Описывает общую форму и компоновку крыла самолета.
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:
Моноплан : однокрылый самолет. С 1930-х годов большинство самолетов были монопланами. Крыло может быть установлено в различных положениях относительно фюзеляжа :
Низкоплан : устанавливается вблизи или под нижней частью фюзеляжа.
Среднее крыло : установлено примерно на середине фюзеляжа.
Плечевое крыло : устанавливается на верхней части или «плече» фюзеляжа, немного ниже верхней части фюзеляжа. Плечевое крыло иногда считается подтипом высокоплана. [1] [2]
Высокое крыло : установлено на верхней части фюзеляжа. В отличие от плечевого крыла, относится к крылу, установленному на выступе (например, на крыше кабины) над верхней частью основного фюзеляжа.
Крыло-парасоль : поднято над верхней частью фюзеляжа, как правило, с помощью стоек-кабанов , пилонов или пьедесталов.
Воздушное судно с фиксированным крылом может иметь более одной плоскости крыла, расположенной одна над другой:
Биплан : два крыла одинакового размера, сложенные друг над другом. Биплан по своей природе легче и прочнее моноплана и был наиболее распространенной конфигурацией до 1930-х годов. Самый первый Wright Flyer I был бипланом.
Биплан с неравным размахом крыльев : биплан, в котором одно крыло (обычно нижнее) короче другого, как на Curtiss JN-4 Jenny времён Первой мировой войны.
Sesquiplane : буквально «полуторапланы» — тип биплана, в котором нижнее крыло значительно меньше верхнего крыла, либо по размаху, либо по хорде, либо по обоим параметрам. Nieuport 17 времен Первой мировой войны был особенно успешным.
Перевернутый полутораплан : имеет значительно меньшее верхнее крыло. Fiat CR.1 производился много лет.
Биплан Буземана : теоретическая конфигурация сверхзвукового крыла, в которой ударные волны между плоскостями крыла интерферируют, уменьшая их энергию и волновое сопротивление.
Триплан : три самолета, сложенные один над другим. Трипланы, такие как Fokker Dr.I, пользовались кратковременной популярностью во время Первой мировой войны из-за своей маневренности, но вскоре были заменены улучшенными бипланами.
Квадрюплан : четыре самолета, сложенные один над другим. Небольшое количество Armstrong Whitworth FK10 было построено во время Первой мировой войны, но так и не было введено в эксплуатацию.
Multiplane : много самолетов, иногда используется для обозначения более одного или более некоторого произвольного числа. Термин иногда применяется к конструкциям, сложенным тандемом, а также вертикально. Multiplane 1907 года Горацио Фредерика Филлипса успешно летал с двумя сотнями крыльевых крыльев. См. также тандемное крыло ниже.
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 .
Конструкция тандемного крыла имеет два крыла, одно за другим: см. Хвостовые и носовые крылья ниже. Некоторые ранние типы имели тандемные стеки из нескольких плоскостей, например, летающая лодка Caproni Ca.60 с девятью крыльями и тремя трипланными стеками в тандеме.
Крестообразное крыло представляет собой набор из четырех отдельных крыльев, расположенных в форме креста . Крест может иметь одну из двух форм:
Крылья равномерно распределены по поперечному сечению фюзеляжа, лежат в двух плоскостях под прямым углом, как у типичной ракеты .
Крылья, лежащие вместе в одной горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, как в крестообразном роторном крыле или Х-крыле.
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:
Консольный : самонесущий. Вся структура скрыта под аэродинамической оболочкой, что обеспечивает чистый внешний вид с низким сопротивлением.
Подкосы : крылья поддерживаются внешними структурными элементами. Почти все многоплоскостные конструкции подкосы. Некоторые монопланы, особенно ранние конструкции, такие как Fokker Eindecker , также подкосы для экономии веса. Подкосы бывают двух типов:
Подкосы : одна или несколько жестких стоек помогают поддерживать крыло, как на Fokker D.VII . Стойка может работать на сжатие или растяжение в различных точках режима полета.
Скрепленные проволокой : отдельно (как на Boeing P-26 Peashooter ) или, что более распространено, в дополнение к стойкам, натяжные проволоки также помогают поддерживать крыло. В отличие от стойки, проволока может работать только на растяжение.
