Конфигурация крыла - Wing configuration
Конфигурации крыла из самолетов ( в том числе как планеров и силовых самолетов ) является его расположением подъема и связанных с ними поверхности.
Конструкции самолетов часто классифицируют по конфигурации крыла . Например, Supermarine Spitfire - это обычный свободнонесущий моноплан с низкорасположенным крылом прямой эллиптической формы в плане с умеренным удлинением и небольшим двугранным углом.
Было испробовано множество вариантов. Иногда различие между ними нечеткое, например, крылья многих современных боевых самолетов могут быть описаны либо как обрезанные составные дельты с (вперед или назад) стреловидной задней кромкой, либо как резко заостренные стреловидные крылья с большими удлинениями передней кромки (или LERX). ). Поэтому некоторые из них дублируются здесь более чем под одним заголовком. Это особенно актуально для крыла с изменяемой геометрией и комбинированного (закрытого) типа крыла.
Большинство описанных здесь конфигураций использовались (хотя и очень кратко) на полноразмерных самолетах. Также следует отметить несколько важных теоретических разработок.
Примечание по терминологии: у большинства самолетов с неподвижным крылом левое и правое крылья расположены симметрично. Строго такая пара крыльев называется самолетом крыла или просто самолетом. Однако в определенных ситуациях самолет обычно называют крылом, например, «биплан имеет два крыла», или обозначают все как крыло, например «крыло биплана имеет две плоскости». Там, где смысл ясен, в этой статье используется обычное употребление, но уточняется только там, где это необходимо, чтобы избежать реальной двусмысленности или неточности.
Количество и положение главных плоскостей
Самолеты могут иметь разное количество крыльев:
-
Моноплан : одноплан . С 1930-х годов большинство самолетов были монопланами. Крыло может быть установлено в различных положениях относительно фюзеляжа :
- Низкое крыло : устанавливается рядом или ниже нижней части фюзеляжа.
- Среднее крыло : установлено примерно посередине фюзеляжа.
- Плечевое крыло : устанавливается в верхней части или «плече» фюзеляжа, немного ниже верхней части фюзеляжа. Плечевое крыло иногда считается подтипом высокого крыла.
- Высокое крыло : установлено на верхней части фюзеляжа. В отличие от плечевого крыла, применяется к крылу, установленному на выступе (например, на крыше кабины) над верхней частью основного фюзеляжа.
- Крыло-зонтик : приподнято над верхней частью фюзеляжа, обычно с помощью распорок кабана , пилона (ей) или пьедестала (ей).
Низкое крыло |
Среднее крыло |
Плечевое крыло |
Высокое крыло |
Крыло зонтика |
Самолет с неподвижным крылом может иметь более одной плоскости крыла, установленных друг над другом:
-
Биплан : две плоскости крыльев одинакового размера, расположенные одна над другой. Биплан по своей сути легче и прочнее моноплана и был наиболее распространенной конфигурацией до 1930-х годов. Самым первым Wright Flyer I был биплан.
- Биплан с разным размахом : биплан, в котором одно крыло (обычно нижнее) короче другого, как на Curtiss JN-4 Jenny времен Первой мировой войны.
- Полуторный самолет : буквально «полуторный самолет» - это тип биплана, в котором нижнее крыло значительно меньше верхнего крыла либо по размаху, либо по хорде, либо по обоим направлениям. Nieuport 17 Первой мировой войны был особенно успешным.
- Перевернутый полутораплан : имеет значительно меньшее верхнее крыло. Fiat CR.1 был в производстве в течение многих лет.
- Биплан Буземана : теоретическая сверхзвуковая конфигурация крыла, в которой ударные волны между плоскостями крыла интерферируют, уменьшая их энергию и волновое сопротивление.
Биплан |
Неравнопролетный биплан |
Sesquiplane |
Перевернутый полутораплан |
Биплан Буземанна в разрезе |
- Триплан : три самолета, расположенные друг над другом. Такие трипланы, как Fokker Dr.I, недолго пользовались популярностью во время Первой мировой войны из-за их маневренности, но вскоре были заменены улучшенными бипланами.
- Квадруплан : четыре плоскости, расположенные одна над другой. Небольшое количество Armstrong Whitworth FK10 было построено во время Первой мировой войны, но так и не поступило на вооружение.
- Многоплоскость : много плоскостей, иногда используется для обозначения более одного или нескольких произвольных чисел. Этот термин иногда применяется к устройствам, уложенным в тандем или вертикально. Мультиплан Горацио Фредерика Филлипса 1907 годауспешно пролетел с двумя сотнями крыльев крыльев. См. Также тандемное крыло ниже.
Триплан |
Квадруплан |
Многоплоскость |
В шахматной конструкции верхнее крыло немного впереди нижнего. Долгое время думали о том, чтобы 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 характерно для многих успешных бипланов и трипланов. Обратное шатание также наблюдается в нескольких примерах, таких как Beechcraft Staggerwing .
Биплан без ступенек |
Нападающие шатаются |
Шатание назад |
- Тандем крыла конструкция имеет два крыла, один за другим: см горизонтальное оперение и ПГО ниже. Некоторые ранние типы имели тандемные стеки из нескольких самолетов, например, летающая лодка Caproni Ca.60 с девятью крыльями и тремя стеками триплана в тандеме.
- Крестообразное крыло представляет собой набор из четырех отдельных крыл , расположенных в форме креста . Крест может иметь любую из двух форм:
- Крылья равномерно распределены по поперечному сечению фюзеляжа, лежат в двух плоскостях под прямым углом, как у типичной ракеты .
- Крылья лежат вместе в единой горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, как в крестообразном крыле несущего винта или крестообразном крыле.
Крестообразное крыло оружие |
Крестообразное крыло ротора или X-образное крыло ротора |
Опора крыла
Чтобы поддерживать себя, крыло должно быть жестким и прочным и, следовательно, может быть тяжелым. Добавив внешние распорки, можно значительно уменьшить вес. Первоначально такие распорки присутствовали всегда, но они вызывают большое сопротивление на более высоких скоростях и не использовались для более быстрых конструкций с начала 1930-х годов.
Типы бывают:
- Консольные : самонесущие. Вся конструкция скрыта под аэродинамической обшивкой, что обеспечивает чистый внешний вид с низким сопротивлением.
-
Подкрепленный : крылья поддерживаются внешними конструктивными элементами. Почти все многоплоскостные конструкции скреплены. Некоторые монопланы, особенно ранние конструкции, такие как Fokker Eindecker , также усилены для снижения веса. Подкатные крылья бывают двух типов:
- Распорка подкоса : одна или несколько жестких распорок помогают поддерживать крыло, как на Fokker D.VII . Стойка может воздействовать на сжатие или растяжение в различных точках режима полета.
- Проволока скреплена : одна (как на Boeing P-26 Peashooter ) или, чаще, в дополнение к стойкам, натяжные тросы также помогают поддерживать крыло. В отличие от подкоса, проволока может действовать только на растяжение.
Консольный |
Распорка распорная |
Проволока скрепленная |
- Скрепленная многоплоскость может иметь один или несколько «отсеков», которые представляют собой отсеки, созданные путем добавления межплоскостных распорок; количество отсеков относится только к одной стороне панелей крыла самолета. Например, de Havilland Tiger Moth - это одноместный биплан, а Bristol F.2 Fighter - двухсекционный биплан.
Одноместный биплан |
Биплан с двумя отсеками |
-
Закрытое крыло : две плоскости крыла каким-либо образом сливаются или соединяются конструктивно на концах или рядом с ними. Это делает конструкцию более жесткой и может снизить аэродинамические потери на концах. Варианты включают:
- Крыло коробчатого типа : верхняя и нижняя плоскости соединены между их вершинами вертикальным плавником. Первый официально засвидетельствованный взлет и полет без посторонней помощи , 14-бис Сантос-Дюмона , использовал эту конфигурацию, и некоторые бипланы Dunne также были этого типа. Также были изучены тандемные крылья коробки (см. Описание сочлененного крыла ниже).
- Кольцевое крыло коробчатого типа: тип крыла коробчатого типа, вертикальные ребра которого непрерывно изгибаются, плавно переходя в законцовки крыла. Ранним примером был Blériot III , который имел два тандемных кольцевых крыла.
- Кольцевая (цилиндрическая) : крыло имеет форму цилиндра. Coléoptère имел концентрические крыло и фюзеляж. Он взлетел и приземлился вертикально, но так и не достиг перехода в горизонтальный полет. Были предложены примеры с крылом, установленным на верхней части фюзеляжа, но они так и не были построены.
- Кольцевая (плоская) : крыло имеет форму диска с отверстием. Несколько кольцевых монопланов Ли-Ричардса совершили полет незадолго до Первой мировой войны.
-
Соединенное крыло : тандемная компоновка, при которой переднее низкое крыло движется назад и / или заднее высокое крыло движется вперед так, что они соединяются на концах или рядом с ними, образуя непрерывную поверхность в форме полого ромба или треугольника. Лигети Stratos является редким примером.
- Ромбовидное крыло : соединенное крыло, состоящее из четырех поверхностей в ромбовидном порядке. Эдвардс ромбовидной биплан 1911 имел оба крыла в одной плоскости и не летать.
Крыло коробки |
Крыло кольцевого короба |
Цилиндрическое крыло |
Сочлененное крыло |
Плоское кольцевое крыло |
Ромбовидное крыло |
Крылья также можно охарактеризовать как:
- Жесткий : достаточно жесткий, чтобы сохранять профиль крыла в различных условиях воздушного потока. Жесткое крыло может иметь внешние распорки и / или тканевое покрытие.
-
Гибкость :
- Поверхность может быть гибкой, обычно тонкой мембраной. Требуются внешние распорки и / или давление ветра для сохранения формы крыла . Общие типы включают крыло Rogallo , парафойл и большинство воздушных змеев .
- В остальном жесткая конструкция может быть спроектирована с возможностью гибкости либо потому, что она по своей природе аэроупругая, как в аэроизоклиническом крыле , либо потому, что активно вносятся изменения формы.
Жесткое треугольное крыло |
Гибкое крыло Rogallo |
Форма крыла в плане
Форма крыла в плане - это силуэт крыла, если смотреть сверху или снизу.
См. Также типы с изменяемой геометрией, которые изменяют форму крыла в плане во время полета.
Соотношение сторон
Соотношение сторон является оболочка , деленное на среднее или среднее хорды. Это показатель того, насколько длинным и тонким кажется крыло, если смотреть сверху или снизу.
- Низкое удлинение : короткое и короткое крыло. Более эффективная конструкция и более высокая мгновенная скорость крена. Они, как правило, используются на истребителях, таких как Lockheed F-104 Starfighter , и на очень высокоскоростных самолетах, включая North American X-15 .
- Умеренное удлинение : крыло общего назначения, очень широко используется, например, на транспорте Douglas DC-3 .
- Высокое удлинение : длинное и тонкое крыло. Более эффективный аэродинамически, с меньшим сопротивлением. Они, как правило, используются на высотных дозвуковых самолетах, таких как авиалайнеры, такие как Bombardier Dash 8, и на высокопроизводительных планерах, таких как Glaser-Dirks DG-500 .
Низкое соотношение сторон |
Среднее соотношение сторон |
Высокое соотношение сторон |
Большинство конфигураций с изменяемой геометрией изменяют соотношение сторон каким-либо образом, намеренно или как побочный эффект.
Вариация аккорда вдоль пролета
Крыла хорды можно варьировать вдоль размаха крыла, как для структурных и аэродинамических причин.
- Постоянная хорда : параллельные передние и задние кромки. Самый простой в изготовлении и распространенный там, где важна низкая стоимость, например, на Piper J-3 Cub, но неэффективен, поскольку внешняя часть создает небольшую подъемную силу, одновременно увеличивая вес и сопротивление. Иногда его называют крылом Hershey Bar в Северной Америке из-за его сходства по форме с плиткой шоколада.
-
Конический : крыло сужается к кончику. Конструктивно и аэродинамически более эффективно, чем крыло с постоянной хордой, и проще в изготовлении, чем крыло эллиптического типа.
- Трапециевидная форма : коническое крыло с прямыми передней и задней кромками: может быть без стреловидности или стреловидности. Прямые конические крыла являются одним из наиболее распространенных крыла планформа, как видно на Messerschmitt Bf 109 .
- Обратно конусообразный : крыло наиболее широкое у кончика. Конструктивно неэффективен, что приводит к большому весу. Экспериментально летал на XF-91 Thunderceptor в попытке преодолеть проблемы сваливания из-за стреловидности крыльев.
- Составной конус : конус обращен к корню. Обычно укрепляется для сохранения жесткости. Используется на самолетах для сотрудничества с армией Westland Lysander для увеличения видимости для экипажа.
- Постоянная хорда с сужающейся внешней частью : распространенный вариант, например, на многих типах Cessna .
Постоянный аккорд |
Конический (трапециевидный) |
Обратный конический |
Состав конический |
Постоянный пояс, сужающийся снаружи |
-
Эллиптическая : передняя и задняя кромки изогнуты таким образом, что длина хорды изменяется эллиптически по отношению к размаху. Теоретически самый эффективный, но сложный в изготовлении. Известно, что используется на Supermarine Spitfire . (Обратите внимание, что втеории аэродинамики термин «эллиптический» описывает оптимальное распределение подъемной силы по крылу, а не его форму).
- Полуэллиптическая : только передняя или задняя кромка имеет эллиптическую форму, а другая - прямая, как и в случае с эллиптической задней кромкой Северского P-35 .
Эллиптический |
Полуэллиптический |
- Крыло птицы : изогнутая форма, похожая на вытянутое крыло птицы. Популярно в первые годы и добился определенного успеха на Этрих Таубе, где его форма в плане была вдохновлена семенами занонии ( Alsomitra macrocarpa ).
- Крыло летучей мыши : форма с радиальными ребрами жесткости. Уайтхед № 21 1901 года был предметом претензий к первому управляемому механическому полету.
-
Круговой : приблизительно круглая форма в плане. Воут XF5U использовал большие пропеллеры вблизи кончиковкоторые Воут утверждалрастрачиваются его Wingtip завихрения и имел интегральные оперения для стабильности.
- Летающая тарелка : круглое летающее крыло. По своей сути нестабильно, как продемонстрировал Avrocar .
- Дисковое крыло : вариант, при котором вращается весь диск. Популярно на таких игрушках, как фрисби .
- Плоское кольцевое крыло : круг имеет отверстие, образующее закрытое крыло (см. Выше). Ли-Richards кольцеобразных монопланы вылетели незадолго до начала Первой мировой войны.
Птичий |
Летучая мышь |
Круговой |
Летающая тарелка |
Плоское кольцевое |
-
Дельта : треугольная форма в плане со стреловидной передней кромкой и прямой задней кромкой. Обладает преимуществами стреловидного крыла с хорошей конструктивной эффективностью и низкой лобовой площадью. Недостатками являются низкая нагрузка на крыло и большая площадь смачиваемой поверхности, необходимая для достижения аэродинамической устойчивости. Варианты:
- Бесхвостая дельта : классическая высокоскоростная конструкция, используемая, например, в серии Dassault Mirage III .
- Хвостовая дельта : добавляет обычное хвостовое оперение для улучшения управляемости. Используется на МиГ-21 Микоян-Гуревич .
- Обрезанная дельта : кончики крыльев обрезаны. Это помогает избежать лобового сопротивления при больших углах атаки. У Fairey Delta 1 тоже был хвост. В крайнем случае сливается с конфигурацией «коническая стреловидность».
- Сложная дельта или двойная дельта : внутренняя часть имеет (обычно) более крутой ход передней кромки, как на Saab Draken . Это улучшает подъемную силу при больших углах атаки и задерживает или предотвращает сваливание. В отличие от этого, Saab Viggen имеет внутреннюю часть с уменьшенной стреловидностью, чтобы избежать помех от его переднего утка.
- Дельта Огивала : плавно переходящая двойная кривая «рюмки», охватывающая передние кромки и вершину обрезанной составной дельты. Встречается в бесхвостой форме на сверхзвуковых транспортных средствах « Конкорд» .
Бесхвостая дельта |
Хвостатая дельта |
Обрезанная дельта |
Составная дельта |
Дельта Огивала |
Стреловидность крыла
Крылья могут быть отклонены назад, а иногда и вперед по разным причинам. Иногда используется небольшая стреловидность для регулировки центра подъемной силы, когда крыло не может быть закреплено в идеальном положении по какой-либо причине, например, из-за видимости пилота из кабины. Другие варианты использования описаны ниже.
- Прямо : проходит под прямым углом к линии полета. Наиболее конструктивно эффективное крыло, оно было характерно для низкоскоростных конструкций с самых первых дней существования Wright Flyer .
- Стреловидное назад (также известное как «стреловидное крыло»): крыло движется назад от корня до кончика. В ранних бесхвостых примерах, таких как самолет Dunne , 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 управляться в сваливании или рядом с ним и требуют высокой жесткости, чтобы избежать аэроупругости на высоких скоростях. Часто встречается в высокодозвуковых и ранних сверхзвуковых конструкциях, таких как Hawker Hunter .
- Стреловидность вперед : крыло наклонено вперед от корня. Преимущества аналогичны обратной стреловидности, также он позволяет избежать проблем с сваливанием и имеет меньшие потери в законцовке, что позволяет уменьшить крыло, но требует еще большей жесткости, чтобы избежать аэроупругого флаттера, как на Су-47 . В HFB 320 Hansa Jet использовалась передняя стреловидность, чтобы лонжерон крыла не проходил через кабину. Небольшие плечевые самолеты могут использовать прямую стреловидность для поддержания правильного ЦТ .
Некоторые типы изменяемой геометрии изменяют стреловидность крыла во время полета:
- Качающееся крыло : также называется «крыло переменной стреловидности». Левое и правое крылья изменяют свою стреловидность вместе, обычно назад. Встречается в нескольких типах военных самолетов, таких как General Dynamics F-111 Aardvark .
- Наклонное крыло : одиночное крыло с полным размахом поворачивается вокруг своей средней точки, так что одна сторона движется назад, а другая - вперед. Летал наисследовательском самолете NASA AD-1 .
Прямой |
Развернутый |
Прямая стрела |
Регулируемая стреловидность (поворотное крыло) |
Наклонное крыло с изменяемой геометрией |
Вариация развертки по размаху
Угол стреловидности крыла также можно изменять или изгибать по размаху:
- Серповидный : внешняя часть крыла имеет менее резкую стреловидность, чем внутренняя, для достижения наилучшего компромисса междузадержкой трансзвуковой ударной волны и управлением потоком по размаху . Используется на странице Виктора Хэндли .
- Изогнутая стрела : аэродинамически идентична составной дельте, но с задней кромкой, также загнутой внутрь. Экспериментально опробован на General Dynamics F-16XL .
- M-wing : внутренняя секция крыла движется вперед, а внешняя секция - назад. Обеспечивает большую стреловидность крыла, сводя к минимуму нежелательные эффекты аэроупругого изгиба . Периодически изучается, но никогда не используется на самолетах.
- W-крыло : перевернутое M-крыло. Предложено для Blohm & Voss P.188, но изучено даже меньше, чем M-wing, и в конце концов никогда не использовалось.
Полумесяц |
Изогнутая стрела |
М-крыло |
W-крыло |
Асимметричный
На некоторых асимметричных самолетах левая и правая стороны не являются зеркальным отображением друг друга:
- Асимметричная компоновка : у Blohm & Voss BV 141 фюзеляж и гондола экипажа были смещены с обеих сторон, чтобы обеспечить экипажу хороший обзор.
- Асимметричный размах : на нескольких итальянских истребителях, таких как Ansaldo SVA , одно крыло было немного длиннее другого, чтобы снизить крутящий момент двигателя.
- Наклонное крыло : одно крыло движется вперед, другое - назад. НАСА AD-1 имел структуру крыла полного диапазона с переменной стреловидностью.
Асимметричный | Противодействие крутящему моменту за счет асимметричного диапазона |
Наклонное крыло с изменяемой геометрией |
Хвостовые и фокальные самолеты
Классическое крыло с крыловым профилем нестабильно по тангажу и требует некоторой формы горизонтальной стабилизирующей поверхности. Кроме того, он не может обеспечить какой-либо значительный контроль по тангажу, требуя отдельной поверхности управления (руля высоты), установленной где-либо еще - обычно на горизонтальном стабилизаторе.
- Обычный : поверхность " хвостового оперения " в задней части самолета, образующая часть хвостового оперения или оперения . Это не стало конвенцией в течение нескольких лет после Райтов, и Blériot VII 1907 года стал первым успешным примером.
- Canard : поверхность "форплана" в передней части самолета. Обычное дело в первые годы, но с начала Первой мировой войны ни одна серийная модель не появлялась до Saab Viggen в 1967 году.
- Тандем : два основных крыла, одно за другим. Оба обеспечивают значительный подъем. Примером может служить Rutan Quickie . Для обеспечения продольной устойчивости крылья должны различаться по аэродинамическим характеристикам: обычно угол падения и / или выбранные крылья у двух крыльев различаются.
- Три поверхности : как обычное оперение, так и вспомогательные утки. Современные примеры включают Су-33 ,то время как примеры первоначальных включают Вуазены-Фарман I .
- Подвесное хвостовое оперение : разделено на две части, каждая половина которого установлена на короткой стреле сразу за и снаружи законцовки крыла. Он состоит из подвесных горизонтальных стабилизаторов (OHS) и может включать или не включать дополнительные вертикальные стабилизаторы (киль), смонтированные на стреле. В этом положении поверхности хвостового оперения конструктивно взаимодействуют с вихрями законцовки крыла, что значительно снижает сопротивление. Используется для масштабированных композитов SpaceShipOne .
- Бесхвостый : без отдельной поверхности ни спереди, ни сзади. Подъемная и стабилизирующая поверхности могут быть совмещены в одной плоскости, как на Short SB.4 Sherpa, у которого все части законцовки крыла выполняли роль элевонов . В качестве альтернативы профиль крыла может быть изменен для обеспечения собственной устойчивости, как на Dunne D.5 . Самолеты, имеющие хвостовое оперение, но не имеющее вертикального оперения, также называются «бесхвостыми».
Обычный хвост |
Слух |
Тандем |
Три поверхности |
Подвесной хвост |
Бесхвостый |
Двугранный и соборный
Наклон крыльев вверх или вниз по размаху от основания до кончика может помочь решить различные конструктивные проблемы, такие как устойчивость и управляемость в полете.
- Двугранный : кончики выше корня, как у Santos-Dumont 14-bis , что при взгляде спереди дает неглубокую V-образную форму. Добавляет боковую устойчивость.
- Собор или собор : кончики ниже корня, как у первого летчика Райта ; противоположность двугранной. Используется для снижения стабильности, когда некоторые другие функции приводят к слишком высокой стабильности.
Некоторые бипланы имеют разную степень двугранности / угла на разных крыльях. Сопвич верблюд имел плоскую верхнюю обойму и двугранный на нижнем крыле, в то время как Hanriot HD-1 имел двугранный на верхней поверхности крыла , но ни на нижней части .
Двугранный |
Собор |
Биплан с двугранным углом на обоих крыльях |
Биплан с двугранным углом на нижнем крыле |
В изогнутом или многогранном крыле двугранный угол меняется по размаху. (Обратите внимание, что описание «изогнутый» используется по-разному. См. Также форму стрелки « Изогнутый» в плане.)
- Крыло чайки : острый двугранный на корневой части крыла, мало или совсем отсутствует на основной части, как наистребителе PZL P.11 . Иногда используется для улучшения обзора вперед и вверх и может использоваться в качестве верхнего крыла на биплане, как на Поликарпов И-153 .
- Перевернутое крыло чайки : угловое на корневом участке, двугранное на основном участке. Противоположность крылу чайки. Может использоваться для уменьшения длины опор шасси, установленного на крыле, с одновременным приподнятым фюзеляжем, как на немецкомпикирующем бомбардировщике Junkers Ju 87 Stuka .
- Криволинейная или скошенная законцовка : концевое сечение двугранное отличается от основного крыла. Наконечники могут иметь направленный вверх двугранный угол, как у F-4 Phantom II, или направленный вниз, как на Northrop XP-56 Black Bullet .
Крыло чайки |
Перевернутое крыло чайки |
Двугранные кончики |
Наконечники кафедрального собора |
- Крыла канала включает в себя секцию крыла , образуя частичный канал вокруг или непосредственно за винтом. Летал с 1942 года только в виде прототипа, особенно на самолетах Custer Channel Wing .
Швеллерное крыло |
Крылья против тел
Некоторые конструкции не имеют четкого соединения крыла и фюзеляжа или корпуса. Это может быть потому, что один или другой из них отсутствует, или потому, что они сливаются друг с другом:
- Летающее крыло : у самолета нет отчетливого фюзеляжа или горизонтального оперения (хотя могут присутствовать плавники и гондолы, пузыри и т. Д.), Как на бомбардировщике-невидимке B-2 .
- Комбинированный корпус или комбинированный корпус крыла : плавный переход между крылом и фюзеляжем без жесткой разделительной линии. Уменьшает смачиваемую площадь, а также может уменьшить помехи между воздушным потоком над корневой частью крыла и любым прилегающим телом, в обоих случаях уменьшая сопротивление. Локхид SR-71 spyplane иллюстрирует этот подход.
- Подъемный корпус : у самолета отсутствуют идентифицируемые крылья, но он полагается на фюзеляж (обычно на высоких скоростях или больших углах атаки) для обеспечения аэродинамической подъемной силы, как на X-24 .
Летающее крыло |
Смешанное тело |
Подъемное тело |
Некоторые конструкции могут попадать в несколько категорий в зависимости от интерпретации, например, многие БЛА или дроны можно рассматривать либо как бесхвостое смешанное крыло, либо как летающее крыло с глубокой центральной хордой.
Изменяемая геометрия
С изменяемой геометрией самолет может изменить свою физическую конфигурацию во время полета.
Некоторые типы плавсредств с изменяемой геометрией переходят между конфигурациями с неподвижным крылом и вращающимся крылом. Для получения дополнительной информации об этих гибридах см. Лифт с приводом .
Изменяемая форма в плане
- Крыло изменяемой стреловидности или качающееся крыло . Левое и правое крылья изменяют свою стреловидность вместе, обычно назад. Первая успешная стреловидность крыла в полете была проведена на Bell X-5 в начале 1950-х годов. В Beech Starship только носовые части "утка" имеют переменную стреловидность.
- Наклонное крыло : одиночное крыло с полным размахом поворачивается вокруг своей средней точки, как это используется на NASA AD-1 , так что одна сторона движется назад, а другая - вперед.
- Телескопическое крыло : внешняя часть крыла телескопическая над или внутри внутренней части крыла, с изменяющимся размахом, удлинением и площадью крыла, как на планере FS-29 TF .
- Съемное крыло . В исследовании WS110A было предложено длинное крыло для дозвукового взлета и крейсерского полета, которое затем отделяло внешние панели, оставляя крыло с коротким размахом для сверхзвукового полета. (См. Также Скользящее крыло ниже.)
- Расширяющееся крыло или расширяющееся крыло : часть крыла убирается в основную конструкцию самолета для уменьшения лобового сопротивления и низковысотного упора для высокоскоростного полета и выдвигается только для взлета, крейсерского полета на малой скорости и посадки. Жерно Varivol биплан, который пролетел в 1936 году, расширил передние и задние кромки , чтобы увеличить площадь крыла.
Регулируемая стреловидность (поворотное крыло) |
Наклонное крыло с изменяемой геометрией |
Телескопическое крыло |
Расширяющееся крыло |
- Складывающееся крыло : часть крыла выдвигается для взлета и посадки и складывается для высокоскоростного полета. Внешние части крыла XB-70 Valkyrie складывались во время сверхзвукового крейсерского полета. (У многих самолетов есть крылья, которые можно сложить для хранения на земле или на борту корабля; это не складывающиеся крылья в том смысле, который здесь используется.)
Складывающееся крыло |
Переменный раздел
- Переменный угол падения : плоскость крыла может наклоняться вверх или вниз относительно фюзеляжа. Крыло Vought F-8 Crusader было повернуто, поднимая переднюю кромку при взлете для улучшения характеристик. Если на крыле установлены винтовые винты с приводом от двигателя, чтобы обеспечить вертикальный взлет иливыполнение STOVL , он попадает вкатегорию двигателей с механической подъемной силой .
- Переменный развал : секции передней и / или задней кромки всего шарнира крыла для увеличения эффективного изгиба крыла, а иногда и его площади. Это увеличивает маневренность. Ранний экземпляр был запущен на Westland N 16 в 1917 году.
- Переменная толщина : центральную часть верхнего крыла можно поднять для увеличения толщины крыла и развала при посадке и взлете и уменьшить для увеличения скорости. Чарльз Рошвиль и другие управляли экспериментальными самолетами.
Крыло с изменяемым углом падения |
Крыло с изменяемым развалом |
Аэродинамическое покрытие переменной толщины |
Полиморфизм
Полиморфное крыло имеет возможность изменить количество плоскостей в полете. Никитин-Шевченко «складные истребители» прототипы были способны трансформироваться между бипланами и монопланными конфигурациями после взлета путем складывания нижнего крыла в полость в верхней поверхности крыла.
Крыла скольжения является вариацией на полиморфные идеи, в результате чего низкорасположенного крыла моноплан был оснащен вторым съемным «скольжение» крылом над ней , чтобы помочь взлету, который затем был выброшен за борт , как только в воздухе. Идея впервые была реализована на экспериментальном Hillson Bi-mono .
Полиморфное крыло |
Скользящее крыло |
Незначительные независимые поверхности
Самолет может иметь дополнительные второстепенные аэродинамические поверхности. Некоторые из них рассматриваются как часть общей конфигурации крыла:
- Крыло : небольшой плавник на конце крыла, обычно обращенный вверх. Уменьшает размер вихрей, излучаемых законцовкой крыла, и, следовательно, лобовое сопротивление.
- Стрейк : небольшая поверхность, обычно длиннее, чем ширина, закрепленная на фюзеляже. Ремни могут быть расположены в различных положениях для улучшения аэродинамических характеристик. Расширения корней передней кромки (LERX) также иногда называют обвязками крыла.
- Подбородок : профиль с острыми краями, идущий 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), он обеспечивает дополнительную подъемную силу на высоких сверхзвуковых скоростях для минимального увеличения лобового сопротивления. Виден на Lockheed SR-71 Blackbird .
- Усы : небольшая поверхность утка с большим соотношением сторон , не имеющая подвижной поверхности управления. Обычно убирается для полета на высокой скорости. Направляет воздух вниз на основание крыла, чтобы задержать срыв. Видно на Dassault Milan .
Дополнительные второстепенные функции
Дополнительные второстепенные особенности могут быть применены к существующей аэродинамической поверхности, такой как основное крыло:
Высокий подъем
Устройства с высоким подъемом поддерживают подъемную силу на низких скоростях и задерживают срыв, чтобы обеспечить более низкие скорости взлета и посадки:
- Предкрылок и прорезь : предкрылок передней кромки - это небольшая аэродинамическая крыша, простирающаяся перед основной передней кромкой. Зазор по размаху позади него образует прорезь на передней кромке. Воздух, проходящий через прорезь, отклоняется назад предкрылком и обтекает крыло, позволяя летательному аппарату летать с более низкими скоростями воздуха без разделения потока или сваливания. Рейка может быть фиксированной или выдвижной.
- Закрылок : шарнирная аэродинамическая поверхность, обычно на задней кромке, которая поворачивается вниз для создания дополнительной подъемной силы и сопротивления. Типы включают простой, щелевой и разделенный. Некоторые, такие как закрылки Фаулера , также выдвигаются назад, чтобы увеличить площадь крыла. Лоскут Крюгер является ведущим краем устройства.
- Манжета : удлинение передней кромки, изменяющее сечение крыла, как правило, для улучшения характеристик на низких скоростях.
Управление потоком по диапазону
На стреловидном крыле воздух имеет тенденцию течь как вбок, так и назад, и уменьшение этого может повысить эффективность крыла:
- Ограждение крыла : плоская пластина, идущая вдоль хорды крыла и на небольшое расстояние по вертикали. Используется для управления потоком воздуха по размаху крыла.
- Зубчатый передний край : создает резкий разрыв воздушного потока над крылом, нарушая поток по размаху.
- Зубчатая передняя кромка : действует как клык.
Создание вихря
Вихревые устройства поддерживают воздушный поток на низких скоростях и задерживают срыв, создавая вихрь, который повторно заряжает пограничный слой рядом с крылом.
- Генератор вихрей : небольшой треугольный выступ на верхней передней поверхности крыла; обычно несколько из них расположены по размаху крыла. Генераторы вихрей создают дополнительное сопротивление на всех скоростях.
- Вортилон : плоская пластина, прикрепленная к нижней части крыла возле его внешней передней кромки, примерно параллельная нормальному воздушному потоку. На низких скоростях концевые эффекты вызывают локальный поток по размаху, который отклоняется вихрем, образуя вихрь, проходящий вверх и над крылом.
- Переднее корневое расширение (LERX) : создает сильный вихрь над крылом при больших углах атаки, но, в отличие от генераторов вихрей, он также может увеличивать подъемную силу при таких больших углах, создавая при этом минимальное сопротивление при горизонтальном полете.
Снижение сопротивления
- Противоударный корпус : обтекаемая форма гондолы, добавленная к передней или задней кромке аэродинамической поверхности, чтобы задержать наступление ударного сваливания и уменьшить сопротивление трансзвуковой волны . Иногда называют морковкой Кюхемана .
- Обтекатели различных типов, такие как блистеры, пилоны и опоры крыла, содержащие оборудование, которое не может поместиться внутри крыла, и единственная аэродинамическая цель которых - уменьшить сопротивление, создаваемое оборудованием.
- Скругление , разновидность обтекателя: небольшое изогнутое заполнение на стыке двух поверхностей, таких как крыло и фюзеляж, плавно соединяющее их вместе, чтобы уменьшить сопротивление.
Смотрите также
Примечания
использованная литература
- Кермод, AC; Механика полета , восьмое (метрическое) издание, Питман, Лондон, 1972. ISBN 0-273-31623-0
- Тейлор, Джон В. Р. Знания о полете , Universal Books, Лондон, 1990. ISBN 0-9509620-1-5 .
- «Что это такое? Характеристики самолета, которые помогают корректировщику» . Полет . 4 июня 1942 г. С. 562–564.
внешние ссылки
- Высокое крыло, низкое крыло - Летная статья о достоинствах положения крыла.