В конструкции самолета скулой называют продольную линию резкого изменения профиля поперечного сечения фюзеляжа или подобного ему корпуса. Термин «скула» возник в судостроении, где он применяется к резкому изменению профиля корпуса лодки. [примечание 1] В поплавке корпуса летающей лодки или гидросамолета продольная линия резкого изменения поперечного сечения в месте, где нижняя плоскость встречается с боковой стенкой, является примером скулы.
На некоторых сверхзвуковых самолетах скула простирается на некоторое расстояние в сторону, причем очень острая кромка сливается с корневой частью передней кромки основного крыла. [примечание 2] Оставшаяся часть этой статьи посвящена этому типу скулы.
С точки зрения аэродинамики скула может действовать как длинное продолжение корневой части крыла вдоль фюзеляжа. Такие скулы впервые появились на Lockheed A-12, предшественнике SR-71 Blackbird , где они шли вперед от корней крыла вдоль бортов фюзеляжа, в которые сливались. [1]
Lockheed Martin F-22 Raptor имеет скулы вдоль носовой части, которые совпадают с воздухозаборниками двигателя. [2] Небольшие горизонтальные поверхности, образующие скругление между передним корнем крыла и воздухозаборником, чаще называются удлинением корня передней кромки (LERX) или удлинением передней кромки (LEX).
Большие скулы вдоль носовой части фюзеляжа могут оказать существенное влияние на подъемную силу, лобовое сопротивление, продольную балансировку и путевую устойчивость самолета.
Скулы серии Lockheed Blackbird занимают около 40% длины самолета и создают полезную дополнительную подъемную силу на сверхзвуковых скоростях. Скулы можно понимать как усиление подъемной силы, создаваемой носовой частью, действуя как поверхность «утка» с малым удлинением . [3] Чтобы еще больше увеличить подъемную силу, передняя часть фюзеляжа установлена с положительным углом наклона относительно крыла.
Подъемная сила скулы увеличивается пропорционально квадрату числа Маха, помогая уравновесить сдвиг подъемной силы основного крыла назад в сверхзвуковых условиях. Если бесхвостое (треугольное) крыло балансируется для безопасного дозвукового полета, на высоких скоростях оно получает избыточное балансировочное сопротивление по тангажу и становится чрезмерно устойчивым, что приводит к плохой маневренности. Дестабилизирующий эффект передней поверхности обеспечивается скулами там, где это необходимо больше всего, при больших числах Маха.
Передние скулы также действуют как удлинения корня передней кромки (LERX) на низких скоростях и больших углах атаки, создавая вихревой поток над внутренним крылом, чтобы стабилизировать воздушный поток и локально увеличить его скорость, тем самым задерживая сваливание, а также обеспечивая дополнительную подъемную силу.
Скулы также повышают курсовую устойчивость, уменьшая неблагоприятное воздействие бокового ветра или рыскания на носовую часть фюзеляжа. В отличие от обычного фюзеляжа, скулы позволяют поперечному потоку плавно перемещаться по их профилю и за его пределы, избегая боковых сил, возникающих из-за отрыва и застоя потока. Опять же, эффект сильнее на более высоких скоростях и уменьшает размер вертикальных стабилизаторов (килей). У YF-12A отсутствовала передняя часть скул, как у SR-71, и, следовательно, требовалось дополнительное вертикальное оперение.
Улучшенное поведение поперечного потока также улучшает боковые характеристики за счет уменьшения крена, вызванного рысканьем, особенно во время посадки и взлета самолетов с треугольным крылом. Это, в свою очередь, помогает уменьшить влияние крена и рыскания и склонность к голландскому крену . Однако было также обнаружено, что скулы снижают боковую устойчивость в некоторых конфигурациях из-за резкого разрушения асимметричного вихря. [4]
Совмещение скул как с фюзеляжем, так и с основным крылом позволяет избежать попадания в радары угловых отражателей или вертикальных сторон . [5] Это привело к тому, что в реактивных истребителях пятого поколения малозаметные поверхности утка были заменены скулами , помогающими создавать вихревую подъемную силу над основными крыльями. [ нужна ссылка ] (Исключением является Chengdu J-20 , у которого переднее оперение установлено на одной линии с его скулами.)
...скула F-22, кромка фюзеляжа, обеспечивающая плавное аэродинамическое перетекание в воздухозаборники и крылья.