6. Заключительная часть занятия (5 мин.)

Подвести итоги. Ответить на вопросы. Определить задание для самостоятельной работы.

Литература:

1. Воениздат МО СССР 1980г. «Советские авиационные конструкторы» А.Пономарев;

2. г. Москва «Боевая авиационная техника» 1984г. В.Ф. Павленко;

3. Материалы Интернета.

Ргп «Государственный авиационный центр»

Лекция по учебной дисциплине:

Основы аэродинамики

Тема 4. Аэродинамические характеристики крыла, его механизация учебные и воспитательные цели

1. Ознакомить курсантов с основными аэродинамическими характеристиками крыла.

2. Ознакомить курсантов с основными элементами механизации крыла.

3. Привить курсантам способность ориентироваться в авиационной терминологии, оценивать возможности авиационной техники на различных режимах полета, умение анализировать конструкцию летательного аппарата.

ВРЕМЯ: 2 часа (90 минут)

МЕТОД: лекция

МЕСТО: учебная аудитория

Разработал: стешенко в.Н. Астана 2010г.

Тема 4. Аэродинамические характеристики крыла, его механизация

Изучаемые вопросы:

1. Организационная часть занятия (5 мин.).

2. Поляра самолета. Аэродинамическое качество (15 мин.).

3. Основные типы крыльев (15 мин.).

4. Аэродинамическая компоновка (15 мин.).

5. Механизация крыла, ее влияние на аэродинамические характеристики крыла (25 мин.).

6. Рулевые поверхности (10 мин.).

7. Заключительная часть занятия (5 мин.).

1. Организационная часть занятия (5 мин.)

Произвести краткий опрос по предыдущему занятию.

Довести цель темы № 4.

2. Поляра самолета. Аэродинамическое качество (15 мин.)

Полярой называется график зависимости C_x от C_y. Грамотный авиационный специалист, взглянув на поляру самолёта, сразу может представить, что из себя представляет ЛА в аэродинамическом отношении.

Рис.1 Примеры поляр некоторых самолетов.

На поляре можно определить несколько важных параметров:

1. _нв (наивыгоднейший) — он соответствует точке соприкосновения касательной из начала координат с полярой. _нв — это угол атаки, на котором крыло создаёт максимальную подъёмную силу с минимальным лобовым сопротивлением, он обычно соответствует v_нв — наивыгоднейшей скорости, скорости, на которой ЛА выполняет полёт с минимальными энергетическими затратами.

2. Угол наклона касательной — φ. Чем сильнее наклонена касательная, тем меньше аэродинамическое качество ЛА.

Аэродинамическим качеством называется отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению. K = Y/X. Обычно, говоря о качестве ЛА, имеют в виду максимальное качество, которое соответствует отношению Y к X на _нв или наивыгоднейшей скорости. У спортивных планеров оно достигает 50, у большинства самолётов оно колеблется от 4 до 15.

3. Наивысшая точка поляры соответствует максимальному значению C_y и соответствует _кр.

3. Основные типы крыльев (15 мин.)

В общем случае крыло самолета состоит из центропланной части, консолей (левой и правой) и механизации крыла. Также крыло можно разделить на две части, левое и правое полукрыло. Часто встречается термин «крылья», но он ошибочен по отношению к моноплану.

Крыло, обтекаемое потоком воздуха, создает в нём возмущения, приводящие к отклонению воздушной массы потока, это, как мы выяснили, приводит к возникновению подъемной силы.

Рис.1 Дым показывает движение воздуха, обусловленное взаимодействием крыла с воздухом.

На рис.1 видно, что обтекание крыла является очень сложным трехмерным нелинейным и зачастую нестационарным процессом. Подъемная сила крыла зависит от его площади, профиля, формы в плане, а также от угла атаки, скорости и плотности потока, числа Маха и от множества других факторов.

Одна из основных проблем при конструировании новых самолетов — выбор оптимальной формы крыла и его параметров (геометрических, аэродинамических, прочностных и т. п.). В настоящее время применяется несколько типов крыла:

1. Прямое крыло.

Основным достоинством крыла является его высокий коэффициент подъемной силы даже при малых углах атаки. Это позволяет существенно увеличить удельную нагрузку на крыло, а значит уменьшить габариты и массу, не опасаясь значительного увеличения скорости взлета и посадки. Данный тип крыла применяется в дозвуковых и околозвуковых самолетах с реактивными двигателями.

Недостатком, предопределяющим непригодность такого крыла при звуковых скоростях полета, является резкое увеличение коэффициента лобового сопротивления при превышении критического значения числа Маха.

2. Стреловидное крыло.

Данный вид крыла получил широкое распространение благодаря различным модификациям и конструкторским решениям.

Недостатки:

пониженная несущая способность крыла, а также меньшая эффективность действия механизации;

увеличение поперечной статистической устойчивости по мере возрастания угла стреловидности крыла и угла атаки, что затрудняет получение надлежащего соотношения между путевой и поперечной устойчивостями самолета и вынуждает применять вертикальное оперение с большой площадью поверхности, а также придавать крылу или горизонтальному оперению отрицательный угол поперечного V;

отрыв потока воздуха в концевых частях крыла, что приводит к ухудшению продольной и поперечной устойчивости и управляемости самолета;

увеличение скоса потока за крылом, приводящее к снижению эффективности горизонтального оперения;

возрастание массы и уменьшение жесткости крыла.

Для избавления от отрицательных моментов используется крутка крыла, механизация, переменный угол стреловидности вдоль размаха, обратное сужение крыла либо отрицательная стреловидность.

3. Крыло обратной стреловидности. Крыло с отрицательной стреловидностью (т. е. со скосом вперёд).

Преимущества:

позволяет улучшить управляемость на малых скоростях полёта;

повышает аэродинамическую эффективность во всех областях лётных режимов;

компоновка КОС оптимизирует распределения давления на крыло и переднее горизонтальное оперение;

позволяет уменьшить радиолокационную заметность самолёта в передней полусфере.

Недостатки:

КОС особо подвержено аэродинамической дивергенции (потере статической устойчивости) при достижении определенных значений скорости и углов атаки;

требует конструкционных материалов и технологий, позволяющих создать достаточную жесткость конструкции.

Примеры применения: серийный гражданский HFB-320 Hansa Jet, экспериментальный российский истребитель «Беркут».

4.Треугольное крыло.

Треугольное крыло жестче и легче как прямого, так и стреловидного и чаще всего используется при скоростях свыше M=2.

Недостатки:

возникновение и развитие волнового кризиса;

большие сопротивления и более резкое падение максимального аэродинамического качества при изменении угла атаки, что затрудняет достижение большего потолка и радиуса действия.