Недостатки стреловидных крыльев

1

. Уменьшенная подъемная сила при том же угле атаки вследствие уменьшенной нормальной составляющей скорости

2. Вес стреловидного крыла больше веса прямого крыла при той же

площади S, вследствие “перелома” лонжеронов.

3 . Для стреловидного крыла требуется более мощная взлетно-посадочная механизация, вследствие стреловидных передней и задней кромок крыла

п

ри той же площади S.

4. Уменьшение удлинения

и возрастание по сравнению

с прямым крылом той же площади S

5. Неполная реализация снижения (увеличения ) за счет двух эффектов:

а) корневой эффект: в центральной части в переходной зоне стреловидное крыло работает как прямое, поскольку не раскладывается на и .

( скачки уплотнения вблизи фюзеляжа)

б) концевой эффект: – в концевой зоне складывается с - составляющей скорости от концевого вихря, что приводит к уменьшению угла стреловидности по отношению к .

( скачки уплотнения на конце крыла)

-

составляющая вдоль размаха крыла приводит к утолщению пограничного слоя в концевых сечениях, что вызывает преждевременный срыв потока и потерю устойчивости самолета.

Эффективно работает только скользящая часть крыла *) 60-70% размаха.

Таким образом, увеличение скорости

за счет угла стреловидности требует ряд мероприятий по ликвидации или уменьшения недостатков.

зона

срыва

вперед

- толщина пограничного слоя

1). Стреловидное крыло должно иметь большую площадь по сравнению с прямым крылом для самолета того же веса

2). Предусматривается более сложная механизация крыла

3). В бортовой части – более тяжелая конструкция бортовой нервюры, большая строительная высота и относительная толщина (последнее ведет к усилению корневого эффекта т.к. уменьшает )

4 ). Для ослабления корневого эффекта делают наплывы и зализы крыла, уменьшая в центральной зоне

наплывы

передний

зализы

задний

На стреловидном крыле достаточно сложно обеспечить эллипс циркуляции по размаху крыла, что обусловлено его вихревой системой.

Располагаем П-образные вихри вдоль стреловидной передней кромки. Красным показана часть “П” вихря, дающая вращение снизу вверх. Эта серия вихрей в корневом сечении ( ) дает суммарное уменьшение циркуляции , в концевом сечении – прирост . Чтобы приблизить к эллипсу помимо сужения ( ) делают геометрическую крутку крыла (было раньше).

— крыло без крутки

— эллипс

– – крыло с круткой

вид

сзади

z

эллипс

Крутка концевых сечений крыла (знак “-”) одновременно способствует улучшению устойчивости, т.к. сечение “опущено” в сторону уменьшения угла атаки.

В

Законы крутки

(пример)

z

+2

-2

-1

опрос, достаточно ли закручено крыло, чтобы обеспечить эллипс и ликвидировать отрыв потока в концевых сечениях решается экспериментально (компромисс).

Для ослабления концевого срыва применяют меры для уменьшения вредного воздействия на пограничный слой: поперек крыла (по потоку) организуют мощные вихри за счет перегородок, “запилов” и т.п. —> все это ухудшает аэродинамику и вес.

+3

запил

зубец

1

3

4

22

0,8

0,6

5

0,4

6

0,2

Рис. 78. Относительные сужения прямых, стре­ловидных и треугольных крыльев:

1 — реактивные транспортные и административ­ные самолеты;

2 —винтовые; 3 — дозвуковые с треугольным крылом; 4 — реактивные трениро­вочные; 5 —минимальное индуктивное сопротив­ление крыла без крутки; 6 — нижняя граница

с

b

1

2

0,11 – 0,12

0

20

40

60

80

1000

Полуразмах,%

1

2

0

20

40

60

80

1000

Полуразмах,%

Рис. 79. Типичные кривые, рас­пределения толщины и угла крутки по размаху до и после аэродинамической оптимизации [7.24]:

1 — исходный вариант; 2 — конечный вариант

Эти самолеты работают в низких скоростях в течение взлета и приземления. Самолеты как Глобемастер III С-17 используют генераторы вихря, чтобы создать поток более высокой скорости по крыльям и поверхностям контроля при этих условиях улучшить работу и управляемость.

Рис. 80 - Генераторы вихря

Рис. 80 - Генераторы вихря

Результирующее влияние - пограничный слой повторно возбуждается, что приводит к задержке отрыва потока.

vortex

generators

Рис. 81. - Генераторы Вихря на Боинге 707 Крыльев

а —прямая линия четверти хорд;

б — уменьшенная стрело­видность

в нутренней части; в — увеличенная

с

треловидность внутренней части

а)

1

1

а

3

наплыв

б

3

2

б)

Р

в

ис. 83. Упрощенная теория стреловидного крыла большого удлине­ния и бесконечного размаха:

1 — изобары; 2 — “скользящая” часть крыла;

3 — об­ласть трехмерного потока