Раздел 1.1«Основные элементы летательного аппарата»

Введение

Крыло самолёта - несущая поверхность самолёта (планёра, экраноплана), создающая основную аэродинамическую подъёмную силу. Аэродинамические и прочностные характеристики крыла определяются его формой, конструкцией, размерами. Как правило, крыло симметрично относительно вертикальной плоскости летательного аппарата. Крыло обычно имеет отъёмные части – консоли, прикрепляемые к фюзеляжу; иногда к фюзеляжу крепится или составляет с ним одно целое средняя часть крыла (центроплан), а уже к ней присоединяют консоли. Во внутреннем пространстве крыла обычно размещаются топливные баки, различные коммуникации, приводы подвижных элементов крыла (элеронов, закрылков, элевонов, щитков и т. п.), ёмкость для жидкостей и газов, электронное и другое оборудование. В крыло могут убираться шасси. Кроме того, в крыле, на крыле или на пилонах под крылом могут устанавливаться двигатели, подвешиваться контейнеры с дополнительным оборудованием, вооружение.

Первые теоретические исследования и важные результаты для крыла бесконечного размаха проведены на рубеже XIX—XX веков русскими учёными Н. Жуковским, С. Чаплыгиным, немецким М. Куттой, английским Ф. Ланчестером. Теоретические работы для реального крыла начаты немцем Л. Прандтлем.

Цель:

Целью данного проекта является изучение крыла самолёта, его физических характеристик, форм и способность влиять на лётные характеристики самолёта.

Задачи:

1. Изучить по конструкции крыла и его характеристики

2. Выявить особенность в строении крыльев различных форм

 

Глава 1.

Раздел 1.1«Основные элементы летательного аппарата»

Крыло -- создаёт при поступательном движении самолёта необходимую для полёта подъёмную силу за счёт возникающей в набегающем потоке воздуха разницы давлений на нижнюю и верхнюю поверхности крыла: давление на нижнюю поверхность самолётного крыла больше чем давление на верхнюю его поверхность. На крыле располагаются аэродинамические органы управления (элероны, элевоны и др.), а также механизация крыла -- то есть устройства, служащие для управления подъемной силой и сопротивлением самолёта.

  Фюзеляж -- предназначен для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, а также для крепления крыла, оперения, шасси, двигателей и т. п. (является, как бы, «телом» самолёта). Известны самолёты без фюзеляжа (например -- «летающее крыло»).

Оперение -- аэродинамические поверхности, предназначенные для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолёта. Для управления самолётом на оперении располагают отклоняемые поверхности -- аэродинамические рули (руль высоты, руль направления), или же делают поверхности оперения цельно поворотными.

 Шасси -- система опор, необходимых для разбега самолёта при взлёте, пробега при посадке, а также передвижения и стоянки его на земле. Наибольшее распространение имеет колёсное шасси. Также известны конструкции шасси с лыжами, поплавками, полозьями. В СССР осуществлялись эксперименты с гусеничным шасси и шасси на воздушной подушке. Многие современные самолёты, в частности большинство самолётов военного назначения, а также пассажирских самолётов, имеют убираемое шасси.

  Силовая установка самолета, состоящая, из двигателя -- (например: воздушного винта) -- создаёт необходимую тягу, которая, уравновешивая аэродинамическое сопротивление, обеспечивает самолёту поступательное движение.

Системы бортового оборудования -- различное оборудование, которое позволяет выполнять полёты при любых условиях.

Это всё в совокупности и составляет основу всех систем необходимых для полёта самолёта, но в моём проекте будут рассмотрены только особенности строения крыла самолёта, как его неотъемлемой части.

 

 

ГЛАВА 2.

Раздел 2.3 «Форма крыла»

Одна из основных проблем при конструировании новых самолётов -- выбор оптимальной формы крыла и его параметров (геометрических, аэродинамических, прочностных и т. п.).

ПРЯМОЕ КРЫЛО

Основным достоинством прямого крыла является его высокий коэффициент подъёмной силы даже при малых углах атаки, это позволяет существенно увеличить удельную нагрузку на крыло, а значит уменьшить габариты и массу, не опасаясь значительного увеличения скорости взлёта и посадки. Данный тип крыла применяется в дозвуковых и околозвуковых самолётах с реактивными двигателями. Еще одним достоинством прямого крыла является технологичность изготовления, позволяющая удешевить производство.

