Передняя планка
Предкрылок аэродинамическая — поверхность на передней крыла самолета кромке . В убранном состоянии предкрылок лежит на одном уровне с остальной частью крыла. Предкрылок разворачивается путем сдвига вперед, открывая прорезь между крылом и предкрылком. Воздух из-под предкрылка проходит через щель и заменяет пограничный слой, который с большой скоростью прошел вокруг передней кромки предкрылка, теряя значительную часть своей кинетической энергии из-за сопротивления трения обшивки. В развернутом состоянии предкрылки позволяют крыльям работать под большим углом атаки перед сваливанием. С развернутыми предкрылками самолет может летать на более низких скоростях, что позволяет ему взлетать и приземляться на более короткие расстояния. самолета Они используются во время взлета и посадки, а также при выполнении маневров на низкой скорости, которые могут привести к сваливанию . В нормальном полете предкрылки убираются, чтобы минимизировать сопротивление .
Предкрылки — это устройства, обеспечивающие большую подъемную силу, обычно используемые на самолетах, предназначенных для работы в широком диапазоне скоростей. Системы закрылков, идущие вдоль задней кромки крыла, распространены на всех самолетах.
Типы [ править ]
Типы включают в себя:
- Автоматический
- Подпружиненные предкрылки лежат заподлицо с передней кромкой крыла и удерживаются на месте под действием действующей на них силы воздуха. По мере замедления самолета аэродинамическая сила уменьшается, и пружины выдвигают предкрылки. Иногда их называют планками Хэндли-Пейджа .
- Зафиксированный
- Планка постоянно выдвигается. Иногда это используется на специализированных низкоскоростных самолетах (их называют слотами ) или когда простота преобладает над скоростью.
- Работает
- Выдвижением предкрылков может управлять пилот. Это обычно используется на авиалайнерах.
Операция [ править ]
Хорда предкрылка обычно составляет лишь несколько процентов хорды крыла. Предкрылки могут заходить на внешнюю треть крыла или закрывать всю переднюю кромку . Многие ранние специалисты по аэродинамике, в том числе Людвиг Прандтль , считали, что предкрылки работают, создавая поток высокой энергии в потоке основного профиля , таким образом повторно активизируя его пограничный слой и задерживая сваливание. [1] В действительности предкрылок не придает воздуху в щели высокую скорость (фактически снижает его скорость), а также его нельзя назвать высокоэнергетическим воздухом, поскольку весь воздух за пределами реальных пограничных слоев имеет одинаковое общее количество тепла . Фактические эффекты планки: [2] [3]
- Эффект планки
- Скорости на передней кромке выходного элемента (основного профиля ) уменьшаются из-за циркуляции входного элемента (предкрылка), что снижает пики давления выходного элемента.
- Эффект циркуляции
- Циркуляция нижнего элемента увеличивает циркуляцию верхнего элемента, тем самым улучшая его аэродинамические характеристики.
- Эффект демпинга
- Скорость выброса на задней кромке предкрылка увеличивается за счет циркуляции основного профиля, что устраняет проблемы с отделением или увеличивает подъемную силу.
- Восстановление давления на поверхности
- Замедление следа пластины происходит эффективно, без контакта со стеной.
- Эффект свежего пограничного слоя
- Каждый новый элемент начинается со свежего пограничного слоя на передней кромке . Тонкие пограничные слои могут выдерживать более сильные неблагоприятные градиенты , чем толстые. [3]
У планки есть аналог, найденный в крыльях некоторых птиц, алула , перо или группа перьев, которые птица может вытягивать под контролем своего «большого пальца».
История [ править ]
Предкрылки были впервые разработаны Густавом Лахманном C , связанное с сваливанием, в августе 1917 года в 1918 году. Крушение самолета Rumpler побудило Лахмана развить эту идею, и в 1917 году в Кельне была построена небольшая деревянная модель . В Германии в 1918 году Лахманн представил патент на передние планки. [4] Однако немецкое патентное ведомство сначала отклонило его, так как не поверило в возможность отсрочки срыва путем разделения крыла.
Независимо от Лахмана компания Handley Page Ltd в Великобритании также разработала крыло с прорезями как способ отсрочить сваливание за счет задержки отрыва потока от верхней поверхности крыла при больших углах атаки и подала заявку на патент в 1919 году; чтобы избежать оспаривания патента, они заключили соглашение о праве собственности с Лахманном. В том же году самолет Airco DH.9 был оснащен предкрылками и совершил испытательный полет. [5] Позже Airco DH.9A был модифицирован как моноплан с большим крылом, оснащенным полноразмахными предкрылками передней кромки и задними элеронами (то есть тем, что позже будет называться закрылками задней кромки), которые можно было раскрывать вместе с передними. -краевые планки для проверки улучшенных характеристик на низкой скорости. Позже он был известен как Handley Page HP20. [6] Несколько лет спустя, впоследствии устроившись на работу в авиастроительную компанию Handley-Page, Лахманн отвечал за ряд проектов самолетов, в том числе Handley Page Hampden .
Лицензирование дизайна стало одним из основных источников дохода компании в 1920-х годах. Первоначальная конструкция имела форму фиксированной прорези возле передней кромки крыла, конструкция, которая использовалась на ряде самолетов взлета и посадки .
Во время Второй мировой войны на немецких самолетах обычно устанавливалась более совершенная версия предкрылка, который уменьшал сопротивление , прижимаясь к передней кромке крыла за счет давления воздуха и выскакивая, когда угол атаки увеличивался до критического угла. Примечательные предкрылки того времени принадлежали немецкому Fieseler Fi 156 Storch . По конструкции они были похожи на выдвижные планки, но были фиксированными и невыдвижными. Эта особенность конструкции позволяла самолету взлетать при слабом ветре менее чем за 45 м (150 футов) и приземляться за 18 м (60 футов). В самолетах, спроектированных компанией Messerschmitt , как правило, использовались автоматические подпружиненные передние предкрылки, за исключением Александром Липпишем , спроектированного ракетного истребителя Messerschmitt Me 163B Komet , в котором вместо этого использовались фиксированные прорези, встроенные заодно с крылом и сразу за ним. внешние передние кромки панели.
После Второй мировой войны предкрылки также использовались на более крупных самолетах и обычно приводились в движение с помощью гидравлики или электричества .
Исследования [ править ]
Существует несколько технологических исследований и разработок, направленных на интеграцию функций систем управления полетом, таких как элероны , рули высоты , элевоны , закрылки и флапероны , в крылья для выполнения аэродинамических целей с меньшими преимуществами: масса, стоимость, сопротивление, инерция (для более быстрого , более сильная реакция управления), сложность (механически проще, меньше движущихся частей или поверхностей, меньше обслуживания) и радиолокационная эффективность для малозаметности . Они могут использоваться во многих беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) и истребителях 6-го поколения .
Одним из многообещающих подходов, который может конкурировать с предкрылками, являются гибкие крылья. В гибких крыльях большая часть или вся поверхность крыла может менять форму в полете, чтобы отклонить поток воздуха. Активное аэроупругое крыло X -53 — разработка НАСА . Адаптивное совместимое крыло — это военная и коммерческая разработка. [7] [8] [9]
См. также [ править ]
- Передний откидной клапан
- Закрылок (аэронавтика)
- Поверхности управления полетом
- лоскут Крюгера
- Передовой слот
Ссылки [ править ]
- ^ Теория секций крыла, Эбботт и Дёнхофф, Dover Publications.
- ^ Аэродинамика большой подъемной силы, AMO Smith, Journal of Aircraft, 1975.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Аэродинамика большой подъемной силы, автор: AMO Smith, McDonnell Douglas Corporation, Лонг-Бич, июнь 1975 г. Архивировано 7 июля 2011 г. в Wayback Machine.
- ^ Густав Лахманн - Национальный консультативный комитет по аэронавтике (ноябрь 1921 г.). «Опыты с прорезными крыльями» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 ноября 2012 г. Проверено 14 октября 2018 г.
- ^ Хэндли Пейдж, Ф. (22 декабря 1921 г.), «Развитие конструкции самолетов с использованием крыльев с прорезями» , Flight , vol. XIII, нет. 678, с. 844, заархивировано из оригинала 3 ноября 2012 г. - через Flightglobal Archive.
- ^ Ф. Хэндли Пейдж «Развитие конструкции самолетов с использованием крыльев с прорезями». Архивировано 3 ноября 2012 г. на сайте Wayback Machine Flight , 22 декабря 1921 г., страница фотографии 845 переоборудованного DH4 для испытаний крыльев с прорезями.
- ^ Скотт, Уильям Б. (27 ноября 2006 г.), «Morphing Wings» , Aviation Week & Space Technology , заархивировано из оригинала 26 апреля 2011 г.
- ^ «FlexSys Inc.: Аэрокосмическая промышленность» . Архивировано из оригинала 16 июня 2011 года . Проверено 26 апреля 2011 г.
- ^ Кота, Шридхар; Осборн, Рассел; Эрвин, Грегори; Марич, Драган; Флик, Питер; Пол, Дональд. «Адаптивное крыло, соответствующее заданию – проектирование, изготовление и летные испытания» (PDF) . Анн-Арбор, Мичиган; Дейтон, Огайо, США: FlexSys Inc., Исследовательская лаборатория ВВС. Архивировано из оригинала (PDF) 22 марта 2012 года . Проверено 26 апреля 2011 г.
Внешние ссылки [ править ]
