Геометрические характеристики крыла

С геометрической точки зрения крыло характеризуется:

1) формой профиля

2) формой крыла в плане

3) видом крыла спереди.

Профиль крыла

Профиль — это сечение крыла плоскостью, перпендикулярной линии хорд.

Профили бывают:

1) дозвуковые: плоско-выпуклые, S- образные, симметричные и несимметричные двояковыпуклые;

2) сверхзвуковые: клиновидные, чечевицеобразные, ромбовидные.

Рис.2.1. Формы профилей

От формы профиля зависят его аэродинамические характеристики.

Симметричные профили (1) с малой относительной толщиной применяются на крыльях сверхзвуковых самолетов.

Выпукло-вогнутые (2) на современных самолетах не применяются, но на взлете и посадке такая форма обеспечивается отклонением закрылков.

Двояковыпуклые профили (3) наиболее широко применяются на современных самолетах.

Плосковыпуклые профили (4) просты в производстве и могут применяться на нескоростных самолетах.

S-образные профили (5) применяются на самолетах схемы «бесхвостка». Они самоустойчивы.

Ламинизированные профили применяются на скоростных дозвуковых самолетах. У таких профилей максимальная толщина смещена к середине профиля

(x_c= 0, 5 b), за счет чего удлиняется ламинарная часть пограничного слоя.

Рис. 2.2. Профили крыла: а) обычный; б) ламинизированный

Чечевицеобразные (7), ромбовидные (8) и дельтавидные (9) профили с острой передней кромкой применяются на сверхзвуковых самолетах.

Основные геометрические элементы профиля крыла показаны на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Параметры профиля крыла

b — хорда профиля — отрезок прямой, соединяющий две наиболее удаленные точки профиля.

Хорда делит профиль на верхнюю и нижнюю части.

с – максимальная толщина профиля — расстояние между касательными к верхнему и нижнему контуру профиля.

= 100% — относительная толщина профиля.

Относительная толщина современных профилей изменяется от 3…4% до 20…25%.

< 8% — тонкий профиль; = 8-12% — средний,

> 12% — толстый профиль

Положение c_max определяется относительной
координатой :

= .

Средняя линия профиля — линия, проходящая через середины ординат профиля.

Кривизна или вогнутость профиля f – максимальное расстояние между хордой и средней линией.

Отношение кривизны профиля f к хорде, выраженное в процентах, называется относительной кривизной профиля:

.

Положение max вогнутости f max определяется координатой:

Профили, имеющие одинаковые и , называются семейством профилей.

Угол установки крыла (профиля) — это угол между продольной осью самолёта и хордой профиля ().

Рис.2.4. Угол установки профиля

Угол установки крыла выбирается так, чтобы фюзеляж давал наименьшее сопротивление при углах атаки, на которых чаше всего происходит полет самолета. По статистике =0...3°.

В крыльях современных самолетов может применяться геометрическая и аэродинамическая крутка.

Если в разных сечениях крыла различны, то такое крыло наз. геометрически закрученным. Аэродинамическая крутка крыла создается за счет того, что
профили в разных сечениях крыла имеют разные значения и . Крутка применяется для улучшения
аэродинамических характеристик.

Геометрически плоское крыло — это крыло,
состоящее из профилей, имеющее одинаковый угол установки.

Аэродинамические плоские крылья — это крылья, у которых при общей подъёмной силе равной нулю подъёмная сила всех составляющих крыло профилей тоже равна нулю.

Угол между хордой крыла и набегающим на него потока называется углом атаки .

Рис. 2.5. Угол атаки профиля

Угол атаки считается положительным, если поток набегает на нижнюю поверхность крыла.

Для облегчения выбора профиля существуют атласы профилей крыльев, где приведены их геометрические и аэродинамические хар-ки.

Крыло в плане

Крылом в плане называется проекция крыла на горизонтальную поверхность, включая подфюзеляжную часть.

Крыло в плане может иметь разную форму (рис. 2.6):

Прямоугольные крылья (1)создают большую подъёмную силу, но и большое лобовое сопротивление. На современных самолётах они применяются крайне редко.

Эллипсовидное крыло (3) считается наиболее аэродинамически совершенной формой крыла для нескоростных самолетов, но из-за сложности производства оно почти не применяется.

Стреловидные крылья (4) широко используются на скоростных и сверхзвуковых самолётах.

Треугольное крыло (5), треугольное с наплывом (6), готическое (7) и оживальное (8) применяются на сверхзвуковых самолётах.

К основным параметрам, определяющим размеры крыла в плане, относятся: площадь крыла S, размах l, центральная b и концевая b хорды крыла.

Форма крыла в плане характеризуется также углом стреловидности, удлинением и сужением.

Площадь крыла S- проекция поверхности крыла на горизонтальную плоскость, включая подфюзеляжную часть.

Размах l — расстояние по горизонтали между внешними концами крыла.

Удлинение — характеризует степень вытянутости крыла вдоль размаха и определяется по формуле:

Для крыльев дозвуковых самолетов = 6…12, сверхзвуковых — = 2…3.

Угол стреловидности - угол между линией фокусов (0.25b) и перпендикуляром к плоскости симметрии самолета.

Рис. 2.7. Форма крыла в плане

— корневая (или центральная) хорда;

— бортовая хорда;

— концевая хорда.

Отношение центральной хорды к концевой называется сужением крыла:

;

Величина сужения изменяется от 1 до . Для прямоугольного крыла сужение равно единице, а для треугольного – бесконечности.

Вид крыла спереди

Форма крыла при виде спереди характеризуется изломом, называемым поперечным «V» крыла.

Рис. 2.8. Поперечное «V» крыла:

а – положительный угол ; б – отрицательный угол

Угол поперечного «V» образуется линией фокусов при виде спереди и перпендикуляром к плоскости симметрии самолёта. У современных самолетов этот угол колеблется от -5 до +5 .

Прямое V (+ ) крыла применяется для увеличения поперечной устойчивости самолёта, а обратное ( - ) — для её уменьшения.