Для чего нужен предкрылок самолета

Предкрылок

Механиза́ция крыла́ — совокупность устройств на крыле летательного аппарата, предназначенных для регулирования его несущих свойств. Механизация включает в себя закрылки, предкрылки, интерцепторы, спойлеры, флапероны, активные системы управления пограничным слоем и т. д.

Содержание

Закрылки

Закрылки — отклоняемые поверхности, симметрично расположенные на задней кромке крыла. Закрылки в убранном состоянии являются продолжением поверхности крыла, тогда как в выпущенном состоянии могут отходить от него с образованием щелей. Используются для улучшения несущей способности крыла во время взлёта, набора высоты, снижения и посадки, а также при полётe на малых скоростях.

Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна профиля и (в некоторых случаях) площадь поверхности крыла, следовательно, увеличивается и подъёмная сила. Кроме того, выпуск закрылков способствует увеличению аэродинамического сопротивления. При выпуске закрылков обычно возникает необходимость перебалансировки самолёта из-за возникновения дополнительного продольного момента, что усложняет управление самолётом. Закрылки, образующие при выпуске профилированные щели, называют щелевыми. Закрылки могут состоять из нескольких секций, образуя несколько щелей (как правило, от одной до трех). К примеру, на отечественном Ту-154М применяются двухщелевые закрылки, а на Ту-154Б — трёхщелевые. Щели способствуют перетеканию воздушного потока с нижней поверхности на верхнюю, одновременно разгоняя его. Это помогает затянуть срыв потока с закрылков и, таким образом, увеличить возможный угол их отклонения и допустимый угол атаки.

Флапероны

Флапероны, или «зависающие элероны» — элероны, которые могут выполнять также функцию закрылков при их синфазном отклонении вниз. Широко применяются в сверхлёгких самолётах [1] и радиоуправляемых авиамоделях при полётах на малых скоростях, а также на взлёте и посадке. Иногда применяется на более тяжелых самолётах (например, Су-27). Основное достоинство флаперонов — это простота реализации на базе уже имеющихся элеронов и сервоприводов.

Предкрылки

В целом, эффект предкрылков заключается в увеличении допустимого угла атаки, то есть срыв потока с верхней поверхности крыла происходит при бо́льшем угле атаки.

Помимо простых, существуют так называемые адаптивные предкрылки. Адаптивные предкрылки автоматически отклоняются для обеспечения оптимальных аэродинамических характеристик крыла в течение всего полета. Также обеспечивается управляемость по крену при больших углах атаки с помощью асинхронного управления адаптивными предкрылками.

Интерцепторы

Интерцепторы (спойлеры) — отклоняемые или выпускаемые в поток поверхности на верхней и(или) нижней поверхности крыла, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление и уменьшают(увеличивают) подъёмную силу. Поэтому интерцепторы также называют органами непосредственного управления подъёмной силой. Не следует путать интерцепторы с воздушными тормозами.

В зависимости от площади поверхности консоли, расположения её на крыле и т. д. интерцепторы делят на:

Внешние элерон-интерцепторы

Элерон-интерцепторы представляют собой дополнение к элеронам и используются в основном для управления по крену. Они отклоняются несимметрично. Например, на Ту-154 при отклонении левого элерона вверх на угол до 20°, элерон-интерцептор на этой же консоли автоматически отклоняется вверх на угол до 45°. В результате подъёмная сила на левой консоли крыла уменьшается, и самолёт кренится влево.

У некоторых самолетов, например, МиГ-23, интерцепторы (наряду с дифференциально отклоняемым стабилизатором) являются главным органом управления по крену.

Спойлеры

Спойлеры (интерцепторы) — гасители подъемной силы.

Симметричное задействование интерцепторов на обоих консолях крыла приводит к резкому уменьшению подъемной силы и торможению самолёта. После выпуска самолёт балансируется на бо’льшем угле атаки, начинает тормозиться за счет возросшего сопротивления и плавно снижаться. Возможно изменение вертикальной скорости без изменения угла тангажа.

Интерцепторы также активно используются для гашения подъемной силы после приземления или при прерванном взлёте и для увеличения сопротивления. Необходимо отметить, что они не столько гасят скорость непосредственно, сколько снижают подъёмную силу крыла, что приводит к увеличению нагрузки на колеса и улучшению сцепления колёс с поверхностью. Благодаря этому, после выпуска внутренних интерцепторов можно переходить к торможению с помощью колёс.

Источник

Принцип действия. Предкрылки. Предкрылок представляет собой небольшое крылышко, расположенное в носовой части крыла и вписанное в нерабочем положении в его обводы (рис

МЕХАНИЗАЦИЯ НОСОВОЙ ЧАСТИ КРЫЛА

Лекция 22

Предкрылки. Предкрылок представляет собой небольшое крылышко, расположенное в носовой части крыла и вписанное в нерабочем положении в его обводы (рис. 7.20).

Рис. 7.20. Схема предкрылка

При отклонении предкрылка между ним и крылом образуется профилированная щель. Воздух, проходящий через эту щель, сдувает пограничный слой с верхней поверхности крыла, затягивая срыв потока на большие углы атаки,
при этом увеличиваются критический угол атаки aкр и максимальное значение коэф­фициента подъемной силы . Кривая для крыла с предкрылком показана на рис. 7.21. Хорда предкрылка обычно составляет b_пр= (0,12. 0,15)b, а угол отклонения – d_пр = 35. 45°.

Рис. 7.21. График кривой для крыла с предкрылком:
1 – предкрылок не отклонен; 2 – предкрылок отклонен

Несмотря на то, что предкрылки имеют малую массу и дают большой прирост они все же не получили распространения в качестве единственного средства посадочной механизации крыла. Объясняется это тем, что получается на очень больших углах атаки, для обеспечения которых на посадке самолет должен был бы иметь очень высокое шасси. Большая же высота шасси затрудняет его уборку и приводит к увеличению массы.

Более широкое распространение предкрылки получили как средство, улучшающее поперечную устойчивость и управляемость самолета, а у самолета со стреловидным крылом – и продольную устойчивость при полете на больших углах атаки. В этом случае предкрылки устанавливаются на концах крыльев против элеронов. Отклонение таких концевых предкрылков на больших углах атаки затягивает срыв потока с концевых частей крыла, что обеспечивает эффективность элеронов и улучшает поперечную управляемость. При отсутствии предкрылка при полете на больших, близких к критическому, углах атаки отклонение элерона вниз привело бы к срыву потока на части крыла, где расположен элерон, и вместо требуемого увеличения подъемной силы получилось бы ее падение.

Как средство, уменьшающее посадочную скорость, предкрылки применяются в комбинации с теми типами механизации хвостовой части крыла, которые при отклонении уменьшают критический угол атаки. Чаще всего встречаются комбинация предкрылка с закрылком. При такой комбинации критический угол атаки получается обычно не меньше, а даже несколько больше критического угла немеханизированного крыла, но он оказывается приемлемым с точки зрения высоты шасси. При такой механизации обеспечивается получение более высоких значений .

Различают автоматические и управляемые предкрылки.

Автоматические предкрылки применяются как средство, улучшающее устойчивость и управляемость самолета при полете на больших углах атаки. Они располагаются на концевых участках крыла против элеронов. Отклонение такого предкрылка происходит автоматически на больших углах атаки под действием аэродинамических сил.

Рис. 7.22. Аэродинамические силы, действующие на предкрылок при различных углах атаки

Механизм навески автоматического предкрылка должен обеспечить его выдвижение, начиная с определенного угла атаки. Для этого мгновенный центр вращения механизма должен располагаться так, чтобы результирующая аэродинамических сил предкрылка начиная с этого угла атаки (угол a4 на рис. 7.22) создавала относительно мгновенного центра момент, вызывающий отклонение предкрылка.