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]
Закрытое крыло : две плоскости крыла объединены или соединены структурно на концах или около них каким-либо образом. [4] Это делает конструкцию более жесткой и может снизить аэродинамические потери на концах. Варианты включают:
Крыло коробчатого типа : верхняя и нижняя плоскости соединены вертикальным килем между их концами. Первый официально засвидетельствованный самолет, взлетевший и полетевший, Santos-Dumont 14-bis , использовал эту конфигурацию. Также изучались тандемные крылья коробчатого типа (см. описание соединенного крыла ниже).
Кольцевое коробчатое крыло : тип коробчатого крыла, вертикальные плавники которого плавно изгибаются, плавно переходя в законцовки крыла. Ранним примером был Blériot III , который имел два кольцевых крыла в тандеме.
Кольцевой (цилиндрический) : крыло имеет форму цилиндра. Coléoptère имел концентрическое крыло и фюзеляж. Он взлетал и приземлялся вертикально, но так и не достиг перехода в горизонтальный полет. Примеры с крылом, установленным наверху фюзеляжа, были предложены, но никогда не были построены. [5]
Кольцевой (плоский) : крыло имеет форму диска с отверстием в нем. Несколько кольцевых монопланов Ли-Ричардса летали незадолго до Первой мировой войны. [6]
Соединенные крылья : тандемная компоновка крыла, в которой переднее низкорасположенное крыло стреловидно отклонено назад и/или заднее высокорасположенное крыло стреловидно отклонено вперед таким образом, что они соединяются на концах или около них, образуя непрерывную поверхность в форме полого ромба или треугольника. [7] Ligeti Stratos является редким примером. [8]
Ромбовидное крыло : соединенное крыло, состоящее из четырех поверхностей в ромбовидной компоновке. Биплан Эдвардса Ромбовидного 1911 года имел оба крыла в одной плоскости, но не смог летать. [9]
Крылья также можно охарактеризовать как:
Жесткий : достаточно жесткий, чтобы поддерживать профиль аэродинамического профиля в различных условиях воздушного потока. Жесткое крыло может иметь внешние распорки и/или тканевое покрытие.
Жесткая в ином случае конструкция может быть спроектирована с возможностью изгиба либо потому, что она изначально аэроупругая, как в аэроизоклинном крыле , либо потому, что активно вводятся изменения формы.
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.
Низкое удлинение : короткое и короткое крыло. Эффективная конструкция, высокая мгновенная скорость крена, низкое сверхзвуковое сопротивление. Обычно используются на истребителях, таких как Lockheed F-104 Starfighter , и на очень скоростных самолетах, включая North American X-15 .
Среднее удлинение : крыло общего назначения, очень широко используется, например, на транспортном самолете Douglas DC-3 .
Высокое удлинение : длинное и тонкое крыло. Более эффективно с точки зрения аэродинамики, имеет меньшее индуктивное сопротивление на дозвуковых скоростях. Обычно используется высотными дозвуковыми самолетами, такими как самолет-разведчик Lockheed U-2 , и высокопроизводительными планерами, такими как Glaser-Dirks DG-500 .
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.
Постоянная хорда : параллельные передняя и задняя кромки. Самый простой в изготовлении и распространенный там, где важна низкая стоимость, например, на Piper J-3 Cub , но неэффективен, так как внешняя секция создает небольшую подъемную силу, добавляя как вес, так и сопротивление. Иногда известен в Северной Америке как крыло Hershey Bar из-за его сходства по форме с популярной плиткой шоколада. [11] [12]
Коническое : крыло сужается к концу. Конструктивно и аэродинамически более эффективно, чем крыло с постоянной хордой, и проще в изготовлении, чем эллиптический тип.
Трапециевидное : сужающееся крыло с прямыми передней и задней кромками: может быть стреловидным или нестреловидным. [13] [14] [15] Прямое сужающееся крыло является одной из наиболее распространенных форм крыла в плане, как, например, у Messerschmitt Bf 109 .
Обратный или обратно-конический : крыло шире всего у кончика. Конструктивно неэффективно, что приводит к большому весу. Экспериментально летал на XF-91 Thunderceptor в попытке преодолеть проблемы сваливания стреловидных крыльев.
Композитный конусный : конусность меняется к основанию. Обычно укреплен для сохранения жесткости. Используется на самолете армейского сотрудничества Westland Lysander для улучшения видимости для экипажа.
