изменяемой геометрией являются переходными между конфигурациями с фиксированным крылом и роторным крылом. Подробнее об этих гибридах см. в разделе powered lift .

Изменяемая форма плана

Переменная секция

Полиморфизм

Полиморфное крыло способно изменять количество плоскостей в полете. Прототипы «складывающегося истребителя» ИС Никитина - Шевченко могли трансформироваться из конфигурации биплана в конфигурацию моноплана после взлета, складывая нижнее крыло в полость в нижней части верхнего крыла.

Скользящее крыло — это вариация полиморфной идеи, в которой низкоплан оснащен вторым съемным «скользящим» крылом над ним для облегчения взлета. Затем верхнее крыло отделяется и сбрасывается в воздухе. Впервые эта идея была реализована на экспериментальном Hillson Bi-mono .

Незначительные независимые поверхности

Различные второстепенные поверхности

Самолеты могут иметь дополнительные второстепенные аэродинамические поверхности. Некоторые из них рассматриваются как часть общей конфигурации крыла:

Дополнительные второстепенные особенности

Дополнительные второстепенные особенности могут быть применены к существующей аэродинамической поверхности, такой как основное крыло:

Высокий подъем

Устройства с высокой подъемной силой

Устройства с большой подъемной силой поддерживают подъемную силу на низких скоростях и задерживают сваливание, что позволяет снизить скорости взлета и посадки:

Управление потоком воздуха по размаху

Устройство управления потоком воздуха по размаху

На стреловидном крыле воздух имеет тенденцию течь как в стороны, так и назад, и уменьшение этого потока может повысить эффективность крыла:

Создание вихря

Вихревые устройства

Вихревые устройства поддерживают поток воздуха на низких скоростях и задерживают срыв потока, создавая вихрь, который заряжает пограничный слой вблизи крыла.

