Крылья у самолета

Содержание

Крылья самолёта: принцип работы, основные элементы, формы и виды

Одним из самых важных элементов самолёта являются его крылья, отвечающие за подъём летательного аппарата в воздух. Структура крыла представляет собой несколько взаимосвязанных элементов, каждый из которых выполняет свою незаменимую роль. Важность правильного строения крыла самолёта была очевидна ещё при зарождении авиации. Постепенно, в процессе становления отрасли авиастроения начали появляться новые варианты строения крыльев, широко применяемые и в настоящее время. Размер, форма и вид крыла вносят значимый вклад в надёжность воздушного судна, будь то лайнер для пассажирских перевозок или военный истребитель

Принцип работы

Разница давления, возникающая в результате действия разнонаправленных потоков воздуха, создает подъёмную аэродинамическую силу крыла. Принцип работы можно описать теорией удара Ньютона. Ключевую роль играет угловое расположение нижней полуплоскости крыла. Когда самолёт начинает движение, встречный воздушный поток отталкивается от крыла в направлении земли, в результате чего летательный аппарат поднимается в воздух.

Основные элементы

Существуют модели воздушных судов с четырьмя крыльями, однако классическая модель предполагает всего два боковых. Выделяют три основных части крыла: центроплан и полуплоскости (консоли) — левая и правая.

Для начала рассмотрим остальные характеристики крыла. Размах крыла воздушного судна — это величина, определяемая как расстояние между верхними точками крыла слева и справа. Замер проводят по прямой линии, размах не зависит от стреловидности или формы крыла. Механизация крыла – это совокупность его элементов, обеспечивающих его надёжную работу: закрылков, предкрылок, флаперонов и спойлеров.

Закрылки представляют собой поверхности крыла с регулируемым углом наклона. Их можно видеть из иллюминатора. Основная задача закрылков заключается в поддержании несущей функции во время полёта на низкой скорости, взлёта и приземления. В нерабочем состоянии закрылки встроены в тело крыла самолета. При взлёте или посадке они выдвигаются, образуя пространство, через которое проходят потоки воздуха, в результате чего возникает аэродинамическое сопротивление, и скорость воздушного судна снижается. Также закрылки выпускают для продольной балансировки.

Флапероны устанавливаются на сверхлёгких самолётах или моделях на радиоуправлении. Они также могут осуществлять функции закрылков. Единственный минус заключается в малой эффективности наравне с элеронами.

Исходя из названия, предкрылки устанавливают в передней части крыла. Принцип работы такой же, как у закрылков – отклонение от тела крыла и образование пустого пространства. Возможно как совместное управление предкрылками и закрылками, так и отдельное. Предкрылки бывают двух видов: адаптивные и автоматические.

Спойлеры представляют собой устройства, необходимые для торможения, возникающего вследствие их отклонения от тела крыла. В отличие от закрылков, устанавливаются в нижней части крыла. Другое их название – интерцепторы.

Виды крыльев

Широко используются два основных вида крыльев самолёта:

  • Стреловидные – наиболее популярный вид за счет увеличенной силы подъёма и скорости полёта. Обладает минимальными недостатками.
  • Крылья обратной стреловидности применяются для полётов на низкой скорости. Минусы заключаются в необходимости использования в производстве специальных материалов, отвечающих за жесткость крыла.
  • Также выделяют крылья трапециевидной, треугольной и эллиптической формы, прямого, арочного типа и другие.

Новые подвижные крылья самолета могут полностью изменить структуру самолета (4 фото)

Крылья самолета — толстая и крепкая часть. За счет них самолет может маневрировать в воздухе. Компания NASA создала крылья для самолета, которые способны гнуться. Кроме того, они трансформируются во время полета. Какие изменения это принесет полетам, рассказано в этой статье.

Новые «птичьи» крылья

Согласно утверждениям инженера-исследователя НАСА Ника Крамера, новое крыло имеет величину в 4 метра и построено из нескольких мелких деталей, соединенных воедино, что дает крылу гибкость во время полета, как у птиц.

Находясь в полете, крыло самолета фиксируется в привычной для всех форме. Но когда нужно выполнить какой-либо маневр (повернуть, увеличить или снизить высоту), крыло приобретает нужную форму для выполнения маневра. По утверждениям исследователей, подвижные крылья — не единственное нововведение, которое может удивить. Эксперты из НАСА и Массачусетского технологического института говорят, что их дизайн может привести к значительному увеличению эффективности в будущем производстве и обслуживании самолетов.

Создание

Кеннет Чунг, научный исследователь из НАСА, представил вариант самолета Boeing 787 Dreamliner, который состоит из довольно габаритных частей.

Новые крылья создаются путем впрыскивания армированного полиэфиримида в трехмерную форму для создания каждой детали, которые соединяются вместе в процессе и в конечном счете образует целое крыло. Узлы, которые соединяют маленькие детали, покрываются тонким слоем полимерного материала. Сами же детальки соединены болтами.

Конечная конструкция относительно легкая, что делает ее доступной для транспортировки. Возможно, в будущем ее будут транспортировать в космос. Это поможет создать большую космическую технику. Исследуются способы сбора этих деталей прямо в космосе.

Новый дизайн был успешно испытан в аэродинамической трубе НАСА, поэтому в эффективности новых технологий сомневаться точно не стоит.

Проблемы и трудности

Хотя идея с новыми гибкими крыльями кажется привлекательной и перспективной, существуют некоторые проблемы, которые препятствуют реализации этой задумки в жизнь.

Одной из проблем является внедрение новых материалов в старые технологии производства. Для этого потребуется глобальный переворот традиционного подхода к проектированию самолетов. На это требуется большое количество времени, сил и средств.

И дело даже не в том, что придется выполнить много работы для реализации идеи, а в том, нужно ли это будет авиации и будет ли оно финансово-выгодным нововведением.

По словам Ченга, если эта технология в конечном итоге появится в коммерческих авиаперелетах, она может изменить не только производство, но и обслуживание самолетов.

Достижение производительности в новых материалах может быть достигнуто модульностью этих деталей.

Обычные самолеты

На современных самолетах крылья являются довольно гибкими, однако не могут трансформироваться в различных ситуациях. Многие пассажиры боятся того, что крылья в результате действующих сил отклоняются вверх и вниз от привычного положения. Однако это совсем не страшно, ведь они созданы таким образом, что могут сгибаться до 60 градусов. Так что даже в плохую погоду и в суровых условиях крылья самолета никак не повредятся.

Новые конструкции разрабатываются из мелких треугольных частей, которые соединены воедино. Это и позволяет крылу гнуться во всех направлениях. Новые технологии создания крыла, которые позволят ему гнуться и трансформироваться, чтобы совершать маневры, позволят самолету более эффективно поворачивать в стороны. Это создаст более комфортные условия для пассажиров, а также для бизнес-полетов. Товарищи в путешествии, сидящие рядом друг с другом в салоне самолета, не будут бояться за то, что крыло может оторваться.

Крыло самолёта

Эту страницу предлагается переименовать в Крыло летательного аппарата. Пояснение причин и обсуждение — на странице Википедия:К переименованию/12 октября 2018. Пожалуйста, основывайте свои аргументы на правилах именования статей. Не удаляйте шаблон до подведения итога обсуждения. Переименовать в предложенное название, снять этот шаблон.

У этого термина существуют и другие значения, см. Крыло. Консоль крыла Боинга 737—800

Крыло в авиационной технике — несущая поверхность, имеющая в сечении по направлению потока профилированную форму и предназначенная для создания аэродинамической подъёмной силы. Крыло самолёта может иметь различную форму в плане, а по размаху — различную форму сечений в плоскостях, параллельных плоскости симметрии самолёта, а также различные углы крутки сечений в указанных плоскостях.

Геометрические характеристики крыла

Геометрические характеристики — перечень параметров, понятий и терминов используемых для проектирования крыла и определения наименований его элементов:

Размах крыла (L) — расстояние между двумя плоскостями, параллельными базовой плоскости самолёта и касающимися концов крыла. Хорда несущей поверхности крыла — отрезок прямой взятый в одном из сечений крыла плоскостью, параллельной базовой плоскости самолёта, и ограниченный передней и задней точками профиля. Местная хорда крыла (b(z)) — отрезок прямой на профиле крыла, соединяющий переднюю и заднюю точки контура профиля в заданном сечении по размаху крыла. Длина местной хорды крыла (b(z)) — длина отрезка линии проходящей через заднюю и переднюю точки аэродинамического профиля в местном сечении по размаху крыла. Центральная хорда крыла (b0) — местная хорда крыла в базовой плоскости самолёта, получаемая продолжением линии передней и задней кромок крыла до пересечения с этой плоскостью. Длина центральной хорды крыла (b0) — длина отрезка между точками пересечения передней и задней кромок крыла базовой плоскостью самолёта. Бортовая хорда крыла (bб) — хорда по линии разъёма крыла и фюзеляжа в сечении крыла, параллельном базовой плоскости самолёта. Концевая хорда крыла (bк) — хорда в концевом сечении крыла, параллельном базовой плоскости самолёта. Базовая плоскость крыла — плоскость содержащая центральную хорду крыла и перпендикулярная базовой плоскости самолёта. Площадь крыла (S) — площадь проекции крыла на базовую плоскость крыла, включая подфюзеляжную часть крыла и наплывы крыла. Контрольное сечение крыла — условное сечение крыла плоскостью, параллельной базовой плоскости крыла (z = const). Кривизна крыла — переменное отклонение средней линии аэродинамических профилей от их хорд; характеризуется относительной вогнутостью профиля (отношением максимального отклонения средней линии от хорды к длине хорды). Срединная поверхность крыла — образуемая совокупностью всех средних линий профилей крыла по размаху; обычно задаётся некоторыми законами изменения вогнутости профиля и крутки крыла по размаху; при постоянной величине крутки крыла и нулевой кривизне профилей из которых составлено крыло, срединная поверхность представляет собой плоскость. Удлинение крыла (λ) — относительный геометрический параметр, определяемый как отношение: λ = L²/S; Сужение крыла (η) — относительный геометрический параметр крыла, определяемый как отношение: η = b0/bк; Геометрическая крутка крыла — поворачивание хорд крыла по его размаху на некоторые углы (по закону φкр = f(z)), которые отсчитываются от плоскости, за которую обычно принимают базовую плоскость крыла (при условии если угол заклинения крыла по бортовой хорде равен нулю). Применяется для улучшения аэродинамических характеристик, устойчивости и управляемости на крейсерском режиме полёта и при выходе на большие углы атаки. Местный угол геометрической крутки крыла (φкр(z)) — угол между местной хордой крыла и его базовой плоскостью, причём угол φкр(z) считается положительным, когда передняя точка местной хорды выше задней очки той же хорды крыла.

Части крыла самолёта

Крыло можно разделить на три части: левую и правую полуплоскости или консоли и центроплан. Фюзеляж может быть сделан несущим (например, на самолётах Су-27, F-35, Су-57). Полуплоскости в свою очередь могут включать наплыв крыла и законцовку. Часто встречается выражение «крылья», но оно ошибочно по отношению к моноплану, так как крыло одно и состоит из двух полуплоскостей. В редких случаях и моноплан может иметь 2 крыла, например, Ту-144 имел дополнительное убирающееся переднее крыло.

Принцип действия

Дым показывает движение воздуха, обусловленное взаимодействием крыла с воздухом.

Подъёмная сила крыла создаётся за счёт разницы давлений воздуха на нижней и верхней поверхностях. Давление же воздуха зависит от распределения скоростей воздушных потоков вблизи этих поверхностей.

Одним из распространённых объяснений принципа действия крыла является ударная модель Ньютона: частицы воздуха, сталкиваясь с нижней поверхностью крыла, стоящего под углом к потоку, упруго отскакивают вниз («скос потока»), согласно третьему закону Ньютона, толкая крыло вверх. Данная упрощённая модель учитывает закон сохранения импульса, но полностью пренебрегает обтеканием верхней поверхности крыла, вследствие чего она даёт заниженную величину подъёмной силы.

В другой упрощённой модели возникновение подъёмной силы объясняется разностью давлений на верхней и нижней сторонах профиля, возникающей согласно закону Бернулли: на нижней поверхности крыла скорость протекания воздуха оказывается ниже, чем на верхней, поэтому подъёмная сила крыла направлена снизу вверх. Обычно рассматривается крыло с плоско-выпуклым профилем: нижняя поверхность плоская, верхняя — выпуклая. Набегающий поток разделяется крылом на две части — верхнюю и нижнюю, — при этом, вследствие выпуклости крыла, верхняя часть потока должна пройти больший путь, нежели нижняя. Для обеспечения неразрывности потока скорость воздуха над крылом должна быть больше, чем под ним, из чего следует, что давление на верхней стороне профиля крыла ниже, чем на нижней; этой разностью давлений обуславливается подъёмная сила. Однако данная модель не объясняет возникновение подъёмной силы на двояковыпуклых симметричных или на вогнуто-выпуклых профилях, когда потоки сверху и снизу проходят одинаковое расстояние.

Для более точных вычислений Н. Е. Жуковский ввёл понятие циркуляции скорости потока; в 1904 году им была сформулирована теорема Жуковского. Циркуляция скорости позволяет учесть скос потока и получать значительно более точные результаты при расчётах.

Положение закрылков (сверху вниз):
1) Наибольшая эффективность (набор высоты, горизонтальный полёт, снижение)
2) Наибольшая площадь крыла (взлёт)
3) Наибольшая подъёмная сила, высокое сопротивление (заход на посадку)
4) Наибольшее сопротивление, уменьшенная подъёмная сила (после посадки)

Одним из главных недостатков вышеприведённых объяснений является то, что они не учитывают вязкость воздуха, то есть перенос энергии и импульса между отдельными слоями потока (что и является причиной циркуляции). Существенное влияние на крыло может оказать поверхность земли, «отражающая» возмущения потока, вызванные крылом, и возвращающая часть импульса обратно (экранный эффект).

Поток воздуха, следующий вдоль верхней поверхности крыла, «прилипает» к ней и старается следовать вдоль этой поверхности даже после точки перегиба профиля (эффект Коанда).

На самом деле, обтекание крыла является очень сложным трёхмерным нелинейным, и зачастую нестационарным, процессом. Подъёмная сила крыла зависит от его площади, профиля, формы в плане, а также от угла атаки, скорости и плотности потока (числа Маха) и от целого ряда других факторов.

Форма крыла

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Одна из основных проблем при конструировании новых самолётов — выбор оптимальной формы крыла и его параметров (геометрических, аэродинамических, прочностных и т. п.).

Прямое крыло

Пример аппарата с прямым крылом

Основным достоинством прямого крыла является его высокий коэффициент подъёмной 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 взлёта и посадки. Данный тип крыла применяется в дозвуковых и околозвуковых самолётах с реактивными двигателями. Ещё одним достоинством прямого крыла является технологичность изготовления, позволяющая удешевить производство.

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

Стреловидное крыло

Разрезная схема левой консоли Space Shuttle Основная статья: Стреловидность крыла

Стреловидное крыло получило широкое распространение благодаря различным модификациям и конструкторским решениям.

Достоинства:

  • увеличение скорости, при которой наступает волновой кризис, и как следствие — меньшее сопротивление на трансзвуковых скоростях по сравнению с прямым крылом;
  • медленный рост подъёмной силы в зависимости от угла атаки, а следовательно лучшая устойчивость к турбулентности атмосферы.

Недостатки:

  • пониженная несущая способность крыла, а также меньшая эффективность действия механизации;
  • увеличение поперечной статической устойчивости по мере возрастания угла стреловидности крыла и угла атаки, что затрудняет получение надлежащего соотношения между путевой и поперечной устойчивостями самолёта 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 самолёта;
  • увеличение скоса потока за крылом, приводящее к снижению эффективности горизонтального оперения;
  • возрастание массы и уменьшение жёсткости крыла.

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

Примеры применения: Су-7, Боинг 737, Ту-134 и др.

Крыло с наплывом (оживальное)

Оживальное крыло

Вариация стреловидного крыла. Действия крыла оживальной формы можно описать как спиральный поток вихрей, срывающихся с острой передней кромки большой стреловидности в околофюзеляжной части крыла. Вихревая плёнка вызывает также образование обширных областей низкого давления и увеличивает энергию пограничного слоя воздуха, увеличивая тем самым коэффициент подъёмной силы. Манёвренность ограничивается прежде всего статической и динамической прочностью конструкционных материалов, а также аэродинамическими характеристиками самолёта.

Примеры применения: Ту-144, Конкорд

Обратной стреловидности

Основная статья: Крыло обратной стреловидностиКрыло обратной стреловидности

Крыло с отрицательной стреловидностью (то есть 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 определённых значений скорости и углов атаки;
  • требует конструкционных материалов и технологий, позволяющих создать достаточную жёсткость конструкции;

Примеры применения: серийный гражданский HFB-320 Hansa Jet, экспериментальный истребитель Су-47 «Беркут».

Треугольное крыло

Треугольное (дельтавидное англ. delta-wing — получило наименование по начертанию греческой буквы дельта) крыло жёстче и легче как прямого, так и стреловидного и чаще всего используется при скоростях свыше M = 2.

Преимущества:

  • Имеет малое относительное удлинение

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.

Примеры применения: МиГ-21, HAL Tejas, Mirage 2000 (малой относительной толщины); Gloster Javelin, Avro Vulcan (большой относительной толщины), Avro Canada CF-105 Arrow, Saab 37 Viggen, сверхзвуковые пассажирские Lockheed L-2000, Boeing-2707-300

Трапециевидное крыло

Трапециевидное крыло.

Преимущества:

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Примеры применения: F/A-18, прототип YF-23.

Эллиптическое крыло

Эллиптическое крыло.

Преимущества: имеет наибольшее аэродинамическое качество среди всех известных типов крыла.

Недостатки: весьма сложно в изготовлении.

Примеры применения: К-7 (СССР), Supermarine Spitfire.

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Крыло арочного типа

Автором арочного типа крыла является американский конструктор Уиллард Кастер, который в 1930-х — 1950-х годах разработал и построил несколько экспериментальных самолётов, на которых применил изобретённую им аэродинамическую схему. Её основной особенностью, по замыслу Кастера, была способность полукруглого крыла создавать, благодаря своей форме, дополнительную статическую подъёмную силу. Однако доказать воплощение концепции до жизнеспособных характеристик Кастеру не удалось, и арочное крыло не получило распространения в авиастроении.

Кастер утверждал, что аппарат с таким крылом способен взлетать и подниматься почти вертикально, или зависать, сохраняя скорость железнодорожного транспортного средства.

Толщина крыла

Крыло также характеризуется относительной толщиной (соотношение толщины к ширине), у корня и на концах, выраженной в процентах.

Толстое крыло

Толстое крыло позволяет отодвинуть момент срыва в штопор (сваливание), и лётчик может маневрировать с бо́льшими углами и перегрузкой. Главное — этот срыв на таком крыле развивается постепенно, сохраняя плавное обтекание потока на большей части крыла. При этом, лётчик получает возможность распознать опасность по возникающей тряске аэроплана и вовремя принять меры. Самолёт же с тонким крылом резко и внезапно теряет подъёмную силу почти на всей площади крыла, не оставляя пилоту шансов.

Примеры: ТБ-4 (АНТ-16), АНТ-20, К-7, Boeing Model 299, Boeing XB-15 (англ.)русск.