Постоянная хорда с конической внешней секцией : распространенный вариант, встречающийся, например, на многих типах самолетов Cessna .
Эллиптический : передняя и задняя кромки изогнуты таким образом, что длина хорды изменяется эллиптически относительно размаха. Иногда ошибочно считается наиболее эффективным (в теории аэродинамики термин «эллиптический» описывает оптимальное распределение подъемной силы по крылу заданного размаха, а не его форму), а также сложным в изготовлении. Известно используется на Supermarine Spitfire .
Полуэллиптический : только передняя или задняя кромка эллиптическая, а другая прямая, как в случае эллиптических задних кромок у Seversky P-35 . [16]
Крыло птицы : изогнутая форма, похожая на распростертое крыло птицы. Популярная в первые годы и достигшая определенного успеха на Этрих Таубе , где ее плановая форма была вдохновлена семенами занонии ( Alsomitra macrocarpa ).
Крыло летучей мыши : форма с радиальными ребрами. Whitehead № 21 1901 года был предметом заявлений о первом управляемом полете с двигателем.
Круговой : приблизительно круглая форма в плане. Vought V-173 использовал большие пропеллеры около законцовок, которые помогали противодействовать сильным вихрям на концах крыльев, и имел внешний хвостовой стабилизатор для устойчивости.
Летающая тарелка : круглое летающее крыло. По своей сути нестабильный, как показал Avro Canada Avrocar .
Дисковое крыло : вариант, в котором вращается весь диск. [17] Популярно в таких игрушках, как фрисби .
Плоское кольцевое крыло : в круге есть отверстие, образующее закрытое крыло (см. выше). Кольцевые монопланы Ли-Ричардса летали незадолго до Первой мировой войны. [18]
Delta : треугольная форма в плане со стреловидной передней кромкой и прямой задней кромкой. Предлагает преимущества стреловидного крыла с хорошей структурной эффективностью и малой лобовой площадью. Недостатки — низкая нагрузка на крыло и большая смоченная площадь, необходимая для получения аэродинамической устойчивости. Варианты:
Бесхвостый дельтавидный самолёт : классическая скоростная конструкция, используемая, например, в серии Dassault Mirage III .
Хвостовой дельта : добавляет обычный хвостовой стабилизатор для улучшения управляемости. Используется на самолете МиГ-21 Микояна-Гуревича .
Cropped delta : законцовки крыльев обрезаны. Это помогает избежать сопротивления законцовок на больших углах атаки. Fairey Delta 1 также имел хвост. В крайнем случае, сливается с конфигурацией «конической стреловидности».
Составная дельта или двойная дельта : внутренняя секция имеет (обычно) более крутую стреловидность передней кромки, как на Saab Draken . Это улучшает подъемную силу на больших углах атаки и задерживает или предотвращает сваливание. Напротив, Saab Viggen имеет внутреннюю секцию уменьшенной стреловидности, чтобы избежать помех от его переднего руля.
Оживальная дельта : плавно перетекающая двойная кривая «рюмка», охватывающая передние кромки и кончик укороченной составной дельты. Видна в форме без хвоста на сверхзвуковом транспортном самолете Concorde .
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.
Прямой : простирается под прямым углом к линии полета. Наиболее структурно эффективное крыло, оно было обычным для низкоскоростных конструкций с самых первых дней Wright Flyer .
Стреловидное крыло (также известное как «стреловидное крыло»): крыло имеет стреловидность от корня к кончику. В ранних бесхвостых образцах, таких как самолет Данна , это позволяло внешней секции крыла действовать как обычное оперение (хвост) для обеспечения аэродинамической устойчивости. На околозвуковых скоростях стреловидные крылья имеют меньшее сопротивление, но могут плохо справляться с сваливанием или около него и требуют высокой жесткости, чтобы избежать аэроупругости на высоких скоростях. Распространено на высокодозвуковых и ранних сверхзвуковых конструкциях, таких как Hawker Hunter .
Прямая стреловидность : крыло наклонено вперед от корня. Преимущества аналогичны обратной стреловидности, также она позволяет избежать проблем сваливания и имеет сниженные потери на конце, что позволяет использовать меньшее крыло, но требует еще большей жесткости, чтобы избежать аэроупругого флаттера , как на Су-47 . HFB 320 Hansa Jet использовал прямую стреловидность, чтобы предотвратить прохождение лонжерона крыла через кабину. Небольшие самолеты с плечевым крылом могут использовать прямую стреловидность для поддержания правильного центра тяжести .
Некоторые типы изменяемой геометрии изменяют стреловидность крыла во время полета:
Swing-wing : также называется «крылом с изменяемой стреловидностью». Левое и правое крылья изменяют свою стреловидность вместе, обычно в обратном направлении. Используется в нескольких типах военных самолетов, таких как General Dynamics F-111 Aardvark .
Косое крыло : одно крыло полного размаха поворачивается вокруг своей средней точки, так что одна сторона отклоняется назад, а другая — вперед. Использовалось на исследовательском самолете NASA AD-1 .
Изменение размаха по размаху
Угол стреловидного крыла также может изменяться или изгибаться по размаху:
Полумесяц : внешняя часть крыла имеет менее острую стреловидность, чем внутренняя часть, для достижения наилучшего компромисса между задержкой трансзвукового удара и управлением потоком по размаху. Используется на Handley Page Victor . [19]
Изогнутая стрелка : аэродинамически идентична составной дельте, но с загнутой внутрь задней кромкой. Испытано экспериментально на General Dynamics F-16XL .
M-wing : внутренняя часть крыла стреловидна вперед, а внешняя часть стреловидна назад. Позволяет крылу быть сильно стреловидным, минимизируя нежелательные эффекты аэроупругого изгиба . Периодически изучается, но никогда не используется на самолете. [20] [21] [22]
W-крыло : перевернутое M-крыло. Предложено для Blohm & Voss P.188 , но изучено еще меньше, чем M-крыло, и в итоге так и не использовано. [20] [22]
Асимметричный
На некоторых асимметричных самолетах левая и правая стороны не являются зеркальными отражениями друг друга:
Асимметричная компоновка : Blohm & Voss BV 141 имел отдельный фюзеляж и гондолы экипажа, смещенные по обе стороны, чтобы обеспечить экипажу хороший обзор.
Асимметричный размах крыла : на некоторых итальянских истребителях, таких как Ansaldo SVA , одно крыло было немного длиннее другого, чтобы компенсировать крутящий момент двигателя.
Косое крыло : одно крыло направлено вперед, а другое назад. NASA AD-1 имело конструкцию крыла полного размаха с изменяемой стреловидностью.
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.
Конвенциональный : поверхность « хвостового оперения » в задней части самолета, образующая часть хвоста или оперения . Это не стало общепринятым в течение нескольких лет после братьев Райт, и первым успешным примером стал Blériot VII 1907 года.
Canard : поверхность "forplane" в передней части самолета. Распространено в первые годы, но с началом Первой мировой войны серийная модель не появилась до появления Saab Viggen в 1967 году.
Тандем : два или более основных крыла, одно за другим. Оба обеспечивают значительную подъемную силу. Примером является Rutan Quickie . Чтобы обеспечить продольную устойчивость, крылья должны отличаться по аэродинамическим характеристикам: обычно угол атаки и/или выбранные аэродинамические профили различаются между двумя крыльями. Крылья с каждой стороны могут встречаться на своих концах, образуя соединенное крыло (см. выше). [7]
Три поверхности : [23] как обычные хвостовые, так и вспомогательные поверхности утка. Современные примеры включают Су-33 , в то время как пионерские примеры включают Voisin-Farman I.
Внешний хвост : разделен на две части, каждая половина установлена на короткой балке сразу за и снаружи законцовки крыла. Он включает в себя внешние горизонтальные стабилизаторы (OHS) и может включать или не включать дополнительные вертикальные стабилизаторы (плавники), установленные на балке. В этом положении поверхности хвоста конструктивно взаимодействуют с вихрями законцовки крыла, что значительно снижает сопротивление. Используется для Scaled Composites SpaceShipOne .
Бесхвостый : нет отдельной поверхности спереди или сзади. Подъемные и стабилизирующие поверхности могут быть объединены в одной плоскости, как на Short SB.4 Sherpa, у которого все концевые секции крыла действовали как элевоны . В качестве альтернативы профиль аэродинамического профиля может быть изменен для обеспечения внутренней устойчивости, как на Dunne D.5 . Самолеты, имеющие хвостовое оперение, но без вертикального хвостового киля, также описываются как «бесхвостые».
