Предкрылок — это аэродинамическая поверхность на передней кромке крыла самолета с фиксированным крылом . В убранном состоянии предкрылок лежит вровень с остальной частью крыла. Предкрылок раскрывается путем скольжения вперед, открывая щель между крылом и предкрылком. Воздух из-под предкрылка протекает через щель и заменяет пограничный слой, который с высокой скоростью прошел вокруг передней кромки предкрылка, теряя значительную часть своей кинетической энергии из-за сопротивления трения обшивки. В раскрытом состоянии предкрылки позволяют крыльям работать под большим углом атаки перед сваливанием. С раскрытыми предкрылками самолет может летать на более низких скоростях, что позволяет ему взлетать и приземляться на более коротких расстояниях. Они используются во время взлета и посадки, а также при выполнении маневров на низкой скорости, которые могут привести самолет к сваливанию . Предкрылки убираются в нормальном полете для минимизации сопротивления .
Предкрылки — это устройства с высокой подъемной силой, которые обычно используются на самолетах, предназначенных для полетов в широком диапазоне скоростей. Системы закрылков задней кромки, проходящие вдоль задней кромки крыла, распространены на всех самолетах.
Типы включают в себя:
Хорда предкрылка обычно составляет всего несколько процентов хорды крыла. Предкрылки могут простираться на внешнюю треть крыла или покрывать всю переднюю кромку . Многие ранние аэродинамики, включая Людвига Прандтля , считали, что предкрылки работают, вызывая поток высокой энергии в потоке основного аэродинамического профиля , тем самым повторно активизируя его пограничный слой и задерживая срыв. [1] В действительности предкрылок не придает воздуху в щели высокую скорость (он фактически снижает его скорость), и его также нельзя назвать высокоэнергетическим воздухом, поскольку весь воздух за пределами фактических пограничных слоев имеет одинаковое общее тепло . Фактические эффекты предкрылка таковы: [2] [3]
У планки есть аналог, встречающийся в крыльях некоторых птиц, — крылышко , перо или группа перьев, которые птица может вытягивать с помощью своего «большого пальца».
Предкрылки были впервые разработаны Густавом Лахманном в 1918 году. Крушение самолета Rumpler C, связанное со сваливанием, в августе 1917 года побудило Лахмана развить идею, и в 1917 году в Кельне была построена небольшая деревянная модель . В Германии в 1918 году Лахманн представил патент на предкрылки передней кромки. [4] Однако немецкое патентное ведомство сначала отклонило его, так как не верило в возможность отсрочки сваливания путем разделения крыла.
Независимо от Лахмана, компания Handley Page Ltd в Великобритании также разработала щелевое крыло как способ отсрочить сваливание за счет задержки отделения потока от верхней поверхности крыла на больших углах атаки и подала заявку на патент в 1919 году; чтобы избежать патентного оспаривания, они достигли соглашения о праве собственности с Лахманном. В том же году Airco DH.9 был оснащен предкрылками и совершил испытательный полет. [5] Позже Airco DH.9A был модифицирован как моноплан с большим крылом, оснащенным предкрылками по всему размаху передней кромки и элеронами задней кромки (то есть тем, что позже назовут закрылками задней кромки), которые можно было развернуть вместе с предкрылками передней кромки для проверки улучшенных характеристик на низкой скорости. Позже это стало известно как Handley Page HP20 [6] Несколько лет спустя, впоследствии устроившись на работу в авиастроительную компанию Handley-Page, Лахманн отвечал за ряд проектов самолетов, включая Handley Page Hampden .
Лицензирование дизайна стало одним из основных источников дохода компании в 1920-х годах. Первоначальные проекты имели форму фиксированного слота около передней кромки крыла, дизайн, который использовался на ряде самолетов STOL .
Во время Второй мировой войны немецкие самолеты обычно оснащались более усовершенствованной версией предкрылка, который уменьшал сопротивление , отталкиваясь назад вплотную к передней кромке крыла давлением воздуха , выскакивая, когда угол атаки увеличивался до критического угла. Известные предкрылки того времени принадлежали немецкому Fieseler Fi 156 Storch . Они были похожи по конструкции на выдвижные предкрылки, но были фиксированными и невыдвижными. Эта конструктивная особенность позволяла самолету взлетать при слабом ветре менее чем за 45 м (150 футов) и приземляться через 18 м (60 футов). Самолеты, разработанные компанией Messerschmitt , как правило, использовали автоматические подпружиненные предкрылки передней кромки, за исключением ракетного истребителя Messerschmitt Me 163B Komet , разработанного Александром Липпишем , который вместо этого использовал фиксированные слоты, встроенные в наружные передние кромки панели крыла и расположенные сразу за ними.
После Второй мировой войны предкрылки также использовались на более крупных самолетах и, как правило, приводились в действие гидравликой или электричеством .
Существует несколько технологических исследований и разработок для интеграции функций систем управления полетом, таких как элероны , рули высоты , элевоны , закрылки и флапероны , в крылья для выполнения аэродинамической цели с преимуществами меньшего: массы, стоимости, сопротивления, инерции (для более быстрого, более сильного реагирования на управление), сложности (механически проще, меньше движущихся частей или поверхностей, меньше обслуживания) и эффективной поверхности рассеяния для скрытности . Они могут использоваться во многих беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и истребителях 6-го поколения .
Одним из перспективных подходов, который может конкурировать с планками, являются гибкие крылья. В гибких крыльях большая часть или вся поверхность крыла может менять форму в полете, чтобы отклонять поток воздуха. Активное аэроупругое крыло X-53 — это проект NASA . Адаптивное податливое крыло — это военный и коммерческий проект. [7] [8] [9]
