Принцип действия. Щитки. Щиток представляет собой непрофилированный элемент крыла, расположенный у задней его кромки снизу на участке

Щитки. Щиток представляет собой непрофилированный элемент крыла, расположенный у задней его кромки снизу на участке, не занятом элероном. Различают простые щитки (рис. 7.1, а), отклоняемые в рабочее положение вниз поворотом относительно фиксированной оси вращения, и выдвижные щитки, которые при отклонении вниз одновременно смещаются назад (рис. 7.1, б).

Рис. 7.1. Схемы щитков

Отклонение щитка вниз увеличивает эффективную кривизну профиля, что приводит
к росту коэффициента подъемной силы. Из-за большого разрежения, создаваемого
в зоне между крылом и щитком, происходит интенсивный отсос пограничного слоя с верхней поверхности крыла, что затягивает срыв потока на большие углы атаки. Благодаря этому критический угол атаки крыла с отклоненным щитком очень мало отличается от критического угла исходного крыла.

На рис. 7.2 показано смещение кривой при отклонении щитка.

Рис. 7.2. Графики кривых для крыла со щитком:
1 – щиток не отклонен; 2 – щиток отклонен

Простой щиток является эффективным средством механизации прямого крыла. Наивыгоднейшие параметры щитка: хорда bщ = 0, 2b, максимальный угол отклонения dщ max = 60°. В нерабочем положении простой щиток практически не увеличивает лобового сопротивления, что является его достоинством. В отклоненном положении простой щиток дает значительный прирост . Это позволяет увеличить угол планирования самолета при посадке
и уменьшить длину послепосадочного пробега. Увеличение угла планирования и уменьшение длины пробега ведет к сокращению посадочной дистанции. Поэтому простые щитки нашли широкое применение на легких дозвуковых самолетах, имеющих избыточную тягу на взлете, для которых длина взлетно-посадочной полосы и размеры аэродрома определяются посадочной дистанцией.

Но простые щитки выгодны лишь для самолетов с прямыми крыльями. Эффективность простого щитка резко снижается с увеличением угла стреловидности. Приращение коэффициента подъемной силы при отклонении простого щитка на стреловидном крыле может быть приближенно определено зависимостью

где – приращение коэффициента подъемной силы при отклонении простого щитка на прямом крыле, имеющем те же геометрические размеры. Отсюда видно, что на крыле большой стреловидности простой щиток совершенно не эффективен.

Выдвижной щиток при отклонении одновременно смещается назад. Здесь увеличение происходит как из-за увеличения кривизны профиля, так и из-за увеличения площади крыла в сечениях, занятых щитком. По этой причине такого крыла больше, чем крыла с простым щитком.

Выдвижные щитки нашли широкое применение на околозвуковых самолетах – истребителях со стреловидным крылом. Наилучшей эффективностью обладают выдвижные щитки, у которых хорда bщ» 0, 3b, максимальный угол отклонения dщ max»60° и сдвигается щиток назад так; что его передняя кромка находится на 90% хорды крыла.

Закрылки. Закрылок представляет собой отклоняемую вниз хвостовую часть крыла. Размещаются закрылки на участках крыла, не занятых элеронами. Различают поворотные (рис. 7.3, а), щелевые (рис. 7.3, б) и выдвижные (рис. 7.3, в) закрылки.

Рис. 7.3. Схемы закрылков

При отклонении поворотного закрылка вниз увеличивается кривизна профиля на участке крыла, занятого закрылком, что ведет к росту . При отклонении закрылка кривая смещается качественно так же, как и при отклонении щитка. Разница состоит в том, что при отклонении поворотного закрылка критический угол атаки уменьшается на большую величину, чем при отклонении простого щитка.

Наивыгоднейшие параметры поворотного закрылка: хорда bз = (0, 2...0, 25)b и максимальный угол отклонения dз max= 40...50°. Поворотные закрылки, уступающие в эффективности другим типам закрылков, применяются очень редко.

При отклонении щелевого закрылка между ним и основной частью крыла создается профилированная щель. Проходящий через эту щель воздух сдувает пограничный слой на верхней поверхности закрылка, что затягивает срыв на большие углы атаки. Благодаря этому щелевой закрылок создает больший прирост , чем поворотный. Недостатком щелевого закрылка является большее, чем у поворотного закрылка, лобовое сопротивление в неотклоненном состоянии из-за наличия щели. Для устранения этого недостатка положение оси вращения и очертание носка закрылка выбираются таким образом, чтобы в неотклоненном его положении щель была полностью закрыта. Щелевые закрылки обычно имеют хорду bз = (0, 25...0, 3)b и максимальный угол отклонения dз max = 50...60°.

Выдвижной закрылок при отклонении одновременно смещается назад с образованием между крылом и закрылком профилированной щели. Увеличение кривизны профиля, сдув пограничного слоя с верхней поверхности закрылка и увеличение площади крыла приводят к росту . Наибольшая эффективность выдвижного закрылка будет при следующих параметрах: хорда bз = (0, 3...0, 4)b и максимальный угол отклонения dз max = 30...40°.
С точки зрения прироста эффективность щелевых закрылков примерно равна эффективности простых щитков, а эффективность выдвижных закрылков – эффективности выдвижных щитков.

Но при отклонении закрылков будет меньше, чем при отклонении щитков, причем эта разница особенно заметна на малых углах отклонения. На малых взлетных углах отклонения закрылка происходит очень небольшой прирост при значительном увеличении , что позволяет уменьшить скорость отрыва и сократить длину разбега. Благодаря этой особенности закрылки нашли широкое применение на тяжелых самолетах, для которых размеры аэродрома определяются взлетной дистанцией.

Выдвижные закрылки, несмотря на более сложную конструкцию навески и большую массу, благодаря своей высокой эффективности находят широкое применение на тяжелых скоростных самолетах, имеющих стреловидные крылья.

На тяжелых транспортных самолетах широкое распространение получили двухщелевые выдвижные закрылки. Двухщелевые закрылки могут быть с дефлектором (рис. 7.4, а) и двухзвенными (рис. 7.4, б). При отклонении такого закрылка также происходит увеличение кривизны профиля, увеличение площади крыла и сдув с верхней поверхности закрылка пограничного слоя. Но проходящий через две профилированные щели воздух обеспечивает более эффективный сдув пограничного слоя, вызывая безотрывное обтекание до больших углов отклонения закрылка и больших углов атаки крыла. Благодаря этому двухщелевые выдвижные закрылки дают больший прирост , чем однощелевые выдвижные закрылки.

Рис. 7.4. Схема двухщелевого выдвижного закрылка

Еще эффективнее трехщелевые закрылки, которые можно разделить на двухзвенные с дефлектором (рис. 7.5, а) и трехзвенные (рис. 7.5, б). При перемещении таких закрылков в посадочное положение воздух перетекает через три щели.

Рис. 7.5. Схема трехщелевого выдвижного закрылка

При сдвижении двух- и трехщелевых закрылков во взлетное положение образуется, как правило, одна щель.

Хорда двух- и трехщелевых закрылков обычно составляет bз = (0, 3...0, 4)b, а максимальный угол отклонения dз max = 50...70°.