Сверхкритическое крыло

Суперкритический профиль (С. П.), дозвуковой профиль крыла, позволяющий при фиксированном значении коэффициентов подъёмной силы и толщины профиля существенно повысить критическое число Маха. Чтобы увеличить скорость, нужно уменьшать сопротивление профиля крыла путём уменьшения его толщины («сплющить» профиль), но при этом надо сохранить его весовые и прочностные характеристики. Решение нашёл американский инженер Ричард Уиткомб. Он предложил сделать сужающуюся подрезку на нижней поверхности задней части крыла (небольшой плавный отгиб «хвостика» крыла вниз). Расширяющийся в подрезке поток компенсировал смещение аэродинамического фокуса. Использование уплощённых профилей с изогнутой задней частью позволяет равномерно распределить давление вдоль хорды профиля и тем самым приводит к смещению центра давления назад, а также увеличивает критическое число Маха на 10-15 %. Такие профили стали называть сверхкритическими (суперкритическими). Достаточно быстро они эволюционировали в сверхкритические профили 2-го поколения — передняя часть приближалась к симметричной, а подрезка усиливалась. Однако дальнейшее развитие в этом направлении остановилось — ещё более сильная подрезка делала заднюю кромку слишком тонкой с точки зрения прочности. Другим недостатком сверхкритического крыла 2-го поколения был момент на пикирование, который приходилось парировать нагрузкой на горизонтальное оперение. Раз нельзя подрезать сзади — нужно подрезать спереди: решение было столь же гениально, сколько и просто ― применили подрезку в передней нижней части крыла и уменьшили её в задней. Здесь краткая история эволюции аэродинамических профилей в картинках. Сверхкритические профили применяются в пассажирской авиации, обеспечивая наилучшее соотношение экономичности, веса конструкции и скорости полёта.

Механизация крыла

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

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).

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

См. также: Палубная авиация

Конструктивно-силовые схемы крыла

По конструктивно-силовой схеме крылья делятся на ферменные, лонжеронные, кессонные.

Ферменное крыло

Конструкция такого крыла включает пространственную ферму, воспринимающую силовые факторы, нервюры и обшивку, передающую аэродинамическую нагрузку на нервюры. Не следует путать ферменную конструктивно-силовую схему крыла с лонжеронной конструкцией, включающей лонжероны и (или) нервюры ферменной конструкции. В настоящее время крылья ферменной конструкции практически не применяются.

Лонжеронное крыло

Лонжероны выделены красным цветом Фрагмент крыла поршневого истребителя Ла-5, вертикально на фото идут нервюры

Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент. Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов тем, что панели обшивки с стрингерным набором крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолёта с помощью моментных узлов.

Кессонное крыло

В кессонном крыле основную нагрузку воспринимают как лонжероны, так и обшивка. В пределе лонжероны вырождаются до стенок, а изгибающий момент полностью воспринимается панелями обшивки. В таком случае конструкцию называют моноблочной. Силовые панели включают обшивку и подкрепляющий набор в виде стрингеров или гофра. Подкрепляющий набор служит для обеспечения отсутствия потери устойчивости обшивки от сжатия и работает на растяжение-сжатие вместе с обшивкой. Кессонная конструкция крыла требует наличия центроплана, к которому крепятся консоли крыла. Консоли крыла стыкуются с центропланом при помощи контурного стыка, обеспечивающего передачу силовых факторов по всей ширине панели.

История исследования

Первые теоретические исследования и важные результаты для крыла бесконечного размаха проведены на рубеже XIX—XX веков русскими учёными Н. Жуковским, С. Чаплыгиным, немецким М. Куттой, английским Ф. Ланчестером. Теоретические работы для реального крыла начаты немцем Л. Прандтлем.

Среди полученных ими результатов можно отметить:

  • Теорема Жуковского, en:Kutta–Joukowski theorem
  • Постулат Жуковского — Чаплыгина, en:Kutta condition
  • Lanchster-Prandtle en:lifting-line theory

> См. также

  • Профиль (аэродинамика)
  • Крыло изменяемой стреловидности
  • Узел подвески вооружения
  • Кольцевое крыло

Примечания

  1. Микеладзе, Титов, 1990, с. 13.
  2. Микеладзе, Титов, 1990, с. 3, 4.
  3. John S. Denker, See How It Flies, chapter 3 (англ.)
  4. Аэродинамика самолёта Ту-134А. Лигум. Т. И. Москва, «Транспорт», 1975
  5. Boeing-2707-300 — сверхзвуковой пассажирский самолёт
  6. Крыло эллиптическое в Энциклопедия по машиностроению XXL
  7. Летающее крыло и эллиптический самолет // 27.06.2017
  8. § 74. Крыло с минимальным индуктивным сопротивлением в учебнике «Механика жидкости и газа»
  9. Откуда есть пошёл самолёт-истребитель, ч. 3 (недоступная ссылка)
  10. Конструкция самолётов. Житомирский Г. И. М.: Машиностроение, 1991—400 с: ил. — ISBN 5-217-01519-5; ББК 39.53я73 Ж 74; УДК 629.73.02 (075.8)
  11. Конструкция самолётов. Шульженко М. Н. 1971, М., Машиностроение, 3-е издание

> Литература

  • В. Г. Микеладзе, В. М. Титов. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолётов и ракет., Москва. Машиностроение. 1990.

Ссылки

  • Demystifying the Science of Flight — Audio segment on NPR’s Talk of the Nation Science Friday (англ.)

В этой статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок. Утверждения, не подкреплённые источниками, могут быть поставлены под сомнение и удалены. Вы можете улучшить статью, внеся более точные указания на источники.

Части самолета: конструктивное значение и особенности эксплуатации

Самолёт – воздушное судно, без которого сегодня представить перемещение людей и грузов на большие расстояния невозможно. Разработка конструкции современного самолета, а также создание отдельных его элементов представляется важной и ответственной задачей. К этой работе допускают только высококвалифицированных инженеров, профильных специалистов, так как небольшая ошибка в расчётах или производственный брак приведут к фатальным последствиям для пилотов и пассажиров. Не представляет секрет, что любой самолёт имеет фюзеляж, несущие крылья, силовой агрегат, систему разнонаправленного управления и взлетно-посадочные устройства.

Летящий самолет

Ниже изложенная информация об особенностях устройства составных частей самолёта будет интересна для взрослых и детей, занимающихся конструкторской разработкой моделей летательных аппаратов, а также отдельных элементов.

Компоновка самолёта

Фюзеляж самолёта

Основной частью самолета является фюзеляж. На нем закрепляются остальные конструктивные элементы: крылья, хвост с оперением, шасси, а внутри размещается кабина управления, технические коммуникации, пассажиры, грузы и экипаж воздушного судна. Корпус самолёта собирается из продольных и поперечных силовых элементов, с последующей обшивкой металлом (в легкомоторных версиях – фанерой или пластиком).

Требования при проектировании фюзеляжа самолёта предъявляется к весу конструкции и максимальным характеристикам прочности. Добиться этого позволяет использование следующих принципов:

  1. Корпус фюзеляжа самолёта выполняется в форме, снижающей лобовое сопротивление воздушным массам и способствующей возникновению подъемной силы. Объем, габариты самолёта должны быть пропорционально взвешены;
  2. При проектировании предусматривают максимально плотную компоновку обшивки и силовых элементов корпуса для увеличения полезного объема фюзеляжа;
  3. Сосредотачивают внимание на простоте и надежности крепления крыловых сегментов, взлётно-посадочного оборудования, силовой установки;
  4. Места крепления грузов, размещения пассажиров, расходных материалов должны обеспечивать надёжное крепление и баланс самолёта при различных условиях эксплуатации;

Фюзеляж пассажирского самолёта

  1. Место размещения экипажа должно предоставлять условия комфортного управления самолётом, доступ к основным приборам навигации и управления при экстремальных ситуациях;
  2. В период обслуживания самолёта предусмотрена возможность беспрепятственно провести диагностику и ремонт вышедших из строя узлов и агрегатов.

Прочность корпуса самолёта обязана обеспечивать противодействие нагрузкам при различных полётных условиях, в том числе:

  • нагрузки в местах крепления основных элементов (крылья, хвост, шасси) в режимах взлёта и приземления;
  • в полётный период выдерживать аэродинамическую нагрузку, с учётом инерционных сил веса самолёта, работы агрегатов, функционирования оборудования;
  • перепады давления в герметически ограниченных отделах самолёта, постоянно возникающие при лётных перегрузках.

К основным типам конструкции корпуса самолёта относят плоский, одно,- и двухэтажный, широкий и узкий фюзеляж. Положительно зарекомендовали себя и используются фюзеляжи балочного типа, включающие варианты компоновки, которые носят название:

  1. Обшивочные – конструкция исключает продольно расположенные сегменты, усиление происходит за счёт шпангоутов;
  2. Лонжеронные – элемент имеет значительные габариты, и непосредственная нагрузка ложится именно на него;
  3. Стрингерные – имеют оригинальную форму, площадь и сечение меньше, чем в лонжеронном варианте.

Важно! Равномерное распределение нагрузки на все части самолёта осуществляется за счёт внутреннего каркаса фюзеляжа, который представлен соединением различных силовых элементов по всей длине конструкции.

Конструкция крыла

Крыло – один из основных конструктивных элементов самолёта, обеспечивающий создание подъёмной силы для полёта и маневрирования в воздушных массах. Крылья используют для размещения взлётно-посадочных устройств, силового агрегата, топлива и навесного оборудования. От правильного сочетания веса, прочности, жёсткости конструкции, аэродинамики, качества изготовления зависят эксплуатационные и лётные характеристики самолёта.

Основными частями крыла называется следующий перечень элементов:

  1. Корпус, сформированный из лонжеронов, стрингеров, нервюров, обшивки;
  2. Предкрылки и закрылки, обеспечивающие плавный взлёт и посадку;
  3. Интерцепторы и элероны – посредством них осуществляется управление самолётом в воздушном пространстве;
  4. Щитки тормозные, предназначенные для уменьшения скорости движения во время посадки;
  5. Пилоны, необходимые для крепления силовых агрегатов.

Крыло самолёта

Конструктивно-силовая схема крыла (наличие и расположение деталей при нагрузочном воздействии) должна обеспечивать устойчивое противодействие силам кручения, сдвига и изгиба изделия. К ней относятся продольные, поперечные элементы, а также внешняя обшивка.

  1. К поперечным элементам относят нервюры;
  2. Продольный элемент представлен лонжеронами, которые могут быть в виде монолитной балки и представлять ферму. Располагаются по всему объёму внутренней части крыла. Участвуют в придании жёсткости конструкции, при воздействии сгибающей и поперечной силы на всех этапах полёта;
  3. Стрингер также относят к продольным элементам. Его размещение – вдоль крыла по всему размаху. Работает как компенсатор осевого напряжения нагрузок изгиба крыла;
  4. Нервюры – элемент поперечного размещения. В конструкции представлены фермами и тонкими балками. Придаёт профиль крылу. Обеспечивает жесткость поверхности при распределении равномерной нагрузки во время создания полётной воздушной подушки, а также крепления силового агрегата;
  5. Обшивка придаёт форму крылу, обеспечивая максимальную аэродинамическую подъёмную силу. Вместе с другими элементами конструкции увеличивает жёсткость крыла и компенсирует действие внешних нагрузок.

Классификация крыльев самолёта осуществляется в зависимости от конструктивных особенностей и степени работы наружной обшивки, в том числе:

  1. Лонжеронного типа. Характеризуются незначительной толщиной обшивки, образующей замкнутый контур с поверхностью лонжеронов.
  2. Моноблочного типа. Основная внешняя нагрузка распределяется по поверхности толстой обшивки, закреплённой массивным набором стрингеров. Обшивка может быть монолитной или состоять из нескольких слоёв.

Примыкание крыла к фюзеляжу

Важно! Стыковка частей крыльев, последующее их крепление должны обеспечивать передачу, распределение изгибающего и крутящего моментов, возникающих при различных режимах эксплуатации.

Авиадвигатели

Благодаря постоянному совершенствованию авиационных силовых агрегатов продолжается развитие современного самолётостроения. Первые полёты не могли быть длительными и совершались исключительно с одним пилотом именно потому, что не существовало мощных двигателей, способных развить необходимую тяговую силу. За весь прошедший период авиацией использовались следующие типы двигателей самолёта:

  1. Паровые. Принцип работы заключался в преобразовании энергии пара в поступательное движение, передающееся на винт самолёта. Из-за низкого коэффициента полезного действия использовался непродолжительное время на первых авиамоделях;
  2. Поршневые – стандартные двигатели с внутренним сгоранием топлива и передачей крутящего момента на винты. Доступность изготовления из современных материалов позволяет их использование до настоящего времени на отдельных моделях самолётов. КПД представлен не более 55.0%, но высокая надежность и неприхотливость в обслуживании делают двигатель привлекательным;

Поршневой авиадвигатель

  1. Реактивные. Принцип действия основан на преобразовании энергии интенсивного сгорания авиационного топлива в необходимую для полёта тягу. Сегодня такой тип двигателей наиболее востребован в авиастроительстве;
  2. Газотурбинные. Работают по принципу пограничного нагрева и сжатия газа сгорания топлива, направленного на вращение турбинного агрегата. Получили широкое распространение в авиации военного назначения. Используются в самолётах типа Су-27, МиГ-29, F-22, F-35;
  3. Турбовинтовые. Один из вариантов газотурбинных двигателей. Но полученная при работе энергия преобразовывается в приводную для винта самолёта. Небольшая её часть используется для образования реактивной толкающей струи. Применяют, в основном, в гражданской авиации;
  4. Турбовентиляторные. Характеризуются высоким КПД. Применяемая технология нагнетания дополнительного воздуха для полного сгорания топлива обеспечивает максимальную эффективность работы и высокую экологическую безопасность. Такие двигатели нашли своё применение при создании больших авиалайнеров.

Важно! Перечень двигателей, разрабатываемых авиаконструкторами, вышеуказанным перечнем не ограничивается. В разное время неоднократно принимались попытки создавать различные вариации силовых агрегатов. В прошлом веке даже велись работы по конструированию атомных двигателей в интересах авиации. Опытные образцы были опробованы в СССР (ТУ-95, АН-22) и США (Convair NB-36H), но были сняты с испытания в связи с высокой экологической опасностью при авиационных катастрофах.

Органы управления и сигнализации

Комплекс бортового оборудования, командные и исполнительные устройства самолёта называют органами управления. Команды подаются из пилотной кабины, а выполняются элементами плоскости крыла, оперением хвоста. На разных типах самолётов используются различные типы систем управления: ручная, полуавтоматическая и полностью автоматизированная.

Органы управления, независимо от типа системы управления, разделяют следующим образом:

  1. Основное управление, включающее в себя действия, отвечающие за регулировку лётных режимов, восстановление продольного баланса самолёта в заранее заданных параметров, они включают:
  • рычаги, непосредственно управляемые пилотом (штурвал, рули высоты, горизонта, командные панели);
  • коммуникации для соединения управляющих рычагов с элементами исполнительных механизмов;
  • непосредственные исполняющие устройства (элероны, стабилизаторы, сполерные системы, закрылки, предкрылки).
  1. Дополнительное управление, используемое при взлётном или посадочном режимах.

При применении ручного или полуавтоматического управления воздушным судном пилота можно считать неотъемлемой частью системы. Только он может проводить сбор и анализ информации о положении самолёта, нагрузочных показателях, соответствии направления полёта с плановыми данными, принимать соответствующее обстановке решение.

Для получения объективной информации о лётной обстановке, состоянии узлов самолёта пилот использует группы приборов, назовем основные:

  1. Пилотажные и используемые для навигационных целей. Определяют координаты, горизонтальное и вертикальное положение, скорость, линейные отклонения. Контролируют угол атаки по отношению к встречному потоку воздуха, работу гироскопических устройств и многие не менее значимые параметры полёта. На современных моделях самолётов объединены в единый пилотажно-навигационный комплекс;
  2. Для контроля работы силового агрегата. Обеспечивают пилота информацией о температуре и давлении масла и авиационного топлива, расход рабочей смеси, количество оборотов коленчатых валов, вибрационный показатель (тахометры, датчики, термометры и подобное);
  3. Для наблюдения за функционированием дополнительного оборудования и авиационных систем. Включают в себя комплекс измерительных приборов, элементы которого размещены практически во всех конструктивных частях самолёта (манометры, указателя расходования воздуха, перепада давления в герметических закрытых кабинах, положения закрылков, стабилизирующих устройств и тому подобное);
  4. Для оценки состояния окружающей атмосферы. Основными измеряемыми параметрами являются температура наружного воздуха, состояние атмосферного давления, влажность, скоростные показатели перемещения воздушных масс. Используются специальные барометры и другие адаптированные измерительные приборы.

Важно! Измерительные приборы, используемые для мониторинга состояния машины и внешней среды, специально разработаны и адаптированы для сложных условий эксплуатации.

Взлётно-посадочные системы 2280

Взлёт и посадку считают ответственными периодами при эксплуатации самолёта. В этот период возникают максимальные нагрузки на всю конструкцию. Гарантировать приемлемый разгон для поднятия в небо и мягкое касание поверхности посадочной полосы могут только надёжно сконструированные стойки шасси. В полете они служат дополнительным элементом придания жесткости крыльям.

Конструкция наиболее распространённых моделей шасси представлена следующими элементами:

  • подкос складной, компенсирующий лотовые нагрузки;
  • амортизатор (группа), обеспечивает плавность хода самолёта при движении по взлетно-посадочной полосе, компенсирует удары во время контакта с землёй, может устанавливаться в комплекте с демпферами-стабилизаторами;
  • раскосы, выполняющие роль усилителя жесткости конструкции, могут называться стержнями, располагаются диагонально по отношению к стойке;
  • траверсы, крепящиеся к конструкции фюзеляжа и крыльям стойки шасси;
  • механизм ориентирования – для управления направлением движения на полосе;
  • замочные системы, обеспечивающие крепление стойки в необходимом положении;
  • цилиндры, предназначенные для выпуска и убирания шасси.

Стойка шасси самолёта

Сколько колес размещено у самолета? Количество колёс определяется в зависимости от модели, веса и назначения воздушного судна. Наиболее распространённым считают размещение двух основных стоек с двумя колёсами. Более тяжёлые модели – трёх стоечные (размещены под носовой частью и крыльях), четырёх стоечные – две основные и две дополнительные опорные.

Видео

Описанное устройство самолета даёт лишь общее представление об основных конструктивных составляющих, позволяет определить степень важности каждого элемента при эксплуатации воздушного судна. Дальнейшее изучение требует глубокой инженерной подготовки, наличия специальных знаний аэродинамики, сопротивления материалов, гидравлики и электрооборудования. На производственных предприятиях авиастроения этими вопросами занимаются люди, прошедшие обучение и специальную подготовку. Самостоятельно изучить все этапы создания самолёта можно, только для этого следует запастись терпением и быть готовым к получению новых знаний.

Вызов духов

Вам понадобится :
-Сахар
-Соль
-Стакан (ваш и больше не чей если кто то ещё из него пил не получиться )
Можно делать когда угодно ,но если вы делаете днём ,то у вас будут крылья от ангела -если вечером или ночью ,то от демона ,а если делать с 5:00 до 6:00 ,то они дадут два разных крыла(и от демона, и от ангела)

Итак это касается тех кто хочет от ангела или демона(если хотите от того и от другого потом расскажу)приходим на кухню берём свой стакан или кружку ,неважно и кладём сахар, хорошенько мешаем(мешать можно чем угодно)потом оставляем эту воду ровно на 5 минут ,всё это время вы должны сидеть напротив стакана и думать о своих крыльях( как они будут выглядеть ,какого цвета, и всё, больше ни про что ни думаем ,только о цвете).Потом кладем соль ,и опять мешаем и делаем всё тоже что делали и с сахаром.Потом ложимся спать и на утро у вас крылышки (если вы делали днём то просто ждите ночи и тогда ложитесь)

ТЕПЕРЬ ДЛЯ ТЕХ КТО ВЫБРАЛ КРЫЛЬЯ АНГЕЛА И ДЕМОНА

Вам понадобится:
-Яблоко
-Скотч

Итак в 5 часов берём яблоко и обматываем его скотчем чтобы его не было видно , потом берём это яблоко и кладем под подушку, ровно в шесть ложитесь спать, когда вы проснётесь ,выбросите яблоко в окно, потом подойдите к зеркалу ,крылья будут видны !

У кого не получилось ,то это из-за того что ангел или демон не захотел давать вам крылья, ангел может из-за поведения ,а демон из-за того что вы отличник ,и хорошо себя ведёте(но в некоторых случаях им на это всё равно, и они дают)