Недостатком, предопределяющим непригодность такого крыла при звуковых скоростях полёта, является резкое увеличение коэффициента лобового сопротивления при превышении критического значения числа Маха.

СТРЕЛОВИДНОЕ КРЫЛО

Стреловидное крыло получило широкое распространение благодаря различным модификациям и конструкторским решениям.

ДОСТОИНСТВА

- увеличение скорости, при которой наступает волновой кризис, и как следствие -- меньшее сопротивление на трансзвуковых скоростях по сравнению с прямым крылом;

- медленный рост подъёмной силы в зависимости от угла атаки, а следовательно лучшая устойчивость к турбулентности атмосферы. Недостатки

- пониженная несущая способность крыла, а также меньшая эффективность действия механизации;

- увеличение поперечной статистической устойчивости по мере возрастания угла стреловидности крыла и угла атаки, что затрудняет получение надлежащего соотношения между путевой и поперечной устойчивостями самолёта и вынуждает применять вертикальное оперение с большой площадью поверхности, а также придавать крылу или горизонтальному оперению отрицательный угол поперечного V;

- отрыв потока воздуха в концевых частях крыла, что приводит к ухудшению продольной и поперечной устойчивости и управляемости самолёта;

- увеличение скоса потока за крылом, приводящее к снижению эффективности горизонтального оперения;

- возрастание массы и уменьшение жёсткости крыла.

Для избавления от отрицательных моментов используется крутка крыла, механизация, переменный угол стреловидности вдоль размаха, обратное сужение крыла либо отрицательная стреловидность.

Примеры применения: Су-7

КРЫЛО С НАПЛЫВОМ ( оживальное).

Действия крыла оживальной формы можно описать как спиральный поток вихрей, срывающихся с острой передней кромки большой стреловидности около фюзеляжной части крыла. Вихревая пленка вызывает также образование обширных областей низкого давления и увеличивает энергию пограничного слоя воздуха, увеличивая тем самым коэффициент подъёмной силы. Маневренность ограничивается, прежде всего, статической и динамической прочностью конструкционных материалов, а также аэродинамическими характеристиками самолёта.

Примеры применения: А-144 Конкорд

СВЕРХКРИТИЧЕСКОЕ КРЫЛО

Интересный пример модификации "стреловидного крыла". Использование уплощённых профилей с изогнутой задней частью позволяет равномерно распределить давление вдоль хорды профиля и тем самым приводит к смещению центра давления назад, а также увеличивает критическое число Маха на 10-15 %.

Примеры применения: АН-225 «Мария».

ПРЕИМУЩЕСТВА

· позволяет улучшить управляемость на малых скоростях полёта;

· повышает аэродинамическую эффективность во всех областях лётных режимов;

· компоновка КОС оптимизирует распределения давления на крыло и переднее горизонтальное оперение;

· позволяет уменьшить радиолокационную заметность самолёта в передней полусфере;

НЕДОСТАТКИ

· КОС особо подвержено аэродинамической дивергенции (потере статической устойчивости) при достижении определённых значений скорости и углов атаки;

· требует конструкционных материалов и технологий, позволяющих создать достаточную жёсткость конструкции;

Примеры применения: серийный гражданский HFB-320 Hansa Jet,

-экспериментальный истребитель Су-47 «Беркут».

ТРЕУГОЛЬНОЕ КРЫЛО

Треугольное ("дельтавидное" англ. "delta-wing" -- получило наименование по начертанию греческой буквы дельта) крыло жёстче и легче как прямого, так и стреловидного и чаще всего используется при скоростях свыше M=2.

ПРЕИМУЩЕСТВВА

· Имеет малое относительное удлинение

НЕДОСТАТКИ

· Возникновение и развитие волнового кризиса;

· Большие сопротивления и более резкое падение максимального аэродинамического качества при изменении угла атаки, что затрудняет достижение большего потолка и радиуса действия.

Примеры применения: МиГ-21

 

 Раздел 2.4 «Толщина крыла»»

Крыло также характеризуется относительной толщиной (соотношение толщины к ширине), у корня и на концах, выраженной в процентах.

ТОЛСТОЕ КРЫЛО

Толстое крыло позволяет отодвинуть момент срыва в штопор (сваливание), и лётчик может маневрировать с большими углами и перегрузкой. Главное -- этот срыв на таком крыле развивается постепенно, сохраняя плавное обтекание потока на большей части крыла. При этом, лётчик получает возможность распознать опасность по возникающей тряске аэроплана и вовремя принять меры. Самолёт же с тонким крылом резко и внезапно теряет подъёмную силу почти на всей площади крыла, не оставляя пилоту шансов.

Примеры: ТБ-4, (АНТ-16), АНТ-20, К-7,Boeing Model 299, Boeing XB-15

 

 

ФЕРМЕННОЕ КРЫЛО

Конструкция такого крыла включает пространственную ферму, воспринимающую силовые факторы, нервюры и обшивку, передающую аэродинамическую нагрузку на нервюры. Не следует путать ферменную конструктивно-силовую схему крыла с лонжеронной конструкцией, включающей лонжероны и (или) нервюры ферменной конструкции. В настоящее время крылья ферменной конструкции практически не применяются.

ЛОЖЕРННОЕ КРЫЛО

Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов - лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент. Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов почти полным отсутствием поясов. Остальные силовые элементы (нервюры, панели обшивки с стрингерным набором) крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолета с помощью моментных узлов.

КЕССОННОЕ КРЫЛО

Кессонное крыло воспринимает все основные силовые факторы с помощью кессона, включающего лонжероны и силовые панели обшивки. В пределе лонжероны вырождаются до стенок, а изгибающий момент полностью воспринимается панелями обшивки. В таком случае конструкцию называют "моноблочной". Силовые панели включают обшивку и подкрепляющий набор в виде стрингеров или гофра. Подкрепляющий набор служит для обеспечения отсутствия потери устойчивости обшивки от сжатия и работает на растяжение-сжатие вместе с обшивкой. Кессонная конструкция крыла требует наличия центроплана, к которому крепятся консоли крыла. Консоли крыла стыкуются с центропланом при помощи контурного стыка, обеспечивающего передачу силовых факторов по всей ширине панели.

 

Заключение

Крыло – один из основных конструктивных элементов самолёта, обеспечивающий создание подъёмной силы для полёта и маневрирования в воздушных массах. Крылья используют для размещения взлётно-посадочных устройств, силового агрегата, топлива и навесного оборудования.

Самолёт без крыла даже представить сложно.

Крыло у современных самолётов почти всегда одно — разделённое фюзеляжем на полуплоскости, или консоли (у птиц два крыла — каждая «полуплоскость» у них считается самостоятельным крылом).

Самолёту крыло нужно для создания подъёмной силы в результате разницы давлений воздуха на нижней и верхней поверхностях. Если говорить максимально упрощённо (а физика обтекания крыла воздухом на самом деле очень сложна), то разница давления создаётся за счёт разной скорости потоков над и под крылом.

 

 

Библиографический список

1) Фархан А. Д. А. М., Маркова Е. В., Миллер В. В. Основные законы конструкции самолета //Наука и Образование. – 2020. – Т. 3. – №. 1. 145 с.

2) ОФНЕР А. и др. КРЫЛО САМОЛЕТА. – 2004. 150 с.

3) Ликсудеев В. В. КРЫЛО САМОЛЕТА. – 2015. 324 с.

4) ХЮНЕККЕ К. УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ВИХРЕЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПОЗАДИ ДВИЖУЩЕГОСЯ САМОЛЕТА. – 2006. 123 с.

5) МАКБРУМ Д. П. КРЫЛО САМОЛЕТА, ПАНЕЛЬ КРЫЛА САМОЛЕТА И САМОЛЕТ. – 2011. 133 с.

Введение

Крыло самолёта - несущая поверхность самолёта (планёра, экраноплана), создающая основную аэродинамическую подъёмную силу. Аэродинамические и прочностные характеристики крыла определяются его формой, конструкцией, размерами. Как правило, крыло симметрично относительно вертикальной плоскости летательного аппарата. Крыло обычно имеет отъёмные части – консоли, прикрепляемые к фюзеляжу; иногда к фюзеляжу крепится или составляет с ним одно целое средняя часть крыла (центроплан), а уже к ней присоединяют консоли. Во внутреннем пространстве крыла обычно размещаются топливные баки, различные коммуникации, приводы подвижных элементов крыла (элеронов, закрылков, элевонов, щитков и т. п.), ёмкость для жидкостей и газов, электронное и другое оборудование. В крыло могут убираться шасси. Кроме того, в крыле, на крыле или на пилонах под крылом могут устанавливаться двигатели, подвешиваться контