Крыла механизация (13 фото + 1 гиф)

1  Законцовка. 2  Элерон. 3  Высокоск

Закрылки[править | править код]

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 полёте на малых скоростях. Существует большое число типов конструкции закрылков:

Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна (Сy) профиля и (в случае выдвижных закрылков[1],которые также называют закрылками Фаулера[2])площадь поверхности крыла (S), следовательно, увеличивается и несущая способность крыла. Возросшая несущая способность крыла позволяет летательным аппаратам лететь без сваливания при меньшей скорости. Таким образом, выпуск закрылков является эффективным способом снизить взлётную и посадочную скорости. Второе следствие выпуска закрылков — это увеличение аэродинамического сопротивления. Если при посадке возросшее лобовое сопротивление способствует торможению самолёта, то при взлёте дополнительное лобовое сопротивление отнимает часть тяги двигателей. Поэтому на взлёте закрылки выпускаются всегда на меньший угол, нежели при посадке, или не выпускаются вообще на ряде лёгких самолётов. Третье следствие выпуска закрылков — продольная перебалансировка самолёта из-за возникновения дополнительного продольного момента. Это усложняет управление самолётом (на многих современных самолётах пикирующий момент при выпуске закрылков компенсируется перестановкой стабилизатора на некоторый отрицательный угол). Закрылки, образующие при выпуске профилированные щели, называют щелевыми. Закрылки могут состоять из нескольких секций, образуя несколько щелей (как правило, от одной до трёх).

К примеру, на Ту-154М применяются двухщелевые закрылки, а на Ту-154Б — трёхщелевые. Наличие щели позволяет потоку перетекать из области повышенного давления (нижняя поверхность крыла) в область пониженного давления (верхняя поверхность крыла). Щели спрофилированы так, чтобы вытекающая из них струя была направлена по касательной к верхней поверхности, а сечение щели должно плавно сужаться для увеличения скорости потока. Пройдя через щель, струя с высокой энергией взаимодействует с «вялым» пограничным слоем и препятствует образованию завихрений и отрыву потока. Это мероприятие и позволяет «отодвинуть» срыв потока на верхней поверхности крыла на бо́льшие углы атаки и бо́льшие значения подъёмной силы.

Механизация крыла

447c12a2a5cf5f3f57c797b27b82dd14.png Основные части механизации крыла

Основная статья: Механизация крыла

  • 1 — законцовка крыла
  • 2, 3 — корневые элероны
  • 4 — обтекатели механизма привода закрылков
  • 5, 6 — предкрылки
  • 7 — корневой (или внутренний) трёхщелевой закрылок
  • 8 — внешний трёхщелевой закрылок
  • 9 — интерцептор
  • 10 — интерцептор/спойлер

Складывающееся крыло

0a7417a29cfa92decba081901b0fca20.jpg

Сложенная правая консоль крыла Як-38

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).

См. также:

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.

Симметричное обтекание пластины потоком воздуха

Несимметричным оно станет в том случае, если пластину наклонить, возникающая аэродинамическая сила будет направлена под углом к потоку. Угол наклона пластины называют углом атаки.

Несимметричное обтекание пластины потоком воздуха

Разложим аэродинамическую силу на две составляющие:

  • вертикальную – подъемную силу;
  • горизонтальную силу лобового сопротивления.

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.

Обтекание 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.

Скорость частиц воздуха обтекающих крыло снизу – уменьшается.Давление на верхней поверхности профиля будет меньше чем на нижней, в соответствии с законом Бернулли.

В результате разницы давлений под крылом и над крылом возникает подъемная сила.Когда подъемная сила будет больше силы тяжести самолет взлетает.

Самолет на взлете

Виды крыльев самолета

Используемые в современной авиации виды крыльев самолета, бывают прямоугольными, трапециевидными, стреловидными и треугольными. Реже встречаются конструкции с переменной и обратной стреловидностью.

Прямоугольные крылья позволяют создавать наибольшую подъемную силу. Они более устойчивы и хорошо управляются. Их целесообразно использовать на скоростях меньше звука. Они обеспечивают лучшие параметры самолета при взлете и посадке, а также при выполнении маневров. Однако такие конструкции создают большое сопротивление при больших скоростях полета и они более тяжелые.

Трапециевидные крылья менее тяжелые, чем прямоугольные, но они более жесткие. Чем больше суживается такое крыло, тем оно легче и тем жестче оно должно быть. Трапециевидные крылья тоже с успехом используются на дозвуковых самолетах.

Стреловидные крылья применяются для полета на больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. По сравнению с прямым крылом, у стреловидного меньше несущие способности при одинаковых скоростях полета. Это снижает устойчивость и управляемость самолетов. Чтобы компенсировать этот недостаток, на поверхностях стреловидных крыльев вдоль набегающего потока иногда устанавливают дополнительно небольшие вертикальные плоскости и делают пилообразые уступы на передних кромках. Любой летательный аппарат со стреловидным крылом становится более устойчивым и управляемым, по мере увеличения его скорости.

В то же время, повышенная поперечная устойчивость снижает маневренные возможности самолета при больших скоростях.

Треугольные крылья. При равных с другими крыльями (например, стреловидными) площади крыла и нагрузках, их конструкция легче и более жесткая. Меньший вес объясняется меньшим значением изгибающих и осевых сил при большем поперечном сечении крыла. Повышенная жесткость такого крыла обусловлена большими, по сравнению с другими крыльями, моментами инерции, что тоже объясняется большим поперечным сечением крыла.

Механизация крыла самолета конструкция и назначение

Такие крылья имеют меньшее лобовое сопротивление при переходе к сверхзвуковой скорости. Поэтому они применяются преимущественно на сверхзвуковых самолетах.

Большее поперечное сечение треугольного крыла позволяет размещать в крыле вместительные внутренние объемы. Однако конструкция треугольного крыла, по своим аэродинамическим характеристикам, создает меньшую подъемную силу, а также ограничивает использование средств механизации крыла, что чрезвычайно важно на малых скоростях полета.

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.

34900677ea6c7468da76a57ea5094a24.jpg

Флапероны[править | править код]

Флапероны (зависающие элероны) — элероны, которые могут выполнять также функцию закрылков при их синфазном отклонении вниз. Широко применяются в сверхлёгких самолётах[3]и радиоуправляемых авиамоделях при полётах на малых скоростях, а также на взлёте и посадке. Иногда применяются на более тяжёлых самолётах (например, Су-27). Основное достоинство флаперонов — это простота реализации на базе уже имеющихся элеронов и сервоприводов. Недостаток в том, что выпущенные флапероны малоэффективны как элероны.

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.

8213ff12bc273ed1be331e0092546fef.jpg

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.

239aa0972403c21a030cfaa70c396da6.jpgМеханизация крыла на примере Боинг-737

Предкрылки[править | править код]

Предкрылки — отклоняемые поверхности, установленные на передней кромке крыла[4]. При отклонении образуют щель, аналогичную таковой у щелевых закрылков. Предкрылки, не образующие щели, называются отклоняемыми носками. Как правило, предкрылки автоматически отклоняются одновременно с закрылками, но могут и управляться независимо.

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 полёта. Также обеспечивается управляемость по крену при больших углах атаки с помощью асинхронного управления адаптивными предкрылками.

На самолёте Ан-2 используются автоматические предкрылки, установленные на верхнем крыле бипланной коробки и отклоняющиеся самостоятельно, без каких-либо приводов или тяг при углах атаки, близких к критическим, создавая при этом дополнительную подъёмную силу и предотвращая срыв потока с крыла. Самолёт при этом не входит в штопор, а, в самом худшем случае, делает «клевок» и самостоятельно выходит из него. Именно автоматическим предкрылкам планер самолёта Ан-2 обязан своей лётной (с 1948 года) долговечностью.

Интерцепторы[править | править код]

Выпуск левого элерон-интерцептора при парировании правого крена

Интерцепторы (спойлеры) — отклоняемые или выпускаемые в поток поверхности на верхней (нижней, см. МиГ-19) поверхности крыла, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление и уменьшают подъёмную силу.[источник не указан 1669 дней] Поэтому интерцепторы также называют органами непосредственного управления подъёмной силой.

В зависимости от предназначения и площади поверхности консоли, расположения её на крыле и так далее, интерцепторы делят на элерон-интерцепторы и спойлеры:

  • 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 самолётов элерон-интерцепторы могут являться главным (либо резервным) органом управления по крену[5].
  • Спойлеры (многофункциональные интерцепторы) (от англ. to spoil — портить, мешать; spoiler — помеха) — гасители подъёмной силы. Симметричное задействование интерцепторов на обеих консолях крыла приводит к резкому уменьшению подъёмной силы и торможению самолёта. После выпуска самолёт балансируется на большем углу атаки, начинает тормозиться за счёт возросшего сопротивления и плавно снижаться. Возможно изменение вертикальной скорости без изменения угла тангажа. То есть при одновременном выпуске интерцепторы используются в качестве воздушных тормозов.

Интерцепторы также активно используются для гашения подъёмной 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 колёса и улучшению сцепления колёс с поверхностью. Благодаря этому, после выпуска внутренних интерцепторов можно переходить к торможению с помощью колёс.

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.

Винты классифицируются:

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.

Воздушный винт
состоит из ступицы, лопастей и укрепляется
на валу двигателя с помощью специальной
втулки (Рисунок4.1) .

7c9e7d043ddc268df9702facf7382119.png

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.

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.

367d62b7d502f676ea4454830c590876.jpg

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.

285f2edcc5183630ed53c0510c663f62.jpg

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.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...