Клапан (аэронавтика)

Тяжелыми шлихами простирались справа на типичном авиалайнере ( Airbus A310-300 ). передовые края . Слева также расширяются в

Лоскут используемое -это устройство с высоким подъемом, для снижения скорости остановки крыла самолета при заданном весе. Крышки обычно монтируются на крыле задней части самолета с фиксированным крылом . Крышки используются для уменьшения расстояния взлета и расстояния приземления. Ломки также вызывают увеличение сопротивления , поэтому они втянуты, когда они не нужны.

Закрытия, установленные на большинстве самолетов, представляют собой частичные закрылки; SANSISE от корня крыла до внутреннего конца элеронов . Когда простираются частичные лоскуты, они изменяют распределение подъема Spanise Lift на крыле, заставляя внутреннюю половину крыла обеспечить увеличенную долю подъема и внешнюю половину для обеспечения уменьшенной доли подъема. Уменьшение доли подъема, поставляемого внешней половиной крыла, сопровождается уменьшением угла атаки на подвесной половине. Это полезно, потому что он увеличивает маржу над стойлом внешней половины, поддерживая эффективность элерона и снижая вероятность асимметричного стойла и вращения . Идеальное распределение подъема по крылу является эллиптическим, а продление ловушек частично простирается значительным отходом от эллиптической. Это увеличивает вызванное подъемом сопротивление , которое может быть полезным во время подхода и посадки, поскольку он позволяет самолету спускаться под более крутым углом.

Распространение клапанов крыльев увеличивает развод или кривизну крыла, повышая максимальный коэффициент подъема или верхний предел до подъема, который может генерировать крыло. Это позволяет самолету генерировать необходимый подъемник с более низкой скоростью, снижая минимальную скорость (известную как скорость киоска), при которой самолет безопасно поддержит полете. Для большинства конфигураций самолетов полезным побочным эффектом развертывания клапанов является уменьшение угла шага самолета, которое снижает нос, тем самым улучшая вид пилота на взлетно -посадочную полосу над носом самолета во время посадки.

Существует много различных конструкций лоскутов, с конкретным выбором в зависимости от размера, скорости и сложности самолета, на котором они должны использоваться, а также от эпохи, в которой был разработан самолет. Простые клапаны, щели залоты и лоскуты Fowler являются наиболее распространенными. Крюгер -закрылки расположены на переднем крае крыльев и используются на многих реактивных авиалайнерах.

Типы лоскутов Фаулера, Фейри-Яунгмана и выгула увеличивают область крыла в дополнение к изменению разводки. Большая подъемная поверхность уменьшает нагрузку крыла , следовательно, дальнейшее снижение скорости остановки.

Некоторые закрылки установлены в другом месте. Ледовые закрылки образуют передний край крыла, и при развертывании они вращаются вниз, чтобы увеличить развод крыла. У гонщика De Havilland Dh.88 под фюзеляжем и вперед крыла с ножом к краю крыла. Многие из бипланов серии Waco Custom Series имеют закрылки в середине аккорда на нижней стороне верхнего крыла.

Принципы операции

Общее уравнение подъема самолета демонстрирует эти отношения:

$L={\tfrac {1}{2}}\rho V^{2}SC_{L}$

где:

• L - количество подъема , произведенного
• $\rho$ это плотность воздуха,
• V - истинная воздушная скорость самолета или скорость самолета относительно воздуха
• S - область крыла
• $C_{L}$ является коэффициентом подъема , который определяется формой используемой аэродинамической промышленности и углом, под которым крыло встречается воздух (или угол атаки).

Здесь видно, что увеличение площади (ах) и коэффициента подъема ( $C_{L}$) Позвольте аналогичному количеству подъема, образующегося при более низкой скорости воздушной скорости (V). Таким образом, закрылки широко используются для коротких взлетов и посадков ( STOL ).

Три оранжевых стручка - это обтекатели , оптимизирующие механизмы дорожки для лопаток. Закрылки (по два с каждой стороны, на Airbus A319 ) лежат непосредственно над ними.

Расширение клапанов также увеличивает коэффициент сопротивления самолета. Следовательно, для любого данного веса и воздушной скорости закрылки увеличивают силу сопротивления . Залоты увеличивают коэффициент сопротивления самолета из -за более высокого индуцированного сопротивления , вызванного искаженным распределением подъема в рамках, на крыле с протяженными клапанами. Некоторые закрылки увеличивают область крыла, и для любой заданной скорости это также увеличивает компонент паразитического сопротивления общего сопротивления.

