Изогнутость крыла – что это и зачем она нужна?

В аэронавтике и аэрокосмической технике изогнутость крыла – асимметрия между двумя нагнетающими поверхностями профиля крыла, где верхняя часть крыла (или передняя часть лопасти пропеллера соответственно), как правило, является более выпуклой (положительная кривизна). Профиль крыла без изогнутости называется симметричным.

Преимущества изогнутости были открыты и впервые использованы сэром Джорджем Кейли в начале XIX века.

Обзор

Изогнутость крыла, как правило, учитывается при создании профиля крыла с целью увеличения коэффициента подъемной силы.

Это минимизирует скорость срыва самолета, использующего данный профиль крыла. Самолет с крылом с изогнутым профилем будет иметь меньшую скорость срыва по сравнению с самолетом со схожей удельной нагрузкой на крыло и крыльями с симметричным профилем.

Авиаконструктор также может уменьшить кривизну внешней секции крыла для увеличения критического угла атаки (угол установки крыла) на краях крыльев. Когда крыло приближается к срыву потока, она обеспечивает то, что основа крыла приблизится к срыву потока быстрее, чем край, придав самолету сопротивление к штопору и сохраняя эффективность элеронов при приближении к срыву потока.

Некоторые из последних концептов используют отрицательную кривизну. Один из них – сверхкритический профиль. Он используется при полетах на скоростях, близких к сверхзвуковым, и вырабатывает лучшее аэродинамическое качество при этих скоростях по сравнению с традиционными профилями.

Сверхкритические профили используют расплющенную верхнюю часть крыла, сильно изогнутый (искривленный) кормовой отсек, и больший радиус входной кромки пера по сравнению с традиционными формами профилей. Эти перемены задерживают ударное волновое сопротивление.

Пример

Вообще говоря, изогнутость профиля крыла часто считается положительной, в случае, как правило, если его верхняя часть (или передняя часть лопасти турбины или пропеллера) – более выпуклая. Но изогнутость крыла – сложное свойство, которое более полно можно охарактеризовать линией кривизны, кривая Z(x), расположенная между верхней и нижней частями, и функция толщины T(x), описывающее толщину профиля крыла в любой заданной точке.

Следовательно, верхние и нижние части можно описать так:

Z верхней части (x) = Z(x) + 1/2T(x)

Z нижней части (x) = Z(x) – 1/2T(x)

Пример – профиль крыла с согнутой линией кривизны

Профиль крыла, где линия изогнутости искривляется почти до задней кромки, называется профилем с согнутой линией кривизны.

Такой профиль крыла полезен в определенных ситуациях, как, например, самолет типа «летающее крыло», так как момент возле аэродинамического фокуса профиля крыла может равняться 0. Линия кривизны для такого профиля крыла можно определить следующим образом (стоит отметить, что линии над переменными показывают, что их можно обезразмерены при делении посредством хорды):

Z(x) = a [(b-1)*x3 – bx2 + x]

Распределение плотности было применено для профилей крыла в НАСА с относительной толщиной крыла в 12 %. Уравнение для распределения плотности выглядит так:

T(x) = t/0.2 (0.2969x – 0.1260x – 0.3516×2 + 0.2843×3 – 0.1015×4).

Здесь t – относительная толщина крыла.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *