Механизация на крилото

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
1 — аеродинамични крилца
2елерон
3 — високоскоростен елерон
4 — обтекатели на задвижването на задкрилките.
5 — предкрилки на Крюгер
6 — предкрилки
7, 8 — задкрилки
9 — интерцептор
10 — спойлер

Механизацията на самолетното крило е съвкупност от устройства, които имат предназначението да променят характера на аеродинамичните сили и моменти, като се осъществяват различни режими на полет на летателните апарати. Това се реализира с редица технически решения от конструктивен и аеродинамичен характер.[1] Посредством допълнителните подвижни средства към самолетното крило се подобрява управляемостта на летателния апарат, неговата маневреност и висока устойчивост особено при режимите излитане и кацане при неманеврените самолети.

Механизацията на крилото в съвременните бойни самолети е съчетание от ефективни форми на въздействие върху обтичането, което позволява многократно да се променят аеродинамичните характеристики. С това се реализира много широк диапазон на промяна на аеродинамиката на летателния апарат, с което се променят значително скоростните характеристики, но при условията на надеждно управление и устойчивост на полета във всички режими на експлоатация.

Схеми за действие на устройствата за механизация на крилото

Физическо обяснение[редактиране | edit source]

Използването на устройствата за механизация се базира на теоретичните постановки за създаването на подемната сила, защото тя е основната предпоставка за реализиране на един полет. Уравнението за подемната сила изразява важни зависимости между основните фактори, които я създават както от конструкцията на летателния апарат, така и от въздушната среда и условията при които се провежда полета: [2]

Y = \tfrac12 \rho V^2 S C_Y,

където:

  • Y е размера на подемната сила измерена в kg;
  • \rho е плътността на въздуха, в kg/m3, \rho=1.225 kg/m3 при 15 0C;
  • V е скоростта на летателния апарат по отношение на въздушната среда;
  • S е повърхността на крилото измерена в m2;
  • C_Y коефициент на подемната сила, който се определя от ъгъла на атака на крилото, както и зависи от числото на Мах (Ma), и Рейнолдовото число (Re).

Вижда се, че увеличаването на площта на крилото (S) и коефициента на подемната сила ( C_Y), позволяват създаването на подемна сила при по-ниска скорост (V). Със задействането на подвижните устройства от механизацията на крилото се използват точно тези зависимости - като увеличават общата повърхност на крилото и променят неговия аеродинамичен профил се получава по-висока стойност на подемната сила при по-ниска въздушна скорост. Със задействането на елементи от механизацията на крилото се увеличава челното съпротивление на летателния апарат и се намалява скоростта му. Това е нежелан ефект при нормален полет когато зависимостта между скорост и челно съпротивление е компромис, който авиоконструкторите се стремят да доведат до минимум. При приземяване увеличаването на челното съпротивление от устройствата за механизация води до желано намаляване скоростта на апарата, като в същото време е възможно да се лети устойчиво с ъгъл на атака близък до критичния. Така се създава необходимата подемна сила за поддържане на самолета във въздуха с възможност за плавно изпълнение на отделните фази на полета при приземяване. Може да се обобщи, че по време на полет управлението на подемната сила и съпротивлението на крилото се осъществява от системата от устройства с общото название механизация на крилото.[3]

Със различна степен на задействане, механизацията на крилото се използва и за намаляване на разбега при излитане, чрез възможността за създаване на подемна сила при по-ниска скорост, както и за намаляване на пробега при кацане чрез действието на системата като въздушни спирачки чрез промяната на аеродинамичната форма.

Аеродинамични крилца[редактиране | edit source]

Схема за големината на вихри при крило (в ляво) и на вихри при крило с използването на аеродинамични крилца (в дясно)
Следи от вихри на F/A-18 Hornet при динамичен режим на полет

Аеродинамичните крилца са неуправляеми неподвижно поставени плоскости под ъгъл в края на крилата. Популярното наименование на крилцата в Англия, САЩ и Русия са съответно на английски: Winglet и на руски: Законцовка или Винглет. Крилцата са предназначени да подобряват ефективността на неподвижните крила на въздухоплавателните средства. Предназначението им е да ограничават вихрите на въздушния поток в края на крилото, особено на самолетите със стреловидно крило, като с това се намалява съпротивлението при полет. Тези специални технически решения са с различна форма и едните в българската литература се наричат шайби или крайни шайби. Другото решение е в края на крилото да се поставят крилца под ъгъл спрямо крилото и с еднакъв аеродинамичен профил. Освен с функциите на шайбите свързани с обтичането на крилото, последните създават и подемна сила, и са наричани аеродинамични крилца или крайни крилца. Вграждането в конструкцията на крилото на аеродинамични крилца повишава аеродинамичните характеристики като се увеличава подемната сила на крилото, без съществено да се увеличава неговата разпереност и тегло. С това техническо решение се подобрява и безопасността на полетите, чрез създаване на ламинарен въздушен поток на обтичане на горната повърхност на крилото и близо до неговия край, и се създават условия за устойчив полет при различни режими.

Увеличаване на коефициента на подемна сила[редактиране | edit source]

Използват се:

  • клапи, които в зависимост от конструктивните решения са прости, предвижни и сложни.
  • задкрилки - които в зависимост от конструкцията са прости, предвижни и многозвенни. Използват се струйни и реактивни задкрилки.

Увеличаване на критичния ъгъл на атака[редактиране | edit source]

Стойността на критичния ъгъл на атака се увеличава чрез промяна на профила на крилото чрез:

  • Предкрилки. Това са повърхности разположени в предния атакуващ ръб на крилото. Това са подвижни повърхности напред и надолу от атакуващия ръб, които променят профила на крилото, като го правят значително по-изпъкнал (по-дебел). При отклонението се образува процеп, от което се получава сложно преразпределяне на насрещния въздушен поток при обтичане на крилото. При ползването на предкрилките особено важен е ефектът от възможността за увеличаването на допустимия ъгъл на атака. Действието им в резултат от наличния процеп, позволява сривът на въздушния поток от горната повърхност на крилото да настъпи при по-голям ъгъл на атака. Увеличаването изпъкналостта на профила позволява увеличаването на подемната сила при по-ниски въздушни скорости.
Обикновено предкрилките се задействат от пилота едновременно със задкрилките. При тежките неманеврени самолети предкрилките може да се задействат и независимо като една стъпкa от включването на другите елементи от механизацията на крилото.
Използват се и по-сложни системи за задвижване на предкрилките. Така наречените адаптивни предкрилки без намесата на пилота се отклоняват автоматически, с което се обезпечават оптимални аеродинамически характеристики на крилото по време на целия полет. Адаптивните предкрилки посредством асинхронно управление позволяват добра управляемост при крен на самолета при високи ъгли на атака.
  • Отклоняеми носове. Това са предкрилки, при които преместването напред не образува процеп. Профилът на крилото се променя, и с това се променя неговата аеродинамическа характеристика.
  • Крюгер предкрилки (Krueger flaps) са предкрилки монтирани на атакуващия ръб на крилото близо до фюзелажа на самолета в зоната на центроплана, където крилото има най-дебел профил. Предкрилката е свързана шарнирно към атакуващия ръб на крилото, като основната и част е разположена в долната част на крилния профил. Действието на предкрилката е различно - горния край не се измества, с което горната повърхност не се променя, а долния край се завърта напред. Аеродинамичният ефект на Крюгер при полет се получава от промяната на профила на крилото.

Промяна на аеродинамичното качество[редактиране | edit source]

Увеличаването или намаляването на аеродинамичното качество, особено при маневрените самолети и при тежките скоростни самолети на гражданската авиация, се осъществява посредством управлението по директен или косвен начин на граничния въздушен слой. Това се реализира чрез издухване или изсмукване на въздушния слой в областите на надебеляването и откъсването му от повърхността на крилото. Технически началото на откъсването на въздушния поток от повърхността на крилото чрез система УСГ или откъсването му да се предизвиква с вградени елементи интерцептори и спойлери. Използваните конструктивни елементи за дебелината на граничния слой и началото на откъсването му се регулира чрез следните управляеми елементи:

  • интерцептори
  • спойлери
  • сплайни
  • турболизатори
  • срезове

Разпределението на натоварването[редактиране | edit source]

Крило на Ту-134 с аеродинамични гребени и други елементи от механизацията на крилото

Натоварването на крилото по неговата разпереност може да се променя чрез изменение на стреловидността и адаптивност на формата на профилите и се регулира чрез аеродинамични гребени. Това са геометрични или вихрови прегради, които генерират вихри и които възпрепятстват тангенциалното движение на обтичащите въздушни потоци.

Източници[редактиране | edit source]

  1. Маджаров, Борис. Аеродинамика на летателните апарати. Кратък курс, Катедра „Въздушен транспорт”, Технически университет-София, Издателство „Мадара-Принт” АД, София, 2000, с. 8, с. 147-148
  2. Clancy, L.J.,Aerodinamics, Section 4.15
  3. Илиев, Валентин. Летателни апарати. Конструкция и якост, Катедра „Въздушен транспорт“, Технически университет-София, София, 2002, с. 167-169, ISBN 954-9518-17-5