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.
Двугранный : кончики выше корня, как у Santos-Dumont 14-bis , что дает неглубокую форму 'V' при взгляде спереди. Добавляет боковую устойчивость.
Ксеноэдрический или катаэдрический : кончики ниже корня, как на первом Wright Flyer ; противоположность двугранному. Используется для уменьшения устойчивости, когда какая-то другая особенность приводит к слишком большой устойчивости.
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.)
Крыло чайки : острый двугранный угол на корневой части крыла, небольшой или его нет на основной части, как на истребителе PZL P.11 . Иногда используется для улучшения обзора вперед и вверх и может использоваться в качестве верхнего крыла на биплане, как на Поликарпове И-153 .
Перевернутое крыло чайки : ксеноморфное в корневой части, двугранное в основной части. Противоположность крылу чайки. Может использоваться для уменьшения длины опор шасси, установленных на крыле, позволяя приподнять фюзеляж, как на немецком пикирующем бомбардировщике Junkers Ju 87 Stuka .
Изогнутый или скошенный кончик : двугранный угол сечения кончика отличается от основного крыла. Законцовки могут иметь двугранный угол вверх, как на F-4 Phantom II, или двугранный угол вниз, как на Northrop XP-56 Black Bullet .
Канальное крыло включает в себя часть крыла, образующую частичный канал вокруг или сразу за пропеллером. Использовалось с 1942 года только в виде прототипа, наиболее известно на самолете Custer Channel Wing .
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:
Летающее крыло : у самолета нет четко выраженного фюзеляжа или горизонтального хвоста (хотя могут присутствовать плавники и гондолы, блистеры и т. д.), как у бомбардировщика-невидимки B-2 .
Смешанное тело или смешанное крыло-тело : плавный переход происходит между крылом и фюзеляжем, без жесткой разделительной линии. Уменьшает смоченную площадь и может также уменьшить помехи между потоком воздуха над корневой частью крыла и любым соседним телом, в обоих случаях уменьшая сопротивление. Самолет-шпион Lockheed SR-71 является примером такого подхода.
Несущий корпус : у самолета отсутствуют крылья, но для обеспечения аэродинамической подъемной силы (обычно на высоких скоростях или больших углах атаки) используется фюзеляж, как у X-24 .
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
Изменяемая стреловидность крыла или Swing-wing . Левое и правое крылья изменяют стреловидность вместе, обычно назад. Первое успешное изменение стреловидности крыла в полете было осуществлено Bell X-5 в начале 1950-х годов. В Beech Starship только передние плоскости «утка» имеют изменяемую стреловидность.
Наклонное крыло : одно крыло полного размаха поворачивается вокруг своей средней точки, как на самолете NASA AD-1 , так что одна сторона отклоняется назад, а другая — вперед.
Телескопическое крыло : внешняя часть крыла телескопируется над или внутри внутренней части крыла, изменяя размах, соотношение сторон и площадь крыла, как на планере FS-29 TF . [28]
Съемное крыло . Исследование WS110A предлагало длинное крыло для дозвукового взлета и крейсерского полета, которое затем отделяло внешние панели, чтобы они отвалились, оставляя короткое крыло для сверхзвукового полета. (См. также Скользящее крыло ниже.)
Расширение крыла или расширяющееся крыло : часть крыла убирается в основную конструкцию самолета, чтобы уменьшить сопротивление и тряску на малой высоте для высокоскоростного полета, и удлиняется только для взлета, крейсерского полета на малой скорости и посадки. Биплан Gérin Varivol , который поднялся в воздух в 1936 году, удлинял переднюю и заднюю кромки для увеличения площади крыла. [29]
Складное крыло : часть крыла выдвигается для взлета и посадки и складывается для высокоскоростного полета. Внешние секции крыла XB-70 Valkyrie складываются вниз для повышения подъемной силы сжатия и курсовой устойчивости во время сверхзвукового крейсерского полета. (Многие самолеты имеют крылья, которые можно сложить для хранения на земле или на борту корабля; это не складные крылья в том смысле, в котором они используются здесь.)
Изменяемый изгиб : передние и/или задние секции всего крыла поворачиваются, чтобы увеличить эффективный изгиб крыла, а иногда и его площадь. Это повышает маневренность. Ранний пример был облетан на Westland N.16 в 1917 году. [30]
Изменяемая толщина : верхняя центральная часть крыла может быть поднята для увеличения толщины крыла и изгиба для посадки и взлета, и уменьшена для высокой скорости. Чарльз Рошвиль и другие летали на некоторых экспериментальных самолетах. [31] [32] [33]
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:
Винглет : небольшой плавник на законцовке крыла, обычно повёрнутый вверх. Уменьшает размер вихрей, создаваемых законцовкой крыла, а следовательно, и сопротивление конца.
Strake : небольшая поверхность, обычно длиннее своей ширины, установленная на фюзеляже. Strakes могут располагаться в разных местах для улучшения аэродинамических характеристик. Удлинители корней передней кромки (LERX) также иногда называют крыльевыми ребрами.
Скуловая часть : остроконечный профиль, проходящий вдоль фюзеляжа. При аэродинамическом использовании он расширяется наружу, образуя подъемную поверхность, обычно переходящую в основное крыло. Помимо улучшения управляемости на низкой скорости (большой угол атаки), обеспечивает дополнительную подъемную силу на высоких сверхзвуковых скоростях для минимального увеличения сопротивления. Видно на Lockheed SR-71 Blackbird .
Усы : небольшая поверхность типа «утка» с большим удлинением, не имеющая подвижной поверхности управления. Обычно убирается для высокоскоростного полета. Отклоняет воздух вниз на корневую часть крыла, чтобы замедлить сваливание. Видно на Dassault Milan .
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:
Предкрылок и щель : предкрылок передней кромки — это небольшой аэродинамический профиль, простирающийся перед основной передней кромкой. Размах размаха позади него образует щель передней кромки. Воздух, текущий вверх через щель, отклоняется предкрылком назад, чтобы обтекать крыло, позволяя самолету лететь на более низких скоростях без срыва потока или сваливания. Предкрылок может быть фиксированным или убирающимся.
Закрылок : шарнирная аэродинамическая поверхность, обычно на задней кромке, которая поворачивается вниз для создания дополнительной подъемной силы и сопротивления. Разновидности включают простые, щелевые и разделенные закрылки. Некоторые, такие как закрылки Фаулера , также выдвигаются назад для увеличения площади крыла. Закрылок Крюгера — это устройство на передней кромке.
Манжета : расширение передней кромки, которое изменяет сечение аэродинамического профиля, как правило, для улучшения характеристик на низких скоростях.
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:
Крыло ограждение : плоская пластина, простирающаяся вдоль хорды крыла и на небольшое расстояние по вертикали. Используется для управления потоком воздуха по размаху крыла.
Зубчатая передняя кромка : создает резкий разрыв в потоке воздуха над крылом, нарушая поток по размаху крыла. [37]
Выемчатая передняя кромка : действует как зуб. [37]
Создание вихря
Вихревые устройства
Вихревые устройства поддерживают поток воздуха на низких скоростях и задерживают срыв потока, создавая вихрь, который заряжает пограничный слой вблизи крыла.
Генератор вихря : небольшой треугольный выступ на верхней передней поверхности крыла; обычно их несколько, расположенных вдоль размаха крыла. Генераторы вихря создают дополнительное сопротивление на всех скоростях.
Vortilon : плоская пластина, прикрепленная к нижней стороне крыла около его внешней передней кромки, примерно параллельно нормальному потоку воздуха. На низких скоростях эффекты концевой закрутки вызывают локальный поток по размаху крыла, который отклоняется vortilon, образуя вихрь, проходящий вверх и над крылом.
Расширение корневой части передней кромки (LERX) : создает сильный вихрь над крылом на больших углах атаки, но в отличие от вихрегенераторов он также может увеличивать подъемную силу на таких больших углах, создавая при этом минимальное сопротивление в горизонтальном полете.
Уменьшение сопротивления
Устройства для снижения сопротивления
Противоударный корпус : обтекаемая форма стручка, добавленная к передней или задней кромке аэродинамической поверхности, чтобы задержать начало ударного срыва и уменьшить трансзвуковое волновое сопротивление . Иногда называется морковкой Кюхеманна .
Обтекатели различных типов, такие как блистеры, пилоны и крыльевые гондолы, содержащие оборудование, которое не может поместиться внутри крыла, и единственное аэродинамическое назначение которых заключается в уменьшении сопротивления, создаваемого оборудованием.
Филе — тип обтекателя: небольшое изогнутое заполнение на стыке двух поверхностей, например крыла и фюзеляжа, плавно соединяющее их вместе для уменьшения сопротивления.
^ Тейлор, Дж. (ред.), Все самолеты мира Джейн 1980–81, Джейн (1980)
^ Грин, У.; Боевые самолеты Второй мировой войны, т. 5, Летающие лодки , Макдональд (1962), стр. 131
^ Тейлор, 1990. стр. 76
^ 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.
^ "Nonplanar Wings: Closed Systems". Aero.stanford.edu. Архивировано из оригинала 11 августа 2011 г. Получено 31 марта 2012 г.
↑ Airliners.net, Lee Richards Annular, 2012, получено 31 марта 2012 г.
^ ab Хендерсон, Уильям П. и Хаффман, Джарретт К.; Аэродинамические характеристики тандемной конфигурации крыла с числом Маха 0,30, НАСА, октябрь 1975 г.
↑ Марсель, Артур; The Ligeti Stratos, ultralightaircraftaustralia.com, 2024. (получено 13 мая 2022 г.).
^ Angelucco, E. и Matrciardi, P.; World Aircraft Origins-World War 1 , Sampson Low, 1977
↑ Кермод (1972), Глава 3, стр. 103.
^ 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».
^ 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».
^ Том Бенсон; Wing Area, NASA
^ Илан Кроо. Проектирование самолета AA241 : определения геометрии крыла для синтеза и анализа, архивировано 13 октября 2015 г. в Wayback Machine , Стэнфордский университет.
^ Г. Димитриадис; Лекция 2 по проектированию самолетов : Аэродинамика, Льежский университет.
^ "Александр де Северский". centennialofflight.net . Получено 31 марта 2012 г. .
^ Поттс, Дж. Р.; Аэродинамика дискового крыла, Манчестерский университет, 2005.
↑ Письмо Холла-Уоррена, Н.; Flight International , 1962, стр. 716.
^ "стреловидное крыло | avro vulcan | 1953 | 0030 | Архив полетов". Flightglobal.com. 5 декабря 1952 г. Получено 29 мая 2012 г.
^ ab Дидерих и Фосс; Статические аэроупругие явления M-, W- и Λ-крыльев, NACA 1953.
^ "Аэродинамика в Теддингтоне", Рейс : 764, 5 июня 1959 г.
^ ab Ellis Katz; Edward T. Marley; William T. Pepper, NACA RM L50G31 (PDF) , NACA, архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2011 г.
^ P180 Avanti-спецификация и описание. См. стр. 55, Приложение A: «Примечания о конструкции с тремя подъемными поверхностями».
^ Эрнст-Генрих Хиршель; Хорст Прем; Геро Маделунг (2004). Авиационные исследования в Германии: от Лилиенталя до наших дней. Springer Science & Business Media. стр. 167. ISBN978-3-540-40645-7.
↑ 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.
^ "Boeing Sonic Cruiser вытесняет 747X". Flightglobal.com. 3 апреля 2001 г. Получено 31 марта 2012 г.
^ "ЧТО ЭТО? Характеристики самолетов, которые помогают наблюдателю. Секретно: простое руководство по основным характеристикам в разработке для начинающих", Flight : 562, 4 июня 1942 г.
^ "fs 29 - "TF"". Uni-stuttgart.de. 5 февраля 2012 г. Получено 31 марта 2012 г.
^ "Самолет с расширяющимся крылом летает на испытаниях". Popular Science . Ноябрь 1932. С. 31.
^ Лукинс, А. Х.; Книга о самолетах Westland , Aircraft (Technical) Publications Ltd, (1943 или 1944).
↑ Hearst Magazines (январь 1931 г.). «Крылья регулируемого самолета меняются в полете». Popular Mechanics . Hearst Magazines. стр. 55.
↑ Полет, 15 августа 1929 г.
^ Бойн, У. Дж.; Лучшее из журнала Wings , Brassey's (2001)
^ "FlexSys Inc.: Aerospace". Архивировано из оригинала 16 июня 2011 г. Получено 26 апреля 2011 г.
^ 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. .
↑ Кальсада, Руби (20 августа 2015 г.). «АФТИ Ф-111». НАСА . Проверено 24 июня 2020 г.
