Крыло Дэвиса

Фотография B-24 Liberator сверху, демонстрирующая конструкцию крыла Дэвиса.

Крыло Дэвиса — это Второй мировой войны самолета времен конструкция крыла , которая использовалась компанией Consolidated Aircraft на Consolidated Aircraft B-24 Liberator , а также на других моделях. Профиль имел более низкий коэффициент лобового сопротивления , чем большинство современных конструкций, что позволяло развивать более высокие скорости и создавать значительную подъемную силу при относительно малых углах атаки. Его использование в конструкциях прекратилось почти сразу после окончания Второй мировой войны .

Разработка и использование

Теория и тестирование

Летом 1937 года Рубен Х. Флит , президент Consolidated Aircraft, встретился с Дэвидом Р. Дэвисом . фрилансером Дэвис был авиационным инженером- , который искал средства на разработку своей конструкции аэродинамического профиля «Жидкая фольга». Дэвис разработал профиль «обратно», начав с базовой каплевидной формы с низким сопротивлением, а затем модифицировав ее для обеспечения подъемной силы. По сравнению с традиционными конструкциями конструкция Дэвиса была относительно толстой, с короткой хордой , но при этом достаточно глубокой, чтобы обеспечить высокое соотношение сторон . Дэвис утверждал, что новое крыло обеспечит меньшее лобовое сопротивление по сравнению с использовавшимися тогда конструкциями и обеспечит значительную подъемную силу даже при небольшом угле атаки . Кроме того, толщина крыла обеспечивала место для хранения топлива или даже для установки двигателей - идея, которая была в моде в то время.

Он обратился к компании Consolidated с просьбой лицензировать ее большие летающие лодки . Способность создавать подъемную силу при малых углах атаки делала ее особенно привлекательной для летающих лодок, поскольку уменьшала необходимость поднимать нос при взлете и посадке, которая в летающих лодках была ограничена поверхностью воды. Ни Флит, ни Исаак М. Лэддон , главный инженер Consolidated, не были впечатлены, и Дэвису не удалось убедить их опробовать его новую конструкцию.

Однако несколько дней спустя Лэддон передумал и убедил Флита оплатить постройку модели и испытания крыла в аэродинамической трубе в Калифорнийском технологическом институте . Они намеревались сравнить конструкцию с той, которая была разработана собственными силами. Первоначальные результаты испытаний в аэродинамической трубе Калифорнийского технологического института оказались разочаровывающими. Тестовые инструменты не подтвердили прогнозы Дэвиса. Однако Дэвис и другие определили, что инструменты аэродинамической трубы Калифорнийского технологического института не были достаточно чувствительными, чтобы обнаружить улучшения в результате испытаний крыла Дэвиса, несмотря на то, что в то время они были одними из самых сложных в своем роде. После повторной калибровки приборов в аэродинамической трубе Калифорнийского технологического института испытания показали значительно улучшенные показания.

Результаты испытаний в аэродинамической трубе оказались настолько хорошими, что инженеры отнеслись к этому скептически. Калифорнийский технологический институт перекалибровал свою аэродинамическую трубу и запустил ее второй раз, а затем и третий. Когда компания представила отчет Consolidated, она указала, что крыло, похоже, выполнило все, что заявлено, но Калифорнийский технологический институт также предположил, что это может быть случайность в аэродинамической трубе, которая дает хорошие результаты только в туннеле. Это распространенная проблема, поскольку стены туннеля влияют на результаты, увеличивая эффективное соотношение сторон, или использованное число Рейнольдса могло быть неправильным.

Использование в реальном мире

B-32 Dominator в полете

Флот разрешил использовать его на новой двухдвигательной летающей лодке Consolidated Model 31 XP4Y Corregidor . Модель 31 совершила свой первый полет 5 мая 1939 года, подтвердив эффективность крыла Дэвиса. К этому моменту Consolidated уже работала над секретным проектом нового бомбардировщика , усовершенствованного Boeing B-17 Flying Fortress , который только что поступил на вооружение, и также выбрала крыло Дэвиса для этого проекта. Модель 32, которая впоследствии стала B-24 Liberator, впервые поднялась в воздух 29 декабря 1939 года. Такое же базовое крыло также будет выбрано для Consolidated B-32 Dominator . Однако крыло было тоньше, чем у B-17 Flying Fortress , и многие подразделения Consolidated B-24 Liberator сильно пострадали, поскольку крылья часто ломались и отламывались при попадании в них артиллерийского огня. Поскольку крыло было очень высоким, было использовано трехколесное шасси , хотя это затрудняло посадку самолета на воду и усложняло посадку на брюхо.

Ограничения и отказ

Лишь позже стала правильно понята причина такой игры крыла Дэвиса. Во многом благодаря случайности, форма сохраняла ламинарный поток дальше от передней кромки , примерно до 20 или 30% хорды по сравнению с 5–20%, которыми обладали большинство секций аэродинамического профиля той эпохи. Хотя более поздние конструкции значительно улучшили этот вопрос, а некоторые поддерживали ламинарный поток на уровне более 60% хорды, крыло Дэвиса представляло собой большое улучшение для того времени.

Толстый профиль крыла быстро привел к его замене. Хотя аэродинамические испытания перед войной показали, что высокоскоростное сопротивление тесно связано с толстыми профилями крыла из-за волнового сопротивления , только в конце войны более высокие скорости сделали эту проблему неразрешимой. По мере увеличения скорости самолетов уменьшенное сопротивление крыла Дэвиса на низкой скорости не могло компенсировать возросшее сопротивление на высокой скорости.

Библиография

• Крыло Дэвиса и проблема проектирования профиля крыла , Уолтер Дж. Винченти , Технологии и культура , Vol. 27, № 4, октябрь 1986 г., стр. 717–758.
• Учебник по аэродинамическим профилям Dreese, часть 5: ламинарные аэродинамические профили стали проще
• Consolidated B-24 Liberator, Интернет-музей истории авиации

Внешние ссылки

• Тайна аэродинамического профиля – переписка в полете