Управляемые предкрылки выдвигаются при помощи специальных механизмов управления одновременно с отклонением закрылков.

Носовые щитки (щитки Крюгера). Носовой щиток (рис. 7.23) располагается в корневых сечениях крыла. В неотклоненном положении он образует нижнюю поверхность крыла у носка.

Рис. 7.23. Схема носового щитка

Отклонение носового щитка приводит к увеличению кривизны профиля и площади крыла в сечениях, занятых носовым щитком, благодаря чему происходит увеличение . Кривая для крыла с носовым щитком показана на рис. 7.24. Хорда носового щитка обычно составляет величину bн.щ.= (0,15. 0,2)b. Носовой щиток нашел применение на стреловидных крыльях. Применяется он обычно в комбинации с предкрылком: в корневых сечениях крыла устанавливается носовой щиток, на остальной части крыла – предкрылок. Объясняется это тем, что предкрылок обеспечивает более высокое значение aкр, чем носовой щиток. Поэтому у стреловидного крыла, у которого aкр концевых сечений меньше aкр корневых сечений, постановка в концевых сечениях предкрылка, а в корневых носового щитка обеспечивает примерно одинаковые значения aкр по всему размаху.

Рис. 7.24. График кривой для крыла с носовым щитком:
1 – щиток не отклонен; 2 – щиток отклонен

Отклоняемый носок. Отклоняемый носок представляет собой подвижную переднюю часть крыла (рис. 7.25) и применяется на крыльях малой относительной толщины, имеющих острую кромку. Острый носок приводит к раннему срыву потока.

Рис. 7.25. Схема отклоняемого носка

Наибольший эффект отклоняемый носок дает тогда, когда при увеличении угла атаки крыла он остается установленным примерно по потоку. Следовательно, угол отклонения носка должен быть связан с углом атаки крыла зависимостью dн » – a. Отклонение носка увеличивает эффективную кривизну профиля и затягивает срыв потока на большие углы атаки, что ведет к увеличению . Кривая для крыла с отклоняемым носком показана на рис. 7.26. Следовательно, отклонение носка, как и отклонение предкрылка, приводит к росту вследствие увеличения aкр. Отличие между ними состоит в том, что действие отклоненного предкрылка проявляется лишь на больших углах атаки, в то время как действие отклоненного носка проявляется на всех углах атаки, при этом в зависимости от того, как влияет изменение кривизны на величину коэффициента подъемной силы, кривая 2 смещается либо вправо, либо влево от кривой 1. Наиболее эффективен отклоняемый носок, расположенный на концах крыла и занимающий не менее половины его размаха, хорда которого составляет 10. 15 % хорды крыла.

Рис. 7.26. График кривой для крыла
с отклоняемым носком: 1 – носок не отклонен; 2 – носок отклонен

Отклоняемый носок, увеличивающий aкр, применяется обычно в комбинации с закрылком, уменьшающим aкр. Такая комбинация позволяет получить достаточно высокие значения при приемлемых значениях посадочного угла атаки.

Конструкция механизации носовой части крыла

Предкрылок. Поперечное сечение предкрылка показано на рис. 7.27. Продольный набор его состоит из одного или двух лонжеронов швеллерного или Z-образного сечений. Поперечный набор состоит из серии штампованных из листа нервюр. К каркасу крепятся наружный и внутренний листы обшивки.
У небольших по размерам предкрылков продольного набора может и не быть.

Рис. 7.27. Поперечное сечение предкрылка

Управляемый предкрылок состоит, как правило, из нескольких секций. Каждая секция навешивается на узлах, расположенных в двух сечениях. Узел навески может быть выполнен или в виде монорельса, закрепленного на предкрылке и перемещающегося по направляющим роликам, установленным на крыле (рис. 7.28), или в виде кулисного механизма (рис. 7.29).

Рис. 7.28. Схема навески предкрылка на монорельсах

Рис. 7.29. Навеска предкрылка на кулисном механизме

Механизмы навески автоматических предкрылков выполняются по схемам, обеспечивающим возможно меньшее трение.

Рис. 7.30. Схема навески предкрылка на четырехзвенном механизме

На рис. 7.30 показан четырехзвенный механизм навески предкрылка. Конструктивно такой механизм прост, размещение его даже внутри тонкого крыла не вызывает затруднений. Навеска осуществляется в двух сечениях.

Рис. 7.31. Схема навески предкрылка на качалках

С силовой точки зрения предкрылок представляет собой балку на двух опорах, нагруженную, распределенными силами. Проектировочный расчет предкрылка аналогичен расчету других средств механизации.

Носовые щитки. Принципиальная конструктивная схема носового щитка аналогична схеме простого щитка. Большой по размаху носовой щиток состоит из нескольких секций. Секция щитка может навешиваться на шомполе. Тогда конструкция его состоит из лонжерона и диафрагм, закрытых с нижней стороны обшивкой. Управление осуществляется двумя приводами, узлы крепления которых устанавливаются на лонжероне щитка. Навеска носового щитка может осуществляться и на двух кронштейнах вильчатого типа, в сечении которых устанавливаются и приводы управления. У такого щитка каркас закрывается обшивкой с обеих сторон. Проектировочный расчет носового щитка проводится так же как и проектировочный расчет простого щитка.

Отклоняемые носки. Поперечное сечение отклоняемого носка показано на рис. 7.32.

Рис. 7.32. Поперечное сечение отклоняемого носка

Продольный набор отклоняемого носка состоит из лонжерона и нескольких стрингеров, поперечный набор из штампованных из листа нервюр. Каркас закрывается обшивкой. Отклоняемый носок состоит из нескольких секций. Навеска каждой секции может осуществляться либо на шомполе, либо на двух узлах вильчатого типа. Отклонение носка осуществляется двумя приводами. Если носок навешен на двух узлах, то приводы целесообразно разместить в сечении этих узлов, так как в этом случае усилие от них будет передаваться на кронштейн крыла
и не будет нагружать сам носок. В проектировочном расчете принимают, что изгибающий момент и перерезывающая сила воспринимаются лонжероном, поэтому его ось является
и осью жесткости, относительно которой и подсчитывается крутящий момент. Крутящий момент воспринимается замкнутым контуром, образованным обшивкой и стенкой лонжерона.

Вопросы:

1. Принцип действия носовой части крыла.

2. Схема отклоняемого носка

3. Аэродинамические силы, действующие на предкрылок при различных углах атаки

4. Схема навески предкрылка на монорельсах

5. Навеска предкрылка на кулисном механизме

Источник

Предкрылки

Механиза́ция крыла́ — совокупность устройств на крыле летательного аппарата, предназначенных для регулирования его несущих свойств. Механизация включает в себя закрылки, предкрылки, интерцепторы, спойлеры, флапероны, активные системы управления пограничным слоем и т. д.

Содержание

Закрылки

Закрылки — отклоняемые поверхности, симметрично расположенные на задней кромке крыла. Закрылки в убранном состоянии являются продолжением поверхности крыла, тогда как в выпущенном состоянии могут отходить от него с образованием щелей. Используются для улучшения несущей способности крыла во время взлёта, набора высоты, снижения и посадки, а также при полётe на малых скоростях.

Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна профиля и (в некоторых случаях) площадь поверхности крыла, следовательно, увеличивается и подъёмная сила. Кроме того, выпуск закрылков способствует увеличению аэродинамического сопротивления. При выпуске закрылков обычно возникает необходимость перебалансировки самолёта из-за возникновения дополнительного продольного момента, что усложняет управление самолётом. Закрылки, образующие при выпуске профилированные щели, называют щелевыми. Закрылки могут состоять из нескольких секций, образуя несколько щелей (как правило, от одной до трех). К примеру, на отечественном Ту-154М применяются двухщелевые закрылки, а на Ту-154Б — трёхщелевые. Щели способствуют перетеканию воздушного потока с нижней поверхности на верхнюю, одновременно разгоняя его. Это помогает затянуть срыв потока с закрылков и, таким образом, увеличить возможный угол их отклонения и допустимый угол атаки.

Флапероны

Флапероны, или «зависающие элероны» — элероны, которые могут выполнять также функцию закрылков при их синфазном отклонении вниз. Широко применяются в сверхлёгких самолётах [1] и радиоуправляемых авиамоделях при полётах на малых скоростях, а также на взлёте и посадке. Иногда применяется на более тяжелых самолётах (например, Су-27). Основное достоинство флаперонов — это простота реализации на базе уже имеющихся элеронов и сервоприводов.

Предкрылки

В целом, эффект предкрылков заключается в увеличении допустимого угла атаки, то есть срыв потока с верхней поверхности крыла происходит при бо́льшем угле атаки.

Помимо простых, существуют так называемые адаптивные предкрылки. Адаптивные предкрылки автоматически отклоняются для обеспечения оптимальных аэродинамических характеристик крыла в течение всего полета. Также обеспечивается управляемость по крену при больших углах атаки с помощью асинхронного управления адаптивными предкрылками.

Интерцепторы

Интерцепторы (спойлеры) — отклоняемые или выпускаемые в поток поверхности на верхней и(или) нижней поверхности крыла, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление и уменьшают(увеличивают) подъёмную силу. Поэтому интерцепторы также называют органами непосредственного управления подъёмной силой. Не следует путать интерцепторы с воздушными тормозами.

В зависимости от площади поверхности консоли, расположения её на крыле и т. д. интерцепторы делят на:

Внешние элерон-интерцепторы

Элерон-интерцепторы представляют собой дополнение к элеронам и используются в основном для управления по крену. Они отклоняются несимметрично. Например, на Ту-154 при отклонении левого элерона вверх на угол до 20°, элерон-интерцептор на этой же консоли автоматически отклоняется вверх на угол до 45°. В результате подъёмная сила на левой консоли крыла уменьшается, и самолёт кренится влево.

У некоторых самолетов, например, МиГ-23, интерцепторы (наряду с дифференциально отклоняемым стабилизатором) являются главным органом управления по крену.

Спойлеры

Спойлеры (интерцепторы) — гасители подъемной силы.

Симметричное задействование интерцепторов на обоих консолях крыла приводит к резкому уменьшению подъемной силы и торможению самолёта. После выпуска самолёт балансируется на бо’льшем угле атаки, начинает тормозиться за счет возросшего сопротивления и плавно снижаться. Возможно изменение вертикальной скорости без изменения угла тангажа.

Интерцепторы также активно используются для гашения подъемной силы после приземления или при прерванном взлёте и для увеличения сопротивления. Необходимо отметить, что они не столько гасят скорость непосредственно, сколько снижают подъёмную силу крыла, что приводит к увеличению нагрузки на колеса и улучшению сцепления колёс с поверхностью. Благодаря этому, после выпуска внутренних интерцепторов можно переходить к торможению с помощью колёс.

Источник

Механизация крыла самолета. Описание. Фото. Видео.

Механизация крыла – перечень устройств, которые устанавливаются на крыло самолета для изменения его характеристик на протяжении разных стадий полета. Основное предназначение крыла самолета – создание подъемной силы. Этот процесс зависит от нескольких параметров – скорости движения самолета, плотности воздуха, площади крыла и его коэффициента подъемной силы.

Механизация крыла непосредственно влияет на площадь крыла и на его коэффициент подъемной силы, а также косвенно на его скорость. Коэффициент подъемной силы зависит от кривизны крыла и его толщины. Соответственно можно сделать вывод, что механизация крыла кроме площади крыла еще и увеличивает его кривизну и толщину профиля.

