Механизация крыла

Назначение механизации и требования к ней
Механизация крыла служит главным образом для улучшения взлетное посадочных характеристик самолета. Основными из них являются посадочная и взлетная скорости и длины посадочной и взлетной дистанций.

Рост максимальных скоростей полета потребовал наряду с другими мероприятиями применения менее несущих тонких профилей и увеличения удельной нагрузки на крыло, что, в свою очередь, привело к увеличению посадочных и взлетных скоростей.

Увеличение посадочной скорости усложняет посадку самолета, делает ее менее безопасной, требует более высокого качества посадочной полосы и ведет к увеличению дистанции пробега. Увеличение взлетной скорости ведет к увеличению дистанции разбега. Отдельные виды механизации крыла служат для других целей.

Концевые предкрылки предназначены для улучшения поперечной управляемости и устойчивости самолета, а у самолета со стреловидным крылом — и для улучшения продольной устойчивости при полете на больших углах атаки. Тормозные щитки, устанавливаемые на крыльях, служат для увеличения лобового сопротивления и используются для уменьшения скорости при совершении маневра и сокращения дистанции пробега после посадки.

Гасители подъемной силы, располагаемые на верхней поверхности крыла в зоне, обслуживаемой закрылками, отклоняясь в момент посадки, обеспечивают резкое уменьшение подъемной силы, благодаря чему эффективнее можно использовать колесные тормоза, и значительное увеличение лобового сопротивления, что приводит к сокращению дистанции пробега самолета после посадки.
На некоторых самолетах средства механизации используются и для улучшения маневренных характеристик самолета.

Выполнение основного требования, предъявляемого к механизации, — наибольшее приращение су на посадочных углах атаки — может быть осуществлено следующими способами:
а) увеличением эффективной кривизны профиля;
б) увеличением площади крыла;
в) управлением пограничным слоем (отсасывание или сдувание), что затягивает срыв потока на большие углы атаки;
г) управлением циркуляцией путем применения реактивных закрылков.

Есть виды механизации, использующие только один из перечисленных способов, но есть и такие, которые используют несколько способов. В последнем случае повышается эффективность механизации, но происходит одновременно усложнение конструкции.

Различают механизацию хвостовой и носовой части крыла. К механизации хвостовой части крыла относятся щитки и закрылки. К механизации носовой части крыла относятся предкрылки, носовые щитки и отклоняемые носки.

Читайте также  Прямые крылья

Механизация хвостовой части крыла
Принцип действия
Щитки, щиток представляет собой не профилированный элемент крыла, расположенный у задней его кромки снизу на участке, не занятом элероном. Различают простые щитки, отклоняемые в рабочее положение вниз поворотом относительно фиксированной оси вращения, и выдвижные щитки, которые при отклонении вниз одновременно смещаются назад. 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. Простой щиток является эффективным средством механизации прямого крыла. Наивыгоднейшие параметры щитка: хорда максимальный угол отклонения.

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 после посадочного 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 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 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.

Читайте также  Расчет стыковых узлов

Выдвижные щитки нашли широкое применение На околозвуковых самолетах — истребителях со стреловидным крылом. Наилучшей эффективностью обладают выдвижные щитки, у которых хорда, максимальный угол отклонения 60° и сдвигается щиток назад так, что его передняя кромка находится на 90 % хорды крыла.

Закрылки. Закрылок представляет собой отклоняемую вниз хвостовую часть крыша. Размещаются закрылки на участках крыша, не занятых элеронами. Различают поворотные, щелевые и выдвижные закрылки.
При отклонении поворотного закрылка вниз увеличивается кривизна профиля на участке крыша, занятого закрылком, что ведет росту.

При отклонении закрылка кривая с — f(a) 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. 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 закрьшок создает больший прирост, чем поворотный. Недостатком щелевого закрьшка является большее, чем у поворотного закрылка, лобовое сопротивление в не отклоненном состоянии из-за наличия щели. Для устранения этого недостатка положение оси вращения и очертание носка закрылка выбираются таким образом, чтобы в не отклоненном его положении щель была бы полностью закрыта.

Выдвижной закрьшок 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 крыша приводят к росту. Наибольшая эффективность выдвижного закрылка будет при следующих параметрах: хорда и максимальный угол отклонения.

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.

Читайте также  Крепление моноблочного крыла

Благодаря этой особенности за крышки 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 двух щелевые выдвижные закрылки. Двух щелевые закрылки могут быть с дефлектором и двухзвенными. 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 двух щелевые выдвижные закрылки дают больший прирост, чем одно щелевые выдвижные закрылки. Еще эффективнее трех щелевые закрылки, которые можно разделить на двухзвенные с дефлектором и трёхзвенные. При перемещении таких закрылков в посадочное положение воздух перетекает через три щели.

При сдвижении двух и трех щелевых закрылков во взлетное положение образуется, как правило, одна щель. Нагрузки, действующие на механизацию хвостовой части крыла. Щитки и закрылки нагружаются аэродинамическими силами как в нейтральном, так и в отклоненном положении. В нейтральном положении на щитки и закрылки действует нагрузка как на часть крыла.

Распределение ее по размаху и хорде щитка или закрылка соответствует распределению нагрузки по занятой ими части крыла. В отклоненном положении прочность щитка или закрылка проверяется на режимах взлета и посадки, а там, где они служат еще и для улучшения маневренных характеристик самолета, и на этих режимах.

Распределение нагрузки по размаху и хорде определяется по результатам продувок моделей. Кроме того, щитки и закрылки, механизмы их открытия и замки следует также проверить на случаи нагружения, соответствующие убранному их Положению.