Закрылки во время взлета

В зависимости от типа самолета, закрылки могут быть частично расширены для взлета . При использовании во время взлета, расстояние взлетно -посадочной полосы обмена лопатками на расстоянии для подъема: использование закрытия уменьшает рулон на землю, но также снижает скорость подъема. Количество лоскута, используемого при взлете, специфична для каждого типа самолетов, и производитель будет предлагать ограничения и может указывать на снижение скорости подъема. Руководство CESSNA 172S по экспериментальному управлению рекомендует 10 ° клапанов при взлете, когда земля мягкая или это короткая взлетно -посадочная полоса, в противном случае используется 0 градусов.

Закрылки во время посадки

Закрылки во время заземления после посадки, со спойлерами, увеличивая сопротивление.

Тренер североамериканского T-6, показывающий его разделенные закрылки

Закрытия могут быть полностью расширены для посадки, чтобы дать самолету более низкую скорость прилавка, поэтому подход к посадке может быть выполнен медленнее, что также позволяет самолету приземлиться на более коротком расстоянии. Более высокий подъемник и сопротивление, связанные с полностью расширенными клапанами, позволяет более крутому и медленному подходу к месту посадки, но накладывает трудности с обработкой в ​​самолетах с очень низкой нагрузкой крыла (то есть имеет небольшой вес и большую площадь крыла). Ветры через линию полета, известные как боковые ветры , приводят к тому, что наветренная сторона самолета генерирует больше подъема и сопротивления, заставляя самолет катиться, рыскать и отключить его намеченную дорожку полета, и в результате многие легкие самолеты с уменьшенным Настройки лоскута в боковых ветрах. Кроме того, как только самолет на земле, закрылки могут снизить эффективность тормозов, поскольку крыло все еще генерирует подъем и предотвращает весь вес самолета на шинах, тем самым увеличивая расстояние остановки, особенно у влажного или ледяного условия. Обычно пилот поднимает закрылки как можно скорее, чтобы предотвратить это.

Маневрирующие закрылки

Некоторые планеры используют не только закрылки при посадке, но и в полете, чтобы оптимизировать развод крыла для выбранной скорости. Во время термилки , лоскуты могут быть частично расширены, чтобы снизить скорость стойла, чтобы планер можно было летать медленнее и тем самым снижать скорость раковины, что позволяет планеру использовать подъем теплового теплового. Круг, чтобы наилучшим образом использовать ядро ​​теплового . носа На более высоких скоростях настройка отрицательного лоскута используется для уменьшения момента подачи . Это уменьшает балансирующую нагрузку, необходимую на горизонтальном стабилизаторе , что, в свою очередь, уменьшает сопротивление отделки, связанное с поддержанием планера в продольной отделке. Отрицательный клапан также может использоваться на начальной стадии запуска аэротоки и в конце прогона посадки, чтобы поддерживать лучшую контроль элеронами .

Как и Gliders, некоторые бойцы, такие как Nakajima Ki-43, также используют специальные закрылки, чтобы улучшить маневренность во время воздушного боя, что позволяет бойцам создавать больший подъем на заданной скорости, что обеспечивает гораздо более плотные повороты. Закрытия, используемые для этого, должны быть спроектированы специально для обработки больших напряжений, и большинство закрылки имеют максимальную скорость , с которой они могут быть развернуты. Модель управления самолеты, построенные для конкуренции с точной аэробной , обычно имеют тип маневрирующей системы лоскута, которая перемещает их в противоположном направлении к лифтам, чтобы помочь ужесточить радиус маневрирования.

Треки

Производимые чаще всего из PH Steels и Titanium, лоскутные дорожки контролируют закрылки, расположенные на заднем краю крыльев самолета. Расширение клапанов часто работают на направляющих треках. Там, где они бегут за пределами структуры крыла, они могут быть внесены, чтобы оптимизировать их и защитить их от повреждения. Некоторые обтекатели с лопанами предназначены для выступающих в качестве анти-шока , которые уменьшают сопротивление, вызванные локальными звуковыми ударами, где воздушный поток становится трансонным на высоких скоростях.

Тянуть ворота

Ворота тяги, или зазоры, в атмосферных лоскутах могут потребоваться для минимизации помех между потоком двигателя и развернутыми закрылками. В отсутствие внутреннего элерона, который обеспечивает зазор во многих установках заслока, может потребоваться модифицированная часть заслонки. Упорные затворы на Boeing 757 были предоставлены одним шлифом между внутренними и подвесными двойными клапанами. A320 A340 , A330 , A380 и . не имеют внутреннего элерона В непрерывном однословом клапане не требуется ворота тяги. Вмешательство в корпус, когда закрылки еще полностью развернуты, могут вызвать повышенное сопротивление, которое не должно поставить под угрозу градиент подъема.

Типы лоскута

Закрылки и приборные устройства с высоким подъемом. Gurney Flay преувеличен для ясности. Взорванный клапан пропущен, когда он модифицирован из любого другого типа. Бледные линии указывают на линию движения, а зеленый показывает настройку лоскута, используемое во время погружения.

Простой лоскут

Задняя часть аэродинамического профиля вращается вниз на простой шарнир, установленной на передней части заслонка. Королевская авиационная фабрика и Национальная физическая лаборатория в Соединенном Королевстве проверили закрылки в 1913 и 1914 годах, но они никогда не были установлены на реальном самолете. В 1916 году авиационная компания Fairey внесла ряд улучшений для ребенка, которого они восстанавливали, включая их патентное переключающее оборудование, заставив ребенка Fairey Hamble, когда они переименовали его, первый самолет, который летает с клапанами. Это были полные простые закрылки, которые включали элероны, что также стала первым случаем Flaperons. Однако Фейри не был одиноким, так как Брегет вскоре включил автоматические закрылки в нижнее крыло их разведки/бомбардировщика Breguet 14 в 1917 году. Благодаря большей эффективности других типов лоскутов, простой лоскут обычно используется только там, где требуется простота.

Расколотый лоскут

Задняя часть нижней поверхности аэродинамической профиля птыклости вниз от переднего края лоскута, а верхняя поверхность остается неподвижной. Это может вызвать большие изменения в продольной отделке, разбивая нос вниз или вверх. При полном отклонениях разделенные лоскуты действуют так же, как спойлер, значительно добавляя коэффициент перетаскивания. Это также добавляет немного для подъема коэффициента. Он был изобретен Орвиллом Райтом и Джеймсом М.Х. Джейкобсом в 1920 году, но только стал обычным явлением в 1930 -х годах, а затем был быстро заменен. Douglas DC-1 (предшественник DC-3 и C-47) был одним из первых из многих типов самолетов для использования разделенных лоскутов.

Закрытый лоскут

Зазор между клапаном и крылом прикрепляет воздух высокого давления из -под крыла над клапаном, помогая воздушному потоку остаться прикрепленным к лоскуту, увеличивая подъем по сравнению с разделенным клапаном. Кроме того, подъем по всей аккорде первичной аэродинамической профиля значительно увеличивается, поскольку скорость воздуха, оставляя его задний край вокруг ведущего края слою лоскута. Любой клапан, который позволяет воздуху проходить между крылом, и клапаном считается лоскутным лоскутом. Перекрытый лоскут был результатом исследования в Хэндли-Пейдже , варианте слота, который датируется 1920-х годов, но не использовался гораздо позже. Некоторые закрылки используют несколько слотов для дальнейшего повышения эффекта.

Фаулер клапан

Раздельный клапан, который скользит назад, перед тем, как спрыгнуть вниз, тем самым увеличиваясь, сначала аккорд, а затем разбил. Задержек может образовывать часть верхней поверхности крыла, как простой лоскут, или он может, как разделен, он должен скользить сзади перед опусканием. В качестве определяющей особенности - отличив его от лоскута Gouge - он всегда обеспечивает эффект слота.

Зал был изобретен Харланом Д. Фаулером в 1924 году и протестирован Фреда Вейком в NACA в 1932 году. Впервые использовался на прототипе Martin 146 в 1935 году, он вошел в производство на Lockheed Super Electra 1937 года . и остается в широком распространении на современных самолетах, часто с несколькими слотами.

Junkers кладет

Продолжительный простальный клапан, закрепленный под прицелом крыла, и вращается вокруг его переднего края. Когда он не используется, он имеет большее сопротивление, чем другие типы, но более эффективно создает дополнительный подъемник, чем простой или разделенный лоскут, сохраняя при этом их механическую простоту. Изобретенные Отто Мадером в Junkers в конце 1920 -х годов, их чаще всего видели на Junkers Ju 52 и Junkers Ju 87 Stuka , хотя тот же базовый дизайн также можно найти на многих современных сверхлегких веществах, таких как Denney Kitfox . Этот тип лоскута иногда называют лоскутом внешней фарширования.