На самом деле не совсем так, ведь увеличение толщины профиля связано с большими технологическими сложностями, не столь эффективно и больше ведет к увеличению лобового сопротивления, потому этот пункт необходимо отбросить, соответственно механизация крыла увеличивает его площадь и кривизну. Делается это с помощью подвижных частей (плоскостей), расположенных в определенных точках крыла. По месторасположению и функциям, механизация крыла делится на закрылки, предкрылки и спойлеры (интерсепторы).

Закрылки самолета. Основные виды.

Закрылки – первая из придуманных разновидностей механизации крыла, они же и наиболее эффективны. Они широко применялись еще до Второй Мировой войны, а на ее протяжении и после их конструкция была доработана и, также, были изобретены новые виды закрылок. Основными характеристиками, которые указывают на то, что это закрылок действительно является им – его расположение и манипуляции, которые с ним происходят. Закрылки всегда находятся на задней кромке крыла и всегда опускаются вниз, и, к тому же, могут выдвигаться назад. При опускании закрылка увеличивается кривизна крыла, при его выдвижении – площадь. А раз подъемная сила крыла прямо пропорциональна его площади и коэффициенту подъемной силы, то если обе величины увеличиваются, закрылок выполняет свою функцию наиболее эффективно. По своему устройству и манипуляциям закрылки делятся на:

Каким образом функционируют все вышеперечисленные закрылки показано на схеме. Простой закрылок, как видно из схемы, просто отклоняемая вниз задняя кромка крыла. Таким образом, кривизна крыла увеличивается, однако область низкого давления над крылом уменьшается, потому простые закрылки менее эффективны, чем щитовые, верхняя кромка которых не отклоняется и область низкого давления не теряет в размерах.

Щелевой закрылок получил свое название по причине образуемой им щели после отклонения. Эта щель позволяет проходить воздушной струе к области низкого давления и направлена она таким образом, чтобы предотвращать срыв потока (процесс, во время которого величина подъемной силы резко падает), придавая ему дополнительную энергию.

Закрылок Фоулера выдвигается назад и вниз, чем увеличивает и площадь и кривизну крыла. Как правило, он сконструирован таким образом, чтобы при его выдвижении еще и создавалась щель, или две, или даже три. Соответственно он выполняет свою функцию наиболее эффективно и может давать прирост в подъемной силе до 100%.

Предкрылки. Основные функции.

Предкрылки – отклоняемые поверхности на передней кромке крыла. По своему строению и функциям они схожи с закрылками Фаулера – отклоняются вперед и вниз, увеличивая кривизну и немного площадь, образуют щель, для прохода воздушного потока к верхней кромке крыла, чем способствуют увеличению подъемной силы. Предкрылки, просто отклоняемые вниз, которые не создают щели называются отклоняемыми носками и только увеличивают кривизну крыла.

Спойлеры и их задачи.

Спойлеры. Перед рассмотрением спойлеров, следует заметить, что при создании дополнительной подъемной силы всеми вышеперечисленными устройствами создается дополнительное лобовое сопротивление, что ведет к понижению скорости. Но это происходит как следствие повышения подъемной силы, в то время как задача спойлеров – конкретно значительное повышение лобового сопротивления и прижимание самолета к земле после касания. Соответственно это единственное устройство механизации крыла, которое находится на верхней его поверхности и отклоняется вверх, чем и создается прижимная сила.

А зачем же нужно увеличивать подъемную силу? Вообще требуется не столько увеличение подъемной силы, сколько уменьшение скорости самолета, по крайней мере в гражданской авиации. А поскольку эти две величины непосредственно связаны, потому и происходит одно за счет другого.

Уменьшение скорости необходимо при взлете и посадке для обеспечения большей безопасности и уменьшения длины взлетной полосы. Кроме того, боевым самолетам довольно часто при выполнении того или иного маневра необходимо очень быстро увеличить либо уменьшить подъемную силу, для чего и служит механизация крыла.

Источник