Для чего нужны закрылки
Как летает самолет
Самолет может подняться в воздух, в том случае, если подъемная сила, возникающая при обтекании крыла воздухом превысит силу тяжести.
Для того, чтобы поднять самолет в воздух и получить требуемую подъемную силу, необходимо обеспечить обтекание крыла потоком воздуха, значит самолету для полета необходима скорость.
Самолет разбегается по взлетной полосе и, когда величина подъемной силы будет выше силы тяжести отрывается от земли. Попробуем разобраться, как возникает подъемная сила?
Аэродинамическая сила
При обтекании потокам воздуха пластины, расположенной параллельно линиям тока из-за разности давлений и сил трения, возникает аэродинамическая сила. В данном случае обтекание пластины потоком воздуха симметричное.
Несимметричным оно станет в том случае, если пластину наклонить, возникающая аэродинамическая сила будет направлена под углом к потоку. Угол наклона пластины называют углом атаки.
Разложим аэродинамическую силу на две составляющие:
При увеличении аэродинамической силы будут возрастать как вертикальная, так и горизонтальная составляющая.
Подъемная сила позволяет поднять самолет, а сила лобового сопротивления действует против направления его движения, то есть тормозит его.
Возникновение подъемной силы на крыле самолета
Наиболее благоприятным будет вариант, при котором, при малой силе сопротивления подъемная сила будет большой. Это позволит снизить потребную мощность двигателей, и расход топлива. Для этого создаются крылья несимметричного профиля.
Подъемная сила возникает при несимметричном обтекании профиля крыла потоком воздуха.
Струйки потока обтекают крыло сверху и снизу по разному.
При обтекании верхней выпуклой поверхности крыла из-за инертности струйки воздуха сжимаются, и в соответствии с уравнением неразрывности, скорость движения частиц воздуха.
В результате разницы давлений под крылом и над крылом возникает подъемная сила. Когда подъемная сила будет больше силы тяжести самолет взлетает.
Механизация крыла
Увеличение подъемной силы связано и с увеличением силы лобового сопротивления. Чем выше скорость самолета, тем сильнее сила лобового сопротивления будет тормозить его. Поэтому для полета на больших скоростях необходимо крыло, не вызывающее значительное лобовое сопротивление, подъемная сила у такого него также будет невелика, но когда самолет набрал высоту большая подъемная сила и не нужна.
Для полета на малых скоростях необходимо такое крыло, которое обеспечит максимальную подъемную силу, сила лобового сопротивления такого крыла выше, но на малых скоростях это не так критично.
Получается, что для того, чтобы взлетать на малой скорости, а проводить полет на большой скорости, самолету нужны крылья с разным профилем, или, как минимум, крыло с разными характеристиками. Получить необходимые характеристики на разных этапах полета помогают элементы механизации крыла:
Закрылок
Отклоняемый элемент механизации, расположенный на задней кромке крыла называют закрылком.
Выпуск закрылков позволяет значительно увеличить подъемную силу,при этом возрастает и сила лобового сопротивления.
Закрылки позволяют самолету взлететь на меньшей скорости, и совершать полет на малых скоростях.
Для набора скорости в полете сопротивление необходимо уменьшить, поэтому сначала угол наклона закрылков уменьшается, а затем они и вовсе убираются. В убранном закрылок составляет часть профиля крыла.
В режиме посадки, возрастающее сопротивление при выпуске закрылков позволяет снизить скорость самолета, а возросшая подъемная сила обеспечивает устойчивый полет при снижении скорости.
Предкрылок
Элемент механизации крыла, расположенный на его передней кромке, предназначенный для управления пограничным слоем называют предкрылком. Различают фиксированные предкрылки, жестко связанные с крылом и автоматические предкрылки, которые могут быть прижаты к крылу или выдвинуты в зависимости от угла атаки.
Щиток
Наклон щитка позволяет увеличить подъемную силу. Возрастающее сопротивление позволяет снизить пробег при посадке самолета.
Элементы управления
Вертикальное оперение позволяет обеспечить балансировку, устойчивость и управляемость самолета.
Оперение самолета составляют из неподвижные и подвижные элементы:
Действие рулей основано на изменении аэродинамической силы, при изменении угла наклона по отношению к направлению движения потока воздуха. При изменении угла наклона возникает аэродинамической силы, которая, благодаря плечу относительно центра тяжести самолета, создает вращающий момент.
Руль высоты
При перемещении руля высоты в противоположном направлении, нос самолета опускается вниз, угол тангажа становится отрицательным, самолет пикирует.
Руль направления
При изменении положения руля направления, за счет возникающей аэродинамической силы, появляется момент, поворачивающий самолет относительно нормальной оси. С помощью руля направления можно изменяется угол рысканья самолета.
Руль направления чаще всего используется для корректировки курса самолета при разбеге или пробеге при посадке.
Элероны
Вид криволинейного полета, служащий для изменения направления называют виражом. Для осуществления виража самолет необходимо изменить угол крена, сделать это позволяют элероны.
Элемент управления самолета, расположенный на задней кромке крыла называют элероном.
При крене самолета, из-за изменения режима обтекания крыла, создается центростремительная сила и самолет начинает двигаться по кривой, но демпфирующий момент вертикального оперения противодействует развороту. Для выполнения виража необходимо не только накренить самолет, но и отклонить руль направления в сторону виража, увечить тягу двигателя.
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.
Закрылки самолета
Механизация крыла каждого самолета состоит из целого набора движимых элементов, которые позволяют осуществлять регулировку и контроль полета аппарата. Полный набор элементов крыла состоит из закрылок, интерцепторов, предкрылок, спойлеров и флаперонов.
Закрылки – это профильные отклоняемые поверхности, которые расположены симметрично к задней кромке каждого крыла. При убранном состоянии они выступают в качестве продолжения крыла. В выпущенном состоянии они отходят от основной части крыла с образованием щели.
Они значительно улучшают несущие характеристики крыла при отрыве от взлетной полосы, а также при наборе высоты лайнера и его посадке. Обеспечивают отличный подъем и ведение машины на достаточно малых скоростях полета. За всю историю авиастроения было разработано и воплощено в реальность много моделей и модификаций данной детали.
Закрылки являются неотъемлемой составляющей крыла. При их выпуске значительно увеличивается кривизна профиля крыла. Соответственно, возрастают несущие способности крыльев самолета. Данная способность позволяет перемещаться летательным аппаратам на небольших скоростях без сваливания. Работа закрылок позволяет существенно снизить скорость посадки и взлета без опасности для самолета.
За счет выпуска закрылок увеличиваются показатели аэродинамического сопротивления. Это очень удобно при посадке, поскольку они делают большее лобовое сопротивление, которое позволяет снизить скорость полета. При взлете такое сопротивление немного неуместно и отнимает часть тяги двигателей. Соответственно, при посадке закрылки выпускают полностью, а при взлете на небольшой угол, чтобы облегчить работу силовой установки.
Из-за дополнительного продольного момента полета возникает перебалансировка. Это, конечно же, усложняет работу пилотов по управлению и удержанию нормального положения летательного аппарата. В современной авиации большинство самолетов оснащены щелевым типом закрылок, которые могут состоять из нескольких секций, соответственно, они образуют несколько щелей. Наличие щелей между секциями закрылок способствует перетеканию воздуха с высоким давлением на верхней части крыла в область низкого давления под крылом.
Строение закрылок обеспечивает поток струи воздуха по касательной относительно верхней части поверхности. Сечение щели имеет сужение к краям, это позволяет увеличить скорость прохождения потока. Пройдя щели закрылок, струя с высокими показателями энергии взаимодействует со слоем воздуха под крылом, при этом исключается возникновение завихрений. Работа закрылок может осуществляться по команде пилота или в автоматическом режиме. Уборка и выдвижение элементов происходят за счет электро-, пневмо- или гидроприводов. Первый самолет в нашей стране, на котором были установлены закрылки, изготовили еще в 20-х годах прошлого века, это был аппарат типа Р-5. Более массово данные элементы крыла начали использовать с 30-х годов, а именно с появлением машин с корпусом моноплана.
Основные типы закрылков
Поворотный или простой закрылок. Наиболее элементарный по своей конструкции, он позволяет увеличить силу подъема аппарата за счет изменения кривизны крыльевого профиля. Данная конструкция позволяет увеличить давление воздуха снизу крыла. Конечно же, данный тип значительно уступает по эффективности щитовому.
Щитовой тип закрылок. Они могут быть выдвижными или простыми. Что касается простых закрылок, то они представлены управляемой поверхностью, которая находится в убранном положении, при этом они плотно прилегают к нижней части крыла. Отклоняясь, они создают сверху крыла зону разреженного давления. Соответственно, верхний пограничный слой перетекает вниз. Снизу увеличиваются показатели давления, что и создает дополнительную подъемную силу. Все это способствует отрыву и набору высоты на значительно меньших скоростях. Говоря о выдвижных щитовых закрылках, стоит отметить, что, кроме отклонения, они имеют возможность выдвигаться назад. Это в свою очередь повышает их эффективность. Данная конструкция позволяет повысить силу подъема на 60%. Их используют и в настоящее время на легких самолетах.
Щелевой тип закрылок. Они получили свое название за счет образования щели при их отклонении. Через нее проходит поток воздуха, который направлен с большой силой в зону низкого давления, образованную под крылом самолета. При этом направление потока отлично продумано и не допускает срыв потока. Образованная закрылком щель имеет сужение к краю, что позволяет проходящему потоку получить максимальную энергию. На современных самолетах устанавливаются щелевые закрылки, состоящие из нескольких секций, которые могут образовывать от одной и до трех щелей. Используя такие закрылки, самолет получает подъемную силу до 90%.
Закрылок Флауреа имеет выдвижную конструкцию. Отличием является возможность выдвижения не только назад, но и вниз. Это значительно увеличивает общую кривизну профиля крыла аппарата. Эго выдвижение способно создавать до трех щелей. Прирост подъемной силы доходит до 100%.
Закрылок Юнкерса. Изготовлен по типу щелевых закрылок, только верхняя их часть выполняет функцию элерона. Это позволяет лучше осуществлять управление креном самолета. Внутренние две части конструкции выполняют работу закрылок. Такая конструкция была использована в штурмовом самолете типа Ju 87.
Закрылок конструкции Юнгмана. Данная конструкции была впервые установлена на палубном истребителе британского производства типа Firefly. За счет увеличения площади крыла и подъемной силы их планировали использовать на всех этапах полета.
Закрылок Гоуджа. Основной задачей конструкции было снижение скорости при заходе на посадку. Кроме изменения кривизны, они также увеличивали площадь самого крыла. Такая схема позволила сократить скорость отрыва при взлете. Изобретателем этой схемы является английский конструктор А. Гоудж, который упорно работал над схемами аэродинамики. Ими был оснащен в 1936 году самолет Short Stirling.
Закрылок сдувного типа. Данная конструкция имела систему качественного управления верхним пограничным слоем. Сдув позволял значительно улучшить характеристики аппарата при посадке. Такая конструкция позволяла качественно обеспечить общее обтекание крыльев. Известно, что пограничный слой возникает за счет возникновения вязкого трения потока воздуха о поверхности самолета, при этом скорость потока возле обшивки равна нулю. Именно за счет системы воздействия на этот слой можно не допустить срыв потока.
Закрылок реактивного типа. Он обеспечивает мощный поток воздуха в плоскости крыла, который вытекает с нижней поверхности. Это изменяет обтекаемость и повышает подъемную силу аппарата. При увеличении силы подъема требуется более мощный поток воздуха. Стоит отметить, что эффективность такой конструкции значительно снижается при уменьшении общего удлинения крыла. Возле земли такие закрылки не оправдывают расчеты конструкторов. В силу этого они не имеют широкого применения в авиастроении.
Стационарный закрылок Герни представлен перпендикулярной плоскостью, которая установлена в конце крыльев.
Закрылок Коандэ имеет постоянную кривизну поверхности. Он рассчитан на так называемый эффект Коандэ – когда струя прилипает к поверхности крыла, на которую действует выдув.
Конструкторы всего мира и на сегодняшний день плодотворно работают над повышением аэродинамических свойств летательных аппаратов.
Как устроен самолет названия частей самолета
Механизация крыла
Основные части механизации крыла
Основная статья: Механизация крыла
Складывающееся крыло
К конструкции со складывающимся крылом прибегают в том случае, когда хотят уменьшить габариты при стоянке воздушного судна. Наиболее часто такое применение встречается в палубной авиации (Су-33, Як-38, F-18, Bell V-22 Osprey), но и рассматривается иногда для пассажирских ВС (КР-860).
Предназначение механизации
Применяя такие крылья, удалось достичь сильного увеличения значения подъемной силы аппарата. Значительное увеличение этого показателя привело к тому, что сильно уменьшился пробег самолета при посадке по полосе, а также уменьшилась скорость, с которой он приземляется или взлетает. Назначение механизации крыла также в том, что она улучшила устойчивость и повысила управляемость такой большой авиамашины, как самолет. Это особенно стало заметно, когда летательный аппарат набирает высокий угол атаки. К тому же стоит сказать, что существенное снижение скорости посадки и взлета не только увеличило безопасность выполнения этих операций, но и позволило сократить затраты на строительство взлетных полос, так как появилась возможность их сокращения по длине.
Механизмы передней кромки крыла
В качестве механизмов передней кромки крыла используются предкрылки и отклоняемые носки крыла.
Предкрылки наиболее сложные по конструкции устройства. Они представляют собой выдвижные механизмы аэродинамического профиля, установленные в передней части крыла. Их назначение улучшать летные возможности самолета на малых скоростях. При взлете их применение увеличивает угол набора высоты, что увеличивает крутизну взлета самолета и его быстрый выход на заданную высоту полета.
Обычный щелевой предкрылок в выпущенном состоянии
После выдвижения предкрылков вперед и вниз, образуется зазор, который, как и в случае с закрылками, открывает проход для набегающего потока воздуха с нижней кромки крыла к верхней его поверхности, что предотвращает срыв потока и повышает устойчивость полета самолета. Конструкция механизмов предкрылков обладает большой массой.
К основным недостаткам предкрылков следует отнести то, что в полете их деформация отличается от деформации основного крыла, что ухудшает аэродинамическое качество крыла в целом.
К разновидностям предкрылков относятся Щитки Крюгера, выполненные в виде отклоняющихся вперед и вниз плоскостей. Их применяют вместе с предкрылками на стреловидных крыльях. Они могут использоваться только до определенного угла подъема самолета. При его превышении происходит потеря управляемости.
Отклоняемые носки крыла. Применяются на самолетах с тонким крылом, где невозможно разместить механизмы предкрылков. Назначение их такое же, как и предыдущих механизмов – понизить вероятность потери управления при малых скоростях полета самолета и увеличить подъемную силу крыла.
К средствам механизации относятся также устройства, уменьшающие подъемную силу (тормозные щитки) и интерцепторы. Конструктивно они представляют собой профилированные плоскости. Располагаются в верхней части крыла перед закрылками. Если самолету нужно снизить скорость, они поднимаются вверх, и создают дополнительное сопротивление.
В убранном положении они спрятаны в крыло. Тормозные щитки отклоняются вверх синхронно, а интерцепторы используются в качестве органов управления креном самолета, поэтому они отклоняются только с той стороны крыла, в сторону которой направлен крен. Для повышения управляемости интерцепторы располагаются как можно дальше от оси самолета.
Механизация Боинг-747. Трехщелевые закрылки Фаулера, предкрылки Крюгера (ближе к фюзеляжу), обычные предкрылки (дальше).
Механизация крыла самолета
Крыло самолета — сложная инженерная конструкция, состоящая из множества деталей. Для создания силы, способной поднять самолет в воздух, крылу придается аэродинамическая форма.
В разрезе классическое крыло напоминает вытянутую каплю с плоской нижней частью. Благодаря такой форме, набегающий во время полета аэроплана воздушный поток, сжимается в нижней поверхности крыла, а в верхней образуется разреженное пространство. Сформировавшиеся при этом силы начинают толкать крыло в сторону разреженного пространства, то есть вверх. Таким образом, создается подъемная сила.
Но эти условия полета формируются только при достаточной скорости. Поэтому все самолеты (кроме самолетов с вертикальным взлетом) сначала разгоняются. Им нужно набрать определенную скорость, чтобы оторваться от взлетной полосы и начать набор высоты. Это так называемая скорость отрыва. Она для каждого самолета своя, и даже для одного и того же самолета, но с разной взлетной массой, она тоже будет отличаться. И только после набора этой скорости, крыло начинает поддерживать самолет и не дает ему упасть.
На этапе разгона и набора высоты, для создания большей силы подъема, крыло должно иметь, как можно большую площадь.
Также большая площадь необходима для снижения и посадки аэроплана. Однако в прямолинейном полете, желательно чтобы площадь крыла была как можно меньше с целью создания наименьшего сопротивления. Все эти противоречивые требования «уживаются» в конструкции крыла при помощи специальных механических устройств.
Механизация крыла самолета подразделяется на механические устройства, расположенные на задней и передней кромках крыла.
Основное предназначение этих устройств – управление подъемной силой и сопротивлением самолета, преимущественно когда самолет взлетает или садится. Средства механизации крыла должны отвечать довольно жестким требованиям, и, в первую очередь, к ним относятся слаженность действия механизмов и безотказность их работы. Механизация крыла самолета конструкция и назначение отдельных его составляющих частей представлены ниже.
Механизация крыла на примере Боинг-737
Элероны и интерцепторы
Кроме тех элементов, что уже были описаны, есть еще те, которые можно отнести к второстепенным. Система механизации крыла включает в себя такие второстепенные детали, как элероны. Работа этих деталей осуществляется дифференциально. Чаще всего используется конструкция такая, что на одном крыле элероны направлены вверх, а на втором они направлены вниз. Кроме них есть еще и такие элементы, как флапероны. По своим характеристикам они схожи с закрылками, отклоняться эти детали могут не только в разные стороны, но и в одну и ту же.
Дополнительными элементами являются также интерцепторы. Эта деталь является плоской и располагается на поверхности крыла. Отклонение, или скорее подъем, интерцептора осуществляется прямо в поток. Из-за этого происходит увеличение торможения потока, в силу этого увеличивается давление на верхней поверхности. Это приводит к тому, что уменьшается подъемная сила именно данного крыла. Эти элементы крыла иногда еще называют органами для управления подъемной силой самолета.
Стоит сказать о том, что это довольно краткая характеристика всех элементов конструкции механизации крыла самолета. В действительности там используется намного больше разнообразных мелких деталей, элементов, которые позволяют пилотам полностью контролировать процесс посадки, взлета, самого полета и т. д.
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.
Механизмы задней кромки крыла
при взлете и посадке самолета, для увеличения площади крыла и изменения его аэродинамических характеристик, применяются щитки и закрылки.
Они представляют собой выдвижные или поворотные плоскости. Обыкновенные щитки просто отклоняются вниз при помощи поворотного механизма. Выдвижные щитки, вначале выдвигаются назад за плоскость крыла, а затем наклоняются вниз. Закрылки подразделяются на обыкновенные и щелевые.
Обыкновенные закрылки тоже просто отклоняются вниз. Обыкновенные щитки и закрылки при отклонениях не имеют зазора между крылом. Щелевые закрылки в рабочем положении образуют зазор между своим корпусом и крылом. За счет этого зазора, области низкого и высокого давления в верхней и нижней поверхности крыла сообщаются между собой. Это способствует равномерному обтеканию крыла воздухом, предотвращает срывы потока и падение подъемной силы.
Выпущенные закрылки (Фаулера) самолета ТУ-154
Щелевые закрылки, так же как и крыло подвергаются скоростному напору воздуха и поэтому имеют аэродинамический профиль.
Они подразделяются на однощелевые и многощелевые. Однощелевые закрылки представляют собой простую однопрофильную конструкцию и просто отклоняются вниз, или выдвигаются назад из крыла, а затем отклоняются вниз.
Многощелевые закрылки имеют сложную многоступенчатую многопрофильную (до 3-х профилей) конструкцию с механизмом выдвижения из крыла. Каждый профиль многоступенчатой конструкции отклоняется на свой угол. При опускании закрылков и щитков изменяется аэродинамика крыла, а при их выдвижении увеличивается его площадь. Все эти действия способствуют увеличению подъемной силы крыла.
Простой (поворотный) закрылок
Тема 1.4. Силовая установка самолета Общая характеристика воздушных винтов
Силовая установка
предназначена
для создания
силы тяги, необходимой для преодоления
лобового сопротивления и обеспечения
поступательного движения ЛА.
Сила тяги создается
установкой, состоящей из двигателя,
движителя (воздушного винта) и систем.
Воздушный
винт, применяемый на самолетах для
создания силы тяги, называется гребным
винтом, в отличие от несущего
винта,
применяемого на вертолетах.
Воздушные винты
используются не только на летательных
аппаратах, но и на глиссерах, аэросанях,
аппаратах на воздушной подушке.
Идея
применения воздушного винта на летательном
аппарате возникла давно. Еще в XV
веке Леонардо да Винчи создал проект
летательного аппарата с несущим винтом,
который приводился в действие
мускульной силой человека.
В
1754г. М.В. Ломоносовым была построена
модель вертолета, названная им
«аэродинамической машинкой», на которой
использовались так называемые соосные
винты, приводимые в действие часовой
пружиной. Теория воздушного винта
разработана Н. Е. Жуковским и его
учениками.
В настоящее время
воздушные винты на многих самолетах
заменены реактивными двигателями,
создающими тягу непосредственно,
без помощи винта. Однако для полетов на
дозвуковых скоростях воздушные
винты, работающие от поршневых и
газотурбинных двигателей, продолжают
широко применяться.
Воздушный винт
– лопастный агрегат, вращаемый валом
двигателя, создающий тягу в воздухе,
необходимую для движения самолета.
Воздушный винт преобразует крутящий
момент на валу двигателя в
аэродинамическую силу тяги.
по числу
лопастей:
на
двух-, трех-, четырех- и многолопастные;
по материалу
изготовления:
надеревянные,
металлические;
по направлению
вращения:
левого и правого вращения;
по расположению
относительно двигателя:
натянущие
и толкающие;
по форме
лопастей:
на обычные, саблевидные, веслообразные;
по типам:
на фиксированные,
неизменяемого и изменяемого шага.
Рисунок 4.1
Воздушный двухлопастный винт неизменяемого
шага
Винт неизменяемого
шага имеет
лопасти, которые не могут вращаться
вокруг своих осей. Лопасти со ступицей
выполнены как единое целое.
Винт фиксированного
шага имеет
лопасти, которые устанавливаются на
земле перед полетом под любым углом к
плоскости вращения и фиксируются. В
полете угол установки не меняется.
Винт изменяемого
шага имеет
лопасти, которые во время работы могут
при помощи гидравлического или
электрического управления вращаться
вокруг своих осей и устанавливаться
под нужным углом к плоскости вращения.
По диапазону
углов установки лопастей
воздушные винты подразделяются:
на обычные,
у которых угол установки изменяется от
13 до 50°, ониустанавливаются
на легкомоторных самолетах;
на флюгерные,у которыхугол установки
меняется от 0 до 90°;
на тормозные
или реверсные винты,
которыеимеют
изменяемый угол установки от –15о
до +90о.
Таким винтом создают отрицательную
тягу и сокращают длину пробегасамолета.
Работа воздушного
винта основана на тех же принципах, что
и крыло самолета: по третьему закону
Ньютона винт, вращаясь, отбрасывает
массу воздуха назад вдоль своей оси.
Реакцией движущейся массы воздуха
является тяга винта. Чем больше масса
и скорость отбрасываемого воздуха, тем
больше развиваемая винтом тяга.
ЗАКОНЦОВКИ КРЫЛА
Законцовки крыла служат для увеличения эффективного размаха крыла, снижая лобовое сопротивление, создаваемое срывающимся с конца стреловидного крыла вихрем и, как следствие, увеличивая подъёмную силу на конце крыла. Также законцовки позволяют увеличить удлинение крыла, почти не изменяя при этом его размах.
Применение законцовок крыла позволяет улучшить топливную экономичность у самолётов, либо дальность полёта у планёров. В настоящее время одни и те же типы самолётов могут иметь разные варианты законцовок.
Вот вкратце такова механизация крыла. Именно вкратце.На самом деле эта тема намного шире.
Если хотите блеснуть эрудицией в узком кругу, знайте! у большинства современных самолетов — ОДНО крыло! А слева и справа это полуКрылья! ))
РЖД показали концепт первого российского высокоскоростного поезда (7 фото)
Роботы ушедшего столетия
Какие игрушки-роботы существовали в 80-е годы (10 фото)
10 узлов, которые пригодятся в реальной жизни (10 фото)
РЖД показали концепт первого российского высокоскоростного поезда (7 фото)
Роботы ушедшего столетия. Какие игрушки-роботы существовали в 80-е годы (10 фото)
10 узлов, которые пригодятся в реальной жизни (10 фото)
Общая информация
Люди всегда хотели быстрее ездить, быстрее летать и т. д. И, в общем-то, с самолетом это вполне получилось. В воздухе, когда аппарат уже летит, он развивает огромную скорость. Однако тут следует уточнить, что высокий показатель скорости приемлем лишь во время непосредственного полета. Во время взлета или посадки все совсем наоборот. Для того чтобы успешно поднять конструкцию в небо или же, наоборот, посадить ее, большая скорость не нужна. Причин этому несколько, но основная кроется в том, что для разгона понадобится огромная взлетная полоса.
Вторая основная причина – это предел прочности шасси самолета, который будет пройден, если взлетать таким образом. То есть в итоге получается так, что для скоростных полетов нужен один тип крыла, а для посадки и взлета – совсем другой. Что же делать в такой ситуации? Как создать у одного и того же самолета две принципиально разных по своей конструкции пары крыльев? Ответ – никак. Именно такое противоречие и подтолкнуло людей к новому изобретению, которое назвали механизацией крыла.
Угол атаки
Чтобы доступно объяснить, что такое механизация, необходимо изучить еще один небольшой аспект, который называется углом атаки. Эта характеристика имеет самую непосредственную связь со скоростью, которую самолет способен развить
Здесь важно понимать, что в полете практически любое крыло находится под углом по отношению к набегающему на него потоку. Вот этот показатель и зовется углом атаки
Допустим, чтобы лететь с малой скоростью и при этом сохранить подъемную силу, чтобы не упасть, придется увеличить этот угол, то есть самолета вверх, как это делается на взлете. Однако тут важно уточнить, что есть критическая отметка, после пересечения которой поток не сможет удерживаться на поверхности конструкции и сорвется с нее. Такое в пилотировании называют отрывом пограничного слоя.
Этим слоем называют поток воздуха, который непосредственно соприкасается с крылом самолета и создает при этом аэродинамические силы. С учетом всего этого формируется требование – наличие большой подъемной мощности на малой скорости и поддержание требуемого угла атаки, чтобы лететь на высокой скорости. Именно эти два качества и совмещает в себе механизация крыла самолета.
Как они работают
Подъемная сила крыла самолета создается за счет разницы давления. Оно изменяется за счет нахождения потоков воздуха.
Принцип действия объясняется и ударной моделью Ньютона. Частицы воздуха наталкиваются на нижнюю полуплоскость крыла, который расположен под углом к потоку, и отскакивают вниз, выталкивая крыло наверх.
Строение крыла самолета.
Сколько крыльев у самолета? В классической модели их два — по одному с каждого бока.
Существует такое понятие, как размах крыла самолета. Это расстояние от вершины левой части крыла до верха правой. Оно измеряется по прямой линии и не зависит от формы или его стреловидности.
Примечания
Эта страница в последний раз была отредактирована 18 октября 2018 в 00:20.
Конструктивные особенности
Устройство авиалайнера может быть различны в зависимости от конкретного типа и предназначения. Самолеты, сконструированные по аэродинамической схеме, могут иметь разную геометрию крыльев. Чаще всего для пассажирских полетов используют воздушные судна, которые выполнены по классической схеме. Вышеописанная компоновка основных частей относится именно к таким авиалайнерам. У моделей этого типа укорочена носовая часть. Благодаря этому обеспечивается улучшенный обзор передней полусферы. Главным недостатком таких самолетов является относительно невысокое КПД, что объясняется необходимостью применения оперения большой площади и, соответственно, массы.
Еще одна разновидность самолетов носит наименование «утка» из-за специфической формы и расположения крыла. Основные части в этих моделях размещены не так, как в классических. Оперение горизонтальное (устанавливающееся в верхней части киля) расположено перед крылом. Это способствует увеличению подъемной силы. А также благодаря такому расположению удается уменьшить массу и площадь оперения. При этом оперение вертикальное (стабилизатор высоты) функционирует в невозмущенном потоке, что значительно повышает его эффективность. Самолеты этого типа более просты в управлении, чем модели классического типа. Из недостатков следует выделить уменьшение обзора нижней полусферы из-за наличия оперения перед крылом.