_in_2001.jpg/1280px-Sukhoi_Su-47_Berkut_(S-37)_in_2001.jpg)
Крыло прямой стреловидности или крыло обратной стреловидности - это конфигурация крыла самолета , в которой линия четверти хорды крыла имеет стреловидность вперед. Обычно передняя кромка также смещается вперед.
Конфигурация с прямой стреловидностью имеет ряд характеристик, которые усиливаются по мере увеличения угла стреловидности .
Расположение основного лонжерона крыла в кормовой части привело бы к более эффективной компоновке салона и увеличению полезного пространства.
Воздух, обтекающий любое стреловидное крыло, имеет тенденцию двигаться по размаху к самому заднему концу крыла. На крыле стреловидности назад оно направлено наружу к кончику, а на крыле стреловидности вперед — внутрь к основанию. В результате опасное состояние срыва кончика конструкции с стреловидностью назад становится более безопасным и более контролируемым срывом корня конструкции с стреловидностью вперед. Это позволяет полностью управлять элеронами , несмотря на потерю подъемной силы, а также означает, что прорези передней кромки или другие устройства , вызывающие сопротивление, не требуются. На околозвуковых скоростях ударные волны сначала возникают у основания, а не у кончика, что опять же помогает обеспечить эффективное управление элеронами.
Когда воздух течет внутрь, вихри на законцовках крыла и сопутствующее сопротивление уменьшаются. Вместо этого фюзеляж действует как очень большое ограждение крыла , и, поскольку крылья обычно больше у основания, это повышает максимальный коэффициент подъемной силы , что позволяет использовать крыло меньшего размера. В результате улучшается маневренность, особенно на больших углах атаки .
Одна из проблем конструкции стреловидности вперед заключается в том, что когда стреловидное крыло отклоняется в сторону (движется вокруг своей вертикальной оси), одно крыло отступает, а другое продвигается вперед. В конструкции со стреловидностью вперед это уменьшает стреловидность заднего крыла, увеличивая его сопротивление и отодвигая его еще дальше назад, увеличивая величину рыскания и приводя к курсовой нестабильности. Это может привести к обратному развороту голландца . [1]
Одним из недостатков крыльев со стреловидностью вперед является повышенная вероятность расхождения, аэроупругое следствие того, что подъемная сила на крыльях со стреловидностью вперед закручивает кончик вверх при увеличении подъемной силы. В конструкции с прямой стреловидностью это вызывает петлю положительной обратной связи, которая увеличивает угол падения на законцовке, увеличивая подъемную силу и вызывая дальнейшее отклонение, что приводит к еще большей подъемной силе и дополнительным изменениям в форме крыла. Эффект расхождения увеличивается с увеличением скорости. Максимальная безопасная скорость, ниже которой этого не происходит, – это скорость дивергенции самолета.
Такое увеличение подъемной силы законцовки под нагрузкой заставляет крыло сжиматься при поворотах и может привести к спиральному пикированию, выход из которого невозможен. В худшем случае конструкция крыла может быть подвергнута нагрузке до отказа.
При больших углах стреловидности и высоких скоростях для создания конструкции, достаточно жесткой, чтобы противостоять деформации, и в то же время достаточно легкой, чтобы ее можно было реализовать на практике, требуются современные материалы, такие как композиты из углеродного волокна. Композиты также позволяют осуществлять аэроэластичную адаптацию путем выравнивания волокон, чтобы влиять на характер деформации, придавая более благоприятную форму, влияя на сваливание и другие характеристики.
Любое стреловидное крыло имеет тенденцию быть неустойчивым в срыве , поскольку законцовки крыла сначала сваливаются, вызывая силу тангажа, ухудшающую сваливание и затрудняющую выход. Этот эффект менее значителен при стреловидности вперед, поскольку задний конец несет большую подъемную силу и обеспечивает устойчивость.
Однако, если аэроупругий изгиб достаточен, можно противодействовать этой тенденции, увеличивая угол атаки законцовок крыла до такой степени, что законцовки срываются первыми и теряется одна из основных характеристик конструкции, на обычном крыле советы всегда глохнут первыми. Такое срыв наконечника может быть непредсказуемым, особенно когда один наконечник останавливается раньше другого.
Композитные материалы допускают аэроупругую настройку, так что при приближении к сваливанию крыло перекручивается при изгибе, чтобы уменьшить угол атаки на законцовках. Это гарантирует, что сваливание происходит в корне крыла, что делает его более предсказуемым и позволяет элеронам сохранять полный контроль.
Беляев, автор упомянутого ниже проекта ДБ-ЛК, испытывал планеры с крылом прямой стреловидности БП-2 и БП-3 в 1934 и 1935 годах. [2] [3] Среди других довоенных проектных исследований были польские PWS Z-17, Z. Серия -18 и Z-47 "Сэмп".
Конструкции крыльев прямой стреловидности, разработка некоторых из которых началась еще в довоенный период, были разработаны во время Второй мировой войны независимо в Германии, Советском Союзе, Японии и США. Первым примером летательного аппарата в 1940 году был советский Беляев ДБ-ЛК , двухбалочный самолет со стреловидными вперед секциями внешнего крыла и законцовками назад. Сообщается, что он летал хорошо. Предложенный Беляевым исследовательский самолет «Бабочка» был отменен после немецкого вторжения.
На протяжении Второй мировой войны многочисленные истребители, бомбардировщики и другие военные самолеты можно было охарактеризовать как имевшие крылья стреловидности вперед, поскольку средняя хорда их крыльев была стреловидной вперед. Однако в этих конструкциях почти всегда использовалась стреловидная назад передняя кромка, что технически представляло бы их как трапециевидные крылья с большим удлинением .
Американский Корнелиус Маллард поднялся в воздух 18 августа 1943 года. Маллард был оснащен одним двигателем, но за ним последовали прототипы Корнелиус XFG-1 , которые представляли собой летающие топливные баки без двигателя и предназначены для буксировки более крупными самолетами. Эти конструкции Корнелиуса были необычны не только тем, что были стреловидными вперед, но и бесхвостыми.
Тем временем в Германии Ганс Воке изучал проблемы стреловидности крыльев на околозвуковых скоростях, на которые были способны новые реактивные двигатели. Он осознавал многие преимущества прямой стреловидности по сравнению с конструкциями с обратной стреловидностью, которые тогда разрабатывались, а также понимал последствия аэроупругого изгиба и нестабильности рыскания. Его первым подобным самолетом, совершившим полет, был Junkers Ju 287 16 августа 1944 года. Летные испытания этого и более поздних вариантов подтвердили преимущества на низкой скорости, но также вскоре выявили ожидаемые проблемы, препятствующие испытаниям на высокой скорости.
Воке и незаконченный прототип Ju 287 V3 были захвачены и в 1946 году доставлены в Москву, где самолет был достроен и в следующем году поднялся в воздух как ОКБ -1 EF 131 . Более поздний ОКБ-1 ЭФ 140 по сути представлял собой тот же планер, модернизированный парой советских реактивных двигателей конструкции Микулина большей тяги. В 1948 году в Советском Союзе был создан Цыбин ЛЛ-3. [4] Прототип впоследствии оказал большое влияние на Сухой SYB-A, строительство которого было завершено в 1982 году.
Когда после войны немецкие исследования достигли Соединенных Штатов, был выдвинут ряд предложений. В их число входили сверхзвуковой бомбардировщик Convair XB-53 и варианты с прямой стреловидностью North American P-51 Mustang , ракетоплан Bell X-1 и Douglas D-558-I . Предложение Bell дошло до стадии испытаний в аэродинамической трубе, где были подтверждены проблемы аэроупругости. Структурные проблемы, подтвержденные исследованиями серии Ju 287 и Bell X-1, оказались настолько серьезными, что доступные в то время материалы не могли сделать крыло достаточно прочным и жестким, но при этом не делая его слишком тяжелым для практического использования. В результате от разработки высокоскоростных конструкций отказались до тех пор, пока много лет спустя не стали доступны новые конструкционные материалы.
Небольшая стреловидность не вызывает серьезных проблем, и даже умеренная стреловидность вперед допускает значительное перемещение назад точки крепления основного лонжерона и несущей конструкции.
В 1954 году Вокке вернулся в Германскую Демократическую Республику, вскоре после этого переехал в Западную Германию и присоединился к Hamburger Flugzeugbau (HFB) в качестве главного конструктора. [1] В Гамбурге компания Wocke завершила работу над бизнес-джетом HFB 320 Hansa Jet , который поднялся в воздух в 1964 году. Стреловидность вперед позволила переместить основной лонжерон назад за кабину, так что лонжерон не должен был выступать в кабину.
Умеренная стреловидность вперед использовалась по тем же причинам во многих конструкциях, в основном в планерах и легких самолетах . Многие тренировочные планеры с высоким крылом и двумя тандемными сиденьями имеют слегка наклоненные вперед крылья, что позволяет расположить корневую часть крыла дальше назад, чтобы крыло не закрывало боковую видимость для пассажира, сидящего сзади. Типичными примерами являются Schleicher ASK 13 и Let Kunovice LET L-13 Blaník .
Другие примеры включают в себя:
.jpg/1280px-Russian_Air_Force,_EX-88004,_SAT_SR-10_(36976765590).jpg)
Большие углы стреловидности, необходимые для высокоскоростного полета, долгие годы оставались непрактичными.
В конце 1970-х годов DARPA начало исследовать использование новых композитных материалов , чтобы избежать проблемы снижения скорости расхождения за счет аэроупругой адаптации. Технология электродистанционного управления позволила сделать конструкцию динамически нестабильной и улучшить маневренность. Компания Grumman построила два демонстратора технологий X-29 , впервые полетевших в 1984 году, с крылом стреловидности вперед и утком . Маневренный на больших углах атаки , Х-29 сохранял управляемость при угле атаки 67°. [6]
Достижения в области технологий управления вектором тяги и сдвиг в тактике воздушного боя в сторону поражения ракетами средней дальности снизили актуальность высокоманёвренных истребителей.
В 1997 году компания «Сухой» представила на Парижском авиасалоне прототип истребителя Су-47 . В производство он не поступил, хотя прошел ряд летных испытаний и выступил на нескольких авиасалонах .
КБ САТ СР-10 — прототип российского одномоторного реактивного учебно-тренировочного самолета с крылом прямой стреловидности. Первый полет он совершил в 2015 году.
У птерозавров с большой головой были крылья стреловидной вперед, чтобы лучше балансировать в полете. [7]