Выпадный лоскут

Основная статья: лоскут

Тип раздельного клапана, который скользит назад вдоль изогнутых дорожек, которые заставляют задний край вниз, увеличивая аккорд и развод, не влияя на отделку или требуя каких -либо дополнительных механизмов. Он был изобретен Артуром Гуж для коротких братьев в 1936 году и использовался на короткой империи и летающих лодках Сандерленда , которые использовали очень толстые шорты AD5 аэродинамического профиля. Короткие братья, возможно, были единственной компанией, которая использовала этот тип.

Fairey-Youngman Flay

Упадает (становясь откладыванием мультиварков), прежде чем скользить в кормовой части, а затем вращаться вверх или вниз. Фейри был одним из немногих показателей этого дизайна, который использовался на Fairey Firefly и Fairey Barracuda . В расширенном положении он может быть наклонен (до отрицательного угла падения), чтобы самолет мог быть погружен вертикально без необходимости чрезмерных изменений отделки.

ZAP клапан

Заслонка ZAP была изобретена Эдвардом Ф. Запаркой, когда он был с Берлинером/Джойсом и провел тестирование на общей корпорации самолетов в 1932 году и периодически в других типах, но он видел мало использования на производственных самолетах, кроме как на северном P-61 Черная вдова . Ведущий край лоскута установлен на дорожке, в то время как точка в среднем аккорде на клапане соединена через руку к повороту чуть выше дорожки. Когда передний край лоскута движется вдоль трассы, треугольник, образованный трассой, вал и поверхность лоскута (закрепленная на шарнире) становится более уже и глубже, заставляя лоскут вниз.

Крюгер лоскут

Основная статья: Крюгер лопаток

Шарнированный клапан, который складывается из -под переднего края крыла, не образуя часть переднего края крыла при втяжении. Это увеличивает валичку и толщину крыла, что, в свою очередь, увеличивает подъем и перетаскивание. Это не то же самое, что ведущий лоскут, так как это образуется со всего переднего края. Изобретенные Вернером Крюгером в 1943 году и оцененный в Goettingen, клапаны Krueger встречаются во многих современных авиалайнерах крыла.

Герни лопаток

Основная статья: Герни лопаток

Небольшая фиксированная перпендикулярная вкладка от 1 до 2% от аккорда крыла, установленная на стороне высокого давления в заднем крае аэродинамического профиля. Он был назван в честь гоночного автомобиля Дэна Герни , который заново открыл его в 1971 году и с тех пор использовался на некоторых вертолетах, таких как Sikorsky S-76B, для исправления проблем с контролем без необходимости прибегать к крупному редизайну. Это повышает эффективность даже базовых теоретических аэродинамических профилей (состоящих из треугольника и круга перекрыта) до эквивалента обычного аэродинамического профиля. Принцип был обнаружен в 1930 -х годах, но редко использовался, а затем был забыт. Поздние следы супермаринового Spitfire использовали бусин на заднем краю лифтов, который функционировал аналогичным образом.

Ведущий края лоскута

Весь передний край крыла поворачивается вниз, эффективно увеличивая заглушку, а также слегка снижая аккорд. Чаще всего встречается на бойцах с очень тонкими крыльями, не подходящими для других передовых устройств с высоким подъемом.

Взорван

Основная статья: взорван

Тип системы управления пограничным слоем, взорванные клапаны пропускают воздух, сгенерированный двигателем, или выхлоп, чтобы увеличить подъем за пределами того, что достижимо с помощью механических лоскутов. Типы включают оригинальный (внутренне взорванный клапан), который поражает сжатый воздух с двигателя поверх лоскута, извне взорванного клапана, который поражает выхлопку двигателя над верхней и нижней поверхностями клапана, а также выдувает верхнюю поверхность, которая поражает выхлоп двигателя На верхней части крыла и клапана. В то время как тестирование проводилось в Британии и Германии до Второй мировой войны , И начались летные испытания, первый производственный самолет с взорванными клапанами был не только в 1957 году Lockheed T2V Seastar . Верхняя поверхность блюс использовался на Boeing YC-14 в 1976 году.

Гибкий лоскут

Основная статья: адаптивное совместимое крыло

Также известен как Flexfoil . Современная интерпретация деформации крыла, внутренние механические приводы изгибают решетку, которая меняет форму аэродинамического профиля. Он может иметь гибкое уплотнение зазора при переходе между фиксированными и гибкими аэродинамическими профилями.

Flaperon

Основная статья: Flaperon

Тип поверхности управления самолетами , которая сочетает в себе функции как клапанов, так и элеронов .

Непрерывный лоскут с притяжением

По состоянию на 2014 год исследователи исследовательской лаборатории армии США (ARL) в исследовательском центре НАСА в Лэнгли разработали конструкцию активного флапа для лопастей ротора вертолета. Непрерывный лоскут для прицельного края (CTEF) использует компоненты для изменения запуска лезвия во время полета, устраняя механические петли, чтобы повысить надежность системы. Прототипы были построены для тестирования ветряной туннель.

В январе 2016 года команда из ARL завершила тест на лезвие ротора с индивидуальной технологией контроля лезвия. В экспериментах по живым пожарным экспериментам изучалась баллистическая уязвимость технологий контроля лезвия. Исследователи сделали три выстрела, представившие типичный наземный огонь на 7-футовой сечении лезвия ротора с 10 дюймами, с 4-футовой CTEF на экспериментальной экспериментальной установке ARL.

Связанные устройства

• планки и слоты В верхней части переднего края крыльев установлены ведущие , и хотя они могут быть либо фиксированными, либо выдвинуты на клапане Krueger. Они предлагают отличный подъем и улучшают управляемость на низких скоростях. Ведущие голубые планки позволяют крыло летать под более высоким углом атаки, что уменьшает расстояние от взлета и посадку. Другие виды лоскутов могут быть оснащены одним или несколькими слотами для повышения их эффективности, типичной установки для многих современных авиалайнеров. Они известны как прорезинты, как описано выше. Пейдж Фредерика Хэндли экспериментировал с конструкциями переднего и кормового слота в 20 -х и 30 -х годах.
• Спойлеры предназначены для создания перетаскивания и уменьшения подъема, «портя» воздушного потока над крылом. Спойлер намного больше, чем капитан, и может быть втянут. Спойлеры обычно устанавливаются среднеквадратичным аккордом на верхней поверхности крыла, но также могут быть установлены на нижней поверхности крыла.
• Воздушные тормоза используются для увеличения сопротивления, позволяя самолету быстро замедляться. При установке на крыльях они отличаются от клапанов и спойлеров тем, что они не предназначены для изменения лифта и построены достаточно сильно, чтобы их развернули на гораздо более высоких скоростях.
• Элероны похожи на лоскуты (и работают одинаково), но предназначены для обеспечения бокового контроля, а не для изменения характеристик подъема обоих крыльев, и поэтому работают по -разному - когда элерон на одном крыле увеличивает подъемник, противоположность Aileron нет, и часто будет работать над уменьшением подъема. Когда элероны предназначены для опускания в сочетании с лоскутами, их обычно называют флаперонами , в то время как те, которые портят подъем (обычно расположены на верхней поверхности перед притяжением к краю), их называют спойлеронами .

• 
  Простой лоскут при полном прогибе.
• 
  Разделенный клапан на бомбардировщике Второй мировой войны
• 
  Двойные щели с двойными щелей Fowler выдвинуты для посадки
• 
  Крюгер-закрылки и тройные заслонки с тропингом на краю Boeing 747, продленные для посадки
• 
  Junkers взмахивают, удваиваясь как элероны .

Смотрите также

• Воздушный тормоз (аэронавтика)
• Система управления полетом самолета
• Эйлерон
• Закрытия тела , тип высокопоставленных наборов аэроциалов, предназначенных для спуска автомобилей с ракетным двигателем с очень высоким углом атаки, особенно используемых во время атмосферного въезда космических транспортных средств. Закрытия тела предназначены для того, чтобы кровоточить как можно больше кинетической и потенциальной энергии во время почти вертикального спуска через атмосферу.
• Крыло управления циркуляцией
• Устройство с высоким подъемом
• Передовой планок

Ссылки

Библиография

• Clancy, LJ (1975). "6". Аэродинамика . Лондон: Pitman Publishing Limited. ISBN  978-0-273-01120-0 .
• Ганстон, Билл, Кембриджский аэрокосмический словарь Кембридж, издательство Кембриджского университета 2004, ISBN   978-0-521-84140-5 / ISBN   0-521-84140-2
• Windrow, Martin C. и René J. Francillon. Накаджима Ки-43 Хаябуса . Leatherhead, Surrey, UK: Profile Publications, 1965.