_arrives_London_Heathrow_17Oct2010_arp.jpg/1280px-Air_New_Zealand_Boeing_747-400_(ZK-SUH)_arrives_London_Heathrow_17Oct2010_arp.jpg)
В конструкции самолета и аэрокосмической технике устройство для создания подъемной силы — это компонент или механизм на крыле самолета, который увеличивает подъемную силу, создаваемую крылом. Устройство может быть фиксированным компонентом или подвижным механизмом, который выдвигается при необходимости. К распространенным подвижным устройствам для создания подъемной силы относятся закрылки и предкрылки . К неподвижным устройствам относятся щели на передней кромке , удлинители корней передней кромки и системы управления пограничным слоем .
Размер и грузоподъемность фиксированного крыла выбираются в качестве компромисса между различными требованиями. Например, большее крыло обеспечит большую подъемную силу и сократит расстояние и скорость, необходимые для взлета и посадки, но увеличит сопротивление, что снизит производительность во время крейсерской части полета. Современные конструкции крыла пассажирских реактивных самолетов оптимизированы для скорости и эффективности во время крейсерской части полета, поскольку именно там самолет проводит большую часть своего времени полета. Устройства с большой подъемной силой компенсируют этот компромисс конструкции, добавляя подъемную силу при взлете и посадке, сокращая расстояние и скорость, необходимые для безопасной посадки самолета, и позволяя использовать более эффективное крыло в полете. Устройства с большой подъемной силой на Boeing 747-400 , например, увеличивают площадь крыла на 21% и увеличивают подъемную силу, создаваемую на 90%. [1]
Наиболее распространенным устройством для создания подъемной силы является закрылок, подвижная часть крыла, которая может быть опущена для создания дополнительной подъемной силы. Когда закрылок опускается, это изменяет форму крыла, придавая ему большую выпуклость . Закрылки обычно располагаются на задней кромке крыла, в то время как закрылки на передней кромке используются иногда. Существует много видов закрылков на задней кромке.
Простые откидные закрылки стали широко использоваться в 1930-х годах, одновременно с появлением современных скоростных монопланов, которые имели более высокую скорость посадки и взлета, чем старые бипланы.
В разрезном закрылке нижняя поверхность откидывается вниз, а верхняя поверхность либо остается закрепленной на крыле, либо движется независимо.
Перемещающиеся закрылки также выдвигаются назад, чтобы увеличить хорду крыла при развертывании, увеличивая площадь крыла, чтобы помочь создать еще большую подъемную силу. Они начали появляться как раз перед Второй мировой войной благодаря усилиям многих разных людей и организаций в 1920-х и 30-х годах.
Щелевые закрылки состоят из нескольких отдельных небольших аэродинамических профилей, которые разделяются, шарнирно соединяются и даже скользят мимо друг друга при развертывании. Такие сложные конструкции закрылков встречаются на многих современных самолетах. [2] Большие современные авиалайнеры используют трехщелевые закрылки для создания огромной подъемной силы, необходимой при взлете.
Другим распространенным устройством для создания высокой подъемной силы является предкрылок, небольшое устройство в форме аэродинамического профиля, прикрепленное прямо перед передней кромкой крыла. Предкрылок перенаправляет поток воздуха в передней части крыла, позволяя ему более плавно течь по верхней поверхности при большом угле атаки . Это позволяет крылу эффективно работать при больших углах, необходимых для создания большей подъемной силы. Щель — это зазор между предкрылком и крылом. [3] Предкрылок может быть зафиксирован на месте, с постоянно находящимся за ним пазом, или он может быть убирающимся, так что паз закрывается, когда он не требуется. Если он зафиксирован, то он может выглядеть как обычная часть передней кромки крыла, с пазом, скрытым в поверхности крыла сразу за ним.
Предкрылок или прорезь могут быть как полноразмерными, так и располагаться только на части крыла (обычно снаружи), в зависимости от того, как должны быть изменены характеристики подъемной силы для хорошего управления на низкой скорости. Прорези и прорези иногда используются только для секции перед элеронами, гарантируя, что когда остальная часть крыла сваливается, элероны остаются пригодными для использования.
Первые предкрылки были разработаны Густавом Лахманном в 1918 году и одновременно Хэндли-Пейджем , который получил патент в 1919 году. К 1930-м годам были разработаны автоматические предкрылки, которые открывались или закрывались по мере необходимости в соответствии с условиями полета. Обычно они работали под действием давления воздушного потока на предкрылок, чтобы закрыть его, и небольших пружин, чтобы открыть его на более медленных скоростях, когда динамическое давление уменьшалось, например, когда скорость падала или воздушный поток достигал 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 с силовой подъемной силой обычно используют поток воздуха от двигателя для формирования потока воздуха над крылом, заменяя или изменяя действие закрылков. Выдуваемые закрылки берут « отбираемый воздух » из компрессора реактивного двигателя или выхлопа двигателя и выдувают его над задней верхней поверхностью крыла и закрылка, повторно активизируя пограничный слой и позволяя воздушному потоку оставаться прикрепленным на более высоких углах атаки. Более продвинутая версия выдуваемого закрылка — это крыло управления циркуляцией , механизм, который выбрасывает воздух назад над специально разработанным аэродинамическим профилем для создания подъемной силы посредством эффекта Коанды . Blackburn Buccaneer имел сложную систему управления пограничным слоем (BLC), которая включала в себя воздух из компрессора, выдуваемый на крылья и хвостовое оперение, чтобы уменьшить скорость сваливания и облегчить операции с небольших авианосцев.
Другой подход заключается в использовании воздушного потока от двигателей напрямую, путем размещения закрылка так, чтобы он раскрывался в направлении 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. Примерами могут служить C-17 Globemaster III .
Более распространенным на современных истребителях , но также встречающимся на некоторых гражданских типах, является расширение передней кромки (LERX), иногда называемое просто расширением передней кромки (LEX). LERX обычно состоит из небольшого треугольного скругления, прикрепленного к основанию передней кромки крыла и к фюзеляжу. В нормальном полете LERX создает небольшую подъемную силу. Однако при более высоких углах атаки он создает вихрь, который располагается на верхней поверхности основного крыла. Завихряющееся действие вихря увеличивает скорость воздушного потока над крылом, тем самым снижая давление и обеспечивая большую подъемную силу. Системы LERX примечательны потенциально большими углами, в которых они эффективны.
Крыло Co-Flow Jet (CFJ) имеет верхнюю поверхность с прорезью для впрыска после передней кромки и прорезью для всасывания перед задней кромкой для увеличения подъемной силы, увеличения запаса сваливания и уменьшения сопротивления. CFJ продвигается кафедрой механической и аэрокосмической инженерии Университета Майами . Для гибридно-электрического регионального самолета на базе ATR 72 с той же площадью крыла, размером и весом, CFJ улучшает свой крейсерский коэффициент подъемной силы для более высокой нагрузки на крыло , позволяя использовать больше топлива и аккумуляторов для большей дальности полета. [7]
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )