Трапециевидное крыло

В воздухоплавании трапециевидное крыло — крыло с прямыми и конусообразными краями в плане . Он может иметь любое соотношение сторон и может иметь или не иметь развертку . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Тонкая трапециевидная конструкция без стреловидности с коротким размахом и малым удлинением дает некоторые преимущества для высокоскоростного полета и использовалась на небольшом количестве типов самолетов. В этой конфигурации крыла передняя кромка сдвинута назад, а задняя – вперед. ^{[ 4 ]} Он может обеспечить низкое аэродинамическое сопротивление на высоких скоростях, сохраняя при этом высокую прочность и жесткость, и успешно использовался на заре создания сверхзвуковых самолетов.

Принципы проектирования

Любое крыло с прямыми передней и задней кромками и с разными корневыми и законцовочными хордами представляет собой трапецию , независимо от того, стреловидно оно или нет. ^{[ 5 ]}

Площадь A такого трапециевидного крыла можно рассчитать по размаху s , корневой хорде c _r и законцовочной хорде c _t :

A=s{\frac {c_{r}+c_{t}}{2}}

Тогда нагрузка на крыло w определяется подъемной силой L, деленной на площадь:

w={\frac {L}{A}}

В горизонтальном полете подъемная сила равна полному весу.

В прямом трапециевидном крыле, таком как Bell X-1 , самая толстая часть крыла по размаху, линия максимальной хорды, проходит прямо вбок от основания до кончика. Затем передняя кромка смещается назад, а задняя кромка смещается вперед. ^{[ 3 ]} В стреловидном трапециевидном крыле линия максимальной хорды стреловидна, обычно вперед. Это увеличивает стреловидность передней кромки и уменьшает стреловидность задней кромки, а в крайнем случае обе кромки смещаются назад на разную величину. ^{[ 5 ]} Форма перехода, где задняя кромка прямая, эквивалентна обрезанной форме треугольника в плане.

Скоростное трапециевидное крыло

На сверхзвуковых скоростях тонкое, маленькое и сильно нагруженное крыло обеспечивает существенно меньшее сопротивление, чем другие конфигурации. Низкий размах и нескошенная коническая форма в плане уменьшают структурные напряжения, позволяя сделать крыло тонким. Для минимального сопротивления нагрузка на крыло может превышать 400 кг на квадратный метр (82 фунта на квадратный фут). ^{[ нужна ссылка ]}

Ранние примеры предлагали решение проблемы сверхзвукового полета при ограничении мощности двигателя. Они были настолько тонкими, что их приходилось вытачивать из толстого твердого листа металла. ^{[ 6 ]} Даже с этим крылом с низким лобовым сопротивлением Douglas X-3 Stiletto был слишком слаб, чтобы достичь расчетной скорости полета в 2 Маха, но конструкция его простого крыла с шестиугольным профилем была разработана для различных других самолетов X-plane и для широко производимого Lockheed F. -104 Starfighter Высотный перехватчик со скоростью 2,2 Маха.

Было обнаружено, что небольшое крыло Starfighter хорошо реагирует на порывы ветра на малых высотах, обеспечивая плавный полет на высоких дозвуковых скоростях. Следовательно, этот тип был принят на вооружение в качестве штурмовика, в частности, немецкими Люфтваффе . Однако высокая нагрузка на крыло привела к высокой скорости сваливания с маргинальными взлетно-посадочными характеристиками и соответствующему высокому уровню аварийности при взлете и посадке.

Вариант с изогнутым профилем, притупленной задней кромкой и традиционной внутренней конструкцией был разработан для North American X-15 . ракетоплана ^{[ 6 ]}

Lockheed продолжала использовать базовую конструкцию во многих своих самолетах в 1950-х годах, включая Lockheed CL-400 Suntan и ранние версии своих сверхзвуковых транспортных конструкций. ^{[ нужна ссылка ]}

Высокоскоростные примеры

X-плоскости

Военные самолеты

Локхид F-104 Звездный истребитель

См. также

Теория развертки

Ссылки

Примечания

^ Приложение № 43. Трапециевидное высокоподъемное крыло , FUN3D (Полностью неструктурированное Навье-Стокса), НАСА (получено 30 ноября 2015 г.)
^ Илан Кроо; AA241 Проектирование самолета : синтез и анализ определений геометрии крыла. Архивировано 13 октября 2015 г. в Wayback Machine , Стэнфордский университет. (получено 30 ноября 2015 г.)
^ Jump up to: ^а ^б Г. Димитриадис; Лекция 2 по проектированию самолетов : Аэродинамика , Льежский университет. (получено 30 ноября 2015 г.)
^ Ганстон, Билл. Аэрокосмический словарь Джейн . Лондон, Англия. Джейн Паблишинг Компани Лтд, 1980. ISBN 0 531 03702 9 , страница 436.
^ Jump up to: ^а ^б Том Бенсон; Площадь крыла , НАСА (получено 30 ноября 2015 г.)
^ Jump up to: ^а ^б ^с Миллер, Дж.; X-Planes , Specialty Press, 1983.

[1] Приложение № 43. Трапециевидное высокоподъемное крыло , FUN3D (Полностью неструктурированное Навье-Стокса), НАСА (получено 30 ноября 2015 г.)

[2] Илан Кроо; AA241 Проектирование самолета : синтез и анализ определений геометрии крыла. Архивировано 13 октября 2015 г. в Wayback Machine , Стэнфордский университет. (получено 30 ноября 2015 г.)

[dimitriadis-3] Jump up to: ^а ^б Г. Димитриадис; Лекция 2 по проектированию самолетов : Аэродинамика , Льежский университет. (получено 30 ноября 2015 г.)

[4] Ганстон, Билл. Аэрокосмический словарь Джейн . Лондон, Англия. Джейн Паблишинг Компани Лтд, 1980. ISBN 0 531 03702 9 , страница 436.

[benson-5] Jump up to: ^а ^б Том Бенсон; Площадь крыла , НАСА (получено 30 ноября 2015 г.)

[miller-6] Jump up to: ^а ^б ^с Миллер, Дж.; X-Planes , Specialty Press, 1983.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]