Уменьшение сопротивления

Устройства для снижения сопротивления

Смотрите также

Ссылки

Примечания

  1. ^ Тейлор, Дж. (ред.), Все самолеты мира Джейн 1980–81, Джейн (1980)
  2. ^ Грин, У.; Боевые самолеты второй мировой войны, т. 5, Летающие лодки , Макдональд (1962), стр. 131
  3. ^ Тейлор, 1990. стр. 76
  4. ^ Kroo, I. (2005), «Концепции неплоского крыла для повышения эффективности самолета», Серия лекций VKI по инновационным конфигурациям и передовым концепциям будущих гражданских самолетов, 6–10 июня 2005 г.
  5. ^ "Nonplanar Wings: Closed Systems". Aero.stanford.edu. Архивировано из оригинала 11 августа 2011 г. Получено 31 марта 2012 г.
  6. Airliners.net, Lee Richards Annular, 2012, получено 31 марта 2012 г.
  7. ^ ab Хендерсон, Уильям П. и Хаффман, Джарретт К.; Аэродинамические характеристики тандемной конфигурации крыла с числом Маха 0,30, НАСА, октябрь 1975 г.
  8. Марсель, Артур; The Ligeti Stratos, ultralightaircraftaustralia.com, 2024. (получено 13 мая 2022 г.).
  9. ^ Angelucco, E. и Matrciardi, P.; World Aircraft Origins-World War 1 , Sampson Low, 1977
  10. Кермод (1972), Глава 3, стр. 103.
  11. ^ Гаррисон, Питер (1 января 2003 г.). «Прямоугольные крылья | Журнал Flying Magazine». Flyingmag.com. Архивировано из оригинала 17 июля 2022 г. Получено 17 июля 2022 г. Берджи завершает следующим советом: «Когда вы проходите мимо Cherokee или RV или любого из тысяч самолетов гражданской авиации с крыльями Hershey Bar, одарите их дружелюбной улыбкой. Дайте им знать, что вы цените высокую крейсерскую эффективность их почти идеального распределения подъемной силы по размаху. И их прощающие ошибки характеристики сваливания».
  12. ^ Мартин, Суэйн (8 июля 2016 г.). «6 конструкций крыла, которые должен распознать каждый пилот». boldmethod.com . Архивировано из оригинала 17 июля 2022 г. . Получено 17 июля 2022 г. . вы можете видеть, насколько прямоугольным на самом деле является крыло Piper PA-23 Aztec. Недаром его называют крылом «Hershey Bar».
  13. ^ Том Бенсон; Wing Area, NASA
  14. ^ Илан Кроо. Проектирование самолета AA241 : определения геометрии крыла для синтеза и анализа, архивировано 13 октября 2015 г. в Wayback Machine , Стэнфордский университет.
  15. ^ Г. Димитриадис; Лекция 2 по проектированию самолетов : Аэродинамика, Льежский университет.
  16. ^ "Александр де Северский". centennialofflight.net . Получено 31 марта 2012 г. .
  17. ^ Поттс, Дж. Р.; Аэродинамика дискового крыла, Манчестерский университет, 2005.
  18. Письмо Холла-Уоррена, Н.; Flight International , 1962, стр. 716.
  19. ^ "стреловидное крыло | avro vulcan | 1953 | 0030 | Архив полетов". Flightglobal.com. 5 декабря 1952 г. Получено 29 мая 2012 г.
  20. ^ ab Дидерих и Фосс; Статические аэроупругие явления M-, W- и Λ-крыльев, NACA 1953.
  21. ^ "Аэродинамика в Теддингтоне", Рейс : 764, 5 июня 1959 г.
  22. ^ ab Ellis Katz; Edward T. Marley; William T. Pepper, NACA RM L50G31 (PDF) , NACA, архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2011 г.
  23. ^ P180 Avanti-спецификация и описание. См. стр. 55, Приложение A: «Примечания о конструкции с тремя подъемными поверхностями».
  24. ^ Эрнст-Генрих Хиршель; Хорст Прем; Геро Маделунг (2004). Авиационные исследования в Германии: от Лилиенталя до наших дней. Springer Science & Business Media. стр. 167. ISBN 978-3-540-40645-7.
  25. Benoliel, Alexander M., Aerodynamic Pitch-up of Cranked Arrow Wings: Estimation, Trim, and Configuration Design, Virginia Polytechnic Institute & State University, май 1994 г., получено 31 марта 2012 г.
  26. ^ "Boeing Sonic Cruiser вытесняет 747X". Flightglobal.com. 3 апреля 2001 г. Получено 31 марта 2012 г.
  27. ^ "ЧТО ЭТО? Характеристики самолетов, которые помогают наблюдателю. Секретно: простое руководство по основным характеристикам в разработке для начинающих", Flight : 562, 4 июня 1942 г.
  28. ^ "fs 29 - "TF"". Uni-stuttgart.de. 5 февраля 2012 г. Получено 31 марта 2012 г.
  29. ^ "Самолет с расширяющимся крылом летает на испытаниях". Popular Science . Ноябрь 1932. С. 31.
  30. ^ Лукинс, А. Х.; Книга о самолетах Westland , Aircraft (Technical) Publications Ltd, (1943 или 1944).
  31. Hearst Magazines (январь 1931 г.). «Крылья регулируемого самолета меняются в полете». Popular Mechanics . Hearst Magazines. стр. 55.
  32. Полет, 15 августа 1929 г.
  33. ^ Бойн, У. Дж.; Лучшее из журнала Wings , Brassey's (2001)
  34. ^ "FlexSys Inc.: Aerospace". Архивировано из оригинала 16 июня 2011 г. Получено 26 апреля 2011 г.
  35. ^ Кота, Шридхар; Осборн, Рассел; Эрвин, Грегори; Марич, Драган; Флик, Питер; Пол, Дональд. «Mission Adaptive Compliant Wing – Design, Fabrication and Flight Test» (PDF) . Энн-Арбор, Мичиган; Дейтон, Огайо, США: FlexSys Inc., Исследовательская лаборатория ВВС. Архивировано из оригинала (PDF) 22 марта 2012 г. . Получено 26 апреля 2011 г. .
  36. Кальсада, Руби (20 августа 2015 г.). «АФТИ Ф-111». НАСА . Проверено 24 июня 2020 г.
  37. ^ ab Крыло вихревые устройства

Библиография

Внешние ссылки