Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Крило літака



План:


Введення

Крило в авіаційної техніці - поверхня для створення підйомної сили.


1. Частини крила літака

ліва і права площині

У загальному випадку крило літака складається з центроплана частини, консолей (лівої і правої) і механізації крила. Також крило можна розділити на дві частини, ліве і праве напівкрила. Часто зустрічається термін "крила", але вони є хибними по відношенню до моноплану.


2. Принцип дії

Крило, обтічне потоком повітря, створює в ньому обурення, що призводять до відхилення повітряної маси потоку вниз. Згідно закону збереження імпульсу, це призводить до виникнення підйомної сили, спрямованої в протилежну сторону, тобто вгору. [1]

Дим показує рух повітря, обумовлене взаємодією крила з повітрям.

Одним з популярних пояснень принципу дії крила є ударна модель Ньютона: частки повітря, стикаючись з нижньою поверхнею крила, що стоїть під кутом до потоку, пружно відскакують вниз ("скіс потоку"), штовхаючи крило вгору. Дана модель враховує закон збереження імпульсу, але повністю ігнорує обтікання верхньої поверхні крила, внаслідок чого вона дає занижену величину підйомної сили.

В іншої популярної моделі виникнення підйомної сили приписується різниці тисків на верхній і нижній сторонах профілю, виникає згідно закону Бернуллі. Зазвичай розглядається крило з плоско-опуклим профілем : нижня поверхня плоска, верхня - випукла. Набігаючий потік розділяється крилом на дві частини - верхню і нижню, - при цьому верхня частина змушена проходити більш довгий шлях, ніж нижня, внаслідок опуклості крила. Виходячи з умови про нерозривність потоку, робиться висновок, що швидкість потоку зверху крила повинна бути більше, ніж знизу, що викликає різницю тисків і підйомну силу. Проте, дана модель суперечить закону збереження імпульсу, так як потік після крила вважається необуреним і невідхиленими. Крім того, ця модель не пояснює виникнення підйомної сили на подвійно-опуклих симетричних або на увігнуто-опуклих профілях, коли потоки зверху і знизу проходять однакову довжину.

Для усунення цих недоліків ідеалізації необхідно штучно вводити циркуляцію швидкості потоку, що призводить до теоремі Жуковського. Циркуляція швидкості дозволяє врахувати скіс потоку і дозволяє отримувати правильні результати при розрахунках.

Aircraft flaps.svg

Однією з головних проблем вищенаведених пояснень є те, що вони не враховують в'язкість повітря, тобто перенесення енергії і імпульсу між окремими шарами потоку (що і є причиною циркуляції). Так як це перенесення відбувається з швидкістю звуку, то при розрахунку дозвукового обтікання необхідно враховувати повне поле швидкостей потоку. Наприклад, істотний вплив на крило може надати поверхню землі, "відбиває" обурення потоку, викликані крилом і повертає частину імпульсу назад - см. екранний ефект.

Також в наведених поясненнях не розкривається детальний механізм передачі енергії від крила до потоку, тобто здійснення роботи самим крилом. Хоча верхня частина повітряного потоку дійсно має підвищену швидкість, геометрична довжина шляху не має до цього відношення - це викликано взаємодією верств нерухомого і рухомого повітря і верхньої поверхні крила. Потік повітря, наступний уздовж верхньої поверхні крила, "прилипає" до неї і намагається слідувати вздовж цієї поверхні навіть після точки перегину профілю - ефект Коанда. Завдяки поступальному руху крило здійснює роботу по розгону цієї частини потоку. Досягнувши точки відриву біля задньої кромки, повітря продовжує свій рух вниз по інерції разом з масою, відхиленої нижньою поверхнею крила, що в сумі викликає скіс потоку і виникнення реактивного імпульсу. Вертикальна частина цього імпульсу і викликає підйомну силу, що врівноважує силу тяжіння, горизонтальна ж частина врівноважується лобовим опором.

У реальності, обтікання крила є дуже складним тривимірним нелінійним і часто нестаціонарним процесом. Підйомна сила крила залежить від його площі, профілю, форми в плані, а також від кута атаки, швидкості та щільності потоку, числа Маха і від безлічі інших чинників.


3. Форма крила

Одна з основних проблем при конструюванні нових літаків - вибір оптимальної форми крила і його параметрів (геометричних, аеродинамічних, міцнісних і т. п.).

3.1. Пряме крило

Основною перевагою крила є його високий коефіцієнт підйомної сили навіть при малих кутах атаки. Це дозволяє істотно збільшити питоме навантаження на крило, а значить зменшити габарити і масу, не побоюючись значного збільшення швидкості зльоту і посадки. Даний тип крила застосовується в дозвукових і навколозвукових літаках з реактивними двигунами.

Недоліком, предопределяющим непридатність такого крила при звукових швидкостях польоту, є різке збільшення коефіцієнта лобового опору при перевищенні критичного значення числа Маха.

Приклади застосування:


3.2. Крило

Shuttle Left Wing Cutaway Diagram.jpg

Даний вид крила набув широкого поширення завдяки різним модифікаціям і конструкторським рішенням. Недоліки:

  • знижена несуча здатність крила, а також менша ефективність дії механізації;
  • збільшення поперечної статистичної стійкості в міру зростання кута стреловидности крила і кута атаки, що ускладнює отримання належного співвідношення між шляховий і поперечної стійкості літака і змушує застосовувати вертикальне оперення з великою площею поверхні, а також надавати крилу або горизонтальному оперенню негативний кут поперечного V;
  • відрив потоку повітря в кінцевих частинах крила, що призводить до погіршення поздовжньої і поперечної стійкості і керованості літака;
  • збільшення скосу потоку за крилом, що приводить до зниження ефективності горизонтального оперення;
  • зростання маси і зменшення жорсткості крила.

Для позбавлення від негативних моментів використовується крутка крила, механізація, змінний кут стреловидности вздовж розмаху, зворотне звуження крила або негативна стреловидность

Приклади застосування:


3.2.1. Крило з напливом (ожівальное)

Ожівальное крило

Варіація стреловидной крила. Маневреність обмежується насамперед статичної та динамічної міцністю конструкційних матеріалів, а також аеродинамічними характеристиками літака.

Дії крила ожівальной форми можна описати як спіральний потік вихорів, що спрацьовують з гострою передньої кромки великий стреловидности в околофюзеляжних частини крила. Вихрова плівка викликає також утворення великих областей низького тиску і збільшує енергію прикордонного шару повітря, збільшуючи тим самим коефіцієнт підйомної сили.

Приклади застосування:


3.2.2. Надкритичної крило

Цікавий приклад модифікації стреловидной крила. Використовуючи сплощені профілі з вигнутою задньою частиною дозволяє рівномірно розподілити тиск уздовж хорди профілю і тим самим призводить до зміщення центру тиску назад, а також збільшує критичне число Маха на 10-15%.

Приклади застосування: АН-225 ( Мрія) [ ].

3.3. Зворотною стреловидности

Крило зворотної стреловидности

Крило з негативною стреловидностью (тобто з скосом вперед).
Переваги:

  • дозволяє поліпшити керованість на малих швидкостях польоту;
  • підвищує аеродинамічну ефективність у всіх областях льотних режимів;
  • компоновка КОС оптимізує розподілу тиску на крило і переднє горизонтальне оперення;
  • дозволяє зменшити радіолокаційну помітність літака в передній півсфері;

Недоліки:

  • КОС особливо схильне аеродинамічній дивергенції (втрати статичної стійкості) при досягненні певних значень швидкості і кутів атаки;
  • вимагає конструкційних матеріалів і технологій, що дозволяють створити достатню жорсткість конструкції;

Приклади застосування: серійний цивільний HFB-320 Hansa Jet, експериментальний російський винищувач "Беркут".


3.4. Трикутне крило

Трикутне крило жорсткіше і легше як прямого, так і стреловидной і найчастіше використовується при швидкостях понад M = 2.

Недоліки:

  • виникнення і розвиток хвильового кризи
  • великі опору і більш різке падіння максимального аеродинамічного якості при зміні кута атаки, що ускладнює досягнення більшого стелі і радіусу дії.

Приклади застосування: МіГ-21, Mirage 2000 - (трикутне крило малої відносної товщини); Gloster Javelin, Avro Vulcan - (трикутне крило великий відносної товщини).


3.5. Трапецієвидне крило

Приклади застосування: F/A-18

4. Основні елементи механізації крила

Основні частини механізації крила



5. Історія дослідження

Перші теоретичні дослідження і важливі результати були проведені на рубежі XIX-XX століть російськими вченими Н. Жуковським, С. Чаплигиним і німецьким М. Кутта.

Серед отриманих ними результатів можна відзначити:


Примітки

  1. John S. Denker, See How It Flies, chapter 3 - www.av8n.com/how/htm/airfoils.html (Англ.)

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Осі літака
Крило
Захоплення літака Іл-76 3 серпня 1995
Крило комах
Ліве крило Золотої Орди
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru