3. Геометрические характеристики несущих поверхностей

1.3.1. Общие сведения о несущих поверхностях

К

Рис. 1.6. Плоские крылья

Рис. 1.5. Неплоские крылья

несущим поверхностям относятся поверхности, создающие подъёмную силу, а также служащие для стабилизации и управления ЛА. Современные ЛА имеют самые различные формы этих поверхностей, что связано с их назначением, а также диапазонами высот и чисел полёта. На некоторых ЛА применяются решётчатые, кольцевые или изогнутые поверхности (рис. 1.5). Однако чаще всего на современных ЛА используются плоские несущие поверхности (рис. 1.6). Поэтому далее будут рассмотрены характеристики только плоских поверхностей (крыльев).

Аэродинамические свойства несущей поверхности в значительной степени определяются её профилем, представляющим собой сечение этой поверхности перпендикулярной к ней плоскостью. Для этого сечения обычно выбирают удобную для решения поставленной задачи плоскость: она может совпадать по направлению с бортовой хордой, располагаться перпендикулярно передней кромке и т. д.

Одной из основных геометрических величин профиля является длина хорды – расстояние между передней и задней точками профиля. Другими важными геометрическими размерами профиля являются максимальная толщина, максимальная вогнутость её средней линии и координаты расположения этих точек на хорде. Обычно вместо этих величин используются их безразмерные значения, выраженные в относительных величинах или в процентах. При этом определяют отношение этих размеров к хорде профиля.

В настоящее время разработано большое количество профилей для выполнения самых различных задач. Следует иметь в виду, что выбор профиля и формы крыла чаще всего является взаимосвязанным. С одной стороны, выполнение заданных требований может достигаться как за счёт самого профиля, так и за счёт формы крыла, а с другой стороны, выбор профиля самым существенным образом зависит от выбранной формы крыла. Так, например, для крыла сверхзвукового ЛА необходимо использовать сверхзвуковой профиль, если передняя кромка является сверхзвуковой, и удобно использовать дозвуковой профиль, если эта кромка – дозвуковая.

Для решения различных задач может применяться так называемая аэродинамическая крутка крыла, т. е. когда для несущей поверхности используется набор профилей, имеющих различную форму. Чаще всего при этом изменяются по размаху относительная толщина профиля и положение максимальной толщины. Если для несущей поверхности применён один и тот же профиль, но углы его установки изменяются по размаху, то говорят о геометрической крутке крыла.

При выполнении аэродинамического расчёта следует также учитывать изменение углов установки профилей из-за деформации частей ЛА в полёте. При правильном выборе жёсткостных свойств несущей поверхности можно добиться оптимальных результатов. Но эту методику целесообразно использовать для тех самолётов, для которых характерны продолжительные установившиеся режимы полёта. Для ракет эти режимы не характерны. Кроме того, ракеты являются одноразовыми ЛА, летающими в основном при сверхзвуковых скоростях, поэтому для них обычно используются простейшие симметричные профили небольшой относительной толщины и с заострённым носком. Эффективное при дозвуковых скоростях полёта искривление средней линии профиля не даёт особых преимуществ при сверхзвуковых скоростях.

Влияние формы профиля на аэродинамические характеристики несущих поверхностей частично будет учтено введением коэффициента формы профиля и параметра околозвукового подобия . Формы наиболее часто используемых на рассматриваемых ЛА профилей и значения коэффициента для них приведены в прил. 2.

Современные ЛА обладают несущими поверхностями самой различной формы в плане. Их аэродинамические характеристики приведены в различной специальной литературе, но не всегда представлены в полном объёме. Ниже будут рассмотрены характеристики только трапециевидных крыльев, информация о которых наиболее полно представлена в имеющейся литературе.