3. Крыло самолета

3.КРЫЛО САМОЛЕТА

3.1.Назначение крыла и требования к нему

Крыло является важнейшей частью самолета и служит для создания подъемной силы.

Кроме того, крыло обеспечивает поперечную, а на самолетах бесхвостовой схемы также продольную устойчивость и управляемость самолета. К крылу часто крепятся стойки шасси, могут крепиться двигатели. Внутренние его объемы используют для размещения топлива.

Под внешней формой крыла подразумевают его вид в плане и спереди, а также форму его поперечного сечения (профиль). Для современных самолетов характерно применение крыльев различных внешних форм.

Внешние формы крыла оказывают влияние не только на аэродинамические, весовые и прочностные характеристики крыла, но и на характеристики всего самолета в целом.

3.2. Профиль крыла

Профилем крыла называется форма сечения его плоскостью по набегающему потоку воздуха (рис. 3.1).

Отрезок прямой, соединяющий две наиболее удалённые точки профиля, называется хордой профиля (b).

Кривизна профиля (fmax) определяется как расстояние между хордой и средней линией профиля; Xcmax – расстояние максимальной толщины от носка профиля.

Относительная максимальная толщина профиля определяется формулой

C = Cbmax ×100 % ,

где Сmax – максимальная толщина профиля; b – хорда профиля.

Профили, у которых относительная толщина больше 12 %, применяются до скоростей М = 0,7; от 7 до 12 % – при М = 0,8-1,5; менее 7 % – для крыльев самолетов, летающих на больших сверхзвуковых скоростях (М > 1,5). Уменьшение относительной толщины профиля с ростом числа М является эффективным средством снижения волнового сопротивления крыла.

Недостатком тонких профилей является уменьшение их несущей способности и строительной высоты крыла. Это усложняет получение хороших взлетно-посадочных характеристик, затрудняет обеспечение необходимой прочности и жесткости без значительного увеличения массы крыла, а также размещение топлива и агрегатов.

3.3.Основные геометрические характеристики крыла в плане

Геометрическими характеристиками крыла в плане являются: форма в плане, удлинение, сужение, стреловидность.

Удлинение крыла определяется по формуле

где l – размах крыла;

Sкр – площадь крыла в плане.

Увеличение удлинения ведет к увеличению аэродинамического качества крыла, но уменьшает его жесткость. У современных самолетов удлинение крыла лежит в пределах от 2 до 10.

Аэродинамическое качество определяется как отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению или дальности планирования к высоте полета при неработающих двигателях:

K = QY = HL .

Сужение крыла определяется по формуле

η= bкорн , bконц

где bкорн и bконц – соответственно корневая и концевая хорды крыла. Сужение лежит обычно в пределах от 2 до 4,5. Увеличение сужения

ведет к уменьшению массы крыла, но повышает склонность к концевым срывам потока, особенно на больших углах атаки.

Стреловидность крыла определяется углом, замеряемым между линией фокусов (1/4 хорд) и перпендикуляром к плоскости симметрии ВС.

Все многообразие крыльев самолетов по форме в плане может быть сведено к трем основным типам: прямые, стреловидные, треугольные. Каждый тип крыла имеет разновидности (рис. 3.2).

Р ис. 3.2. Фо рмы крыльев в плане:

I – прямые; II – стреловидные; III – треугольные;

1 – прямоугольное; 2 – трапе циевидное; 3 – трап ециевидное с прямой передней кромкой; 4 – трапециевидное малого удлинения; 5 – с прямой стреловидностью; 6 – с переменной стреловид ностью; 7 – со спря мленным участком; 8 – с острыми концами; 9 – со с резанными концами; 10 – с обратной стреловидностью задней кромки; 1 1 – с пере менной стреловидностью передней кромки (оживальное)

Прям ые крылья характеризу ются малым (до 15°) углом стре ловидности, могут быть прямоугольной либо тра ециевидной формы в плане.

Прям ые крылья широко прим еняют на самолетах, летающих при скоростях М < 0,65. Они отличаются значительным удлинением ( 7,5-12) и сравнительно толстым профилем.

Стреловидные крылья широко применяют на самолетах, лета ющих на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Увеличение числа М требует увеличения стреловидности, у меньшения удлинения и относи тельной толщины. В то же время стреловидные крылья по сравнению с п рямыми имеют меньшие значения коэффициентов подъем ной силы, что ухудшает взлетно-посадочные характеристики само лета.

Треугольные крылья применяют на самолетах больших сверхзвуковых скоростей. Они имеют стреловидность по передней кромке более 60°,