Прорезь на передней кромке — это фиксированная аэродинамическая особенность крыла некоторых самолетов, которая уменьшает скорость сваливания и способствует хорошим качествам управления на низкой скорости. Прорезь на передней кромке — это щель в каждом крыле, позволяющая воздуху проходить снизу крыла к его верхней поверхности. Таким образом, они позволяют летать под большими углами атаки и, таким образом, уменьшать скорость сваливания. [1]
,_static_display,_Radom_AirShow_2005,_Poland.jpg/1280px-PZL-104M_Wilga_2000_of_Polish_Border_Guard_(reg._SN-41YG),_static_display,_Radom_AirShow_2005,_Poland.jpg)
При угле атаки более 15° многие аэродинамические профили попадают в сваливание . Модификация такого аэродинамического профиля с фиксированной щелью на передней кромке может увеличить угол сваливания до 22° и 25°. [2]
Слоты были впервые разработаны Handley Page в 1919 году, и первым самолетом, который летал с ними, был экспериментальный HP17, модифицированный Airco DH.9A . Их изобретение приписывают совместно сэру Фредерику Handley Page и Густаву Лахманну . Первым самолетом, оснащенным управляемыми слотами, был Handley Page HP20 . Лицензирование конструкции стало одним из основных источников дохода Handley Page в 1920-х годах. [3]
Похожие, но убирающиеся, устройства передней кромки называются предкрылками . [4] Когда предкрылок открывается, между ним и остальной частью крыла образуется щель; при убирании сопротивление уменьшается .
Фиксированный прорезь на передней кромке может увеличить максимальный коэффициент подъемной силы аэродинамического профиля на 40%. В сочетании с предкрылком увеличение максимального коэффициента подъемной силы может составить 50% или даже 60%. [2] [5]
В отличие от закрылков задней кромки , щели передней кромки не увеличивают коэффициент подъемной силы при нулевом угле атаки, поскольку они не изменяют изгиб . [6]
Щель передней кромки — это фиксированный (незакрывающийся) зазор за передней кромкой крыла . Воздух из-под крыла может ускоряться через щель в направлении области низкого давления над крылом и выходить из щели, двигаясь параллельно верхней поверхности крыла. Затем этот высокоскоростной поток смешивается с пограничным слоем, прикрепленным к верхней поверхности, и задерживает отделение пограничного слоя от верхней поверхности.
Слоты, естественно, налагают штраф на самолет, в котором они используются. Это происходит потому, что они увеличивают сопротивление по сравнению с крылом без щелей. [7] Дополнительное сопротивление на низкой скорости приемлемо из-за полезного снижения скорости сваливания и улучшения характеристик управляемости, но на более высоких скоростях дополнительное сопротивление, вносимое щелями, становится существенным недостатком, поскольку оно снижает крейсерскую скорость и увеличивает расход топлива на единицу пролетного расстояния.
Один из способов уменьшить крейсерское сопротивление слотов — сделать их закрываемыми. Такое расположение известно как предкрылки с передней кромкой . Аэродинамически предкрылки работают так же, как фиксированные слоты, но предкрылки могут быть убраны на более высоких скоростях, когда они не нужны. Предкрылки, в свою очередь, тяжелее и сложнее слотов. [4] [7]
При малых углах атаки поток воздуха через щель незначителен, хотя он вносит вклад в сопротивление . При все более высоких углах атаки поток воздуха через щель становится все более значительным, ускоряясь от области более высокого давления под крылом к области более низкого давления наверху крыла. При больших углах атаки самая высокая воздушная скорость относительно аэродинамического профиля очень близка к передней кромке, на верхней поверхности. В этой области высокой локальной воздушной скорости поверхностное трение ( вязкая сила ) очень велико, и пограничный слой, достигающий щели на верхнем крыле, потерял большую часть своего общего давления (или общей механической энергии ) из-за этого трения. Напротив, воздух, проходящий через щель, не испытал этой высокой локальной воздушной скорости или высокого поверхностного трения, и его общее давление остается близким к значению свободного потока. Смешивание верхнего поверхностного пограничного слоя с воздухом, поступающим через щель, повторно активизирует пограничный слой, который затем остается прикрепленным к верхней поверхности крыла до более высокого угла атаки, чем если бы щели не было. [2] Таким образом, щель на передней кромке была одной из самых ранних форм управления пограничным слоем . [2]
Щели передней кромки обычно бывают двух типов: полнопролетные и частичнопролетные. [4]
Слоты полного размаха обычно встречаются на самолетах короткого взлета и посадки STOL , таких как Fieseler Storch , Dornier Do 27 , PZL-104M Wilga 2000 и Zenair CH 701 STOL . Их основная цель — позволить самолету лететь под большим углом атаки до достижения угла сваливания. [8]
В самолетах, не являющихся специализированными самолетами короткого взлета и посадки, слоты полного размаха имеют серьезные недостатки, поскольку для использования большого угла атаки при сваливании обычно требуются длинные опоры шасси, которые либо вызывают высокое сопротивление, либо длиннее, чем можно легко разместить внутри планера. [9]
Щели частичного размаха обычно встречаются только на внешней части крыла, где они гарантируют, что поток воздуха над этой частью крыла останется несрывным при более высоких углах атаки, чем над внутренними частями крыла. Это гарантирует, что срывается первым корень крыла, и способствует послушному поведению при срыве и сохранению контроля элеронов на протяжении всего срыва. [2] [4] Использование щелей таким образом дает аналогичный результат, что и использование вымывания на крыле, но другими способами. Примерами самолетов с фиксированными щелями частичного размаха являются Stinson 108 , Bristol Beaufort , Lockheed Hudson и Dornier Do 28D-2 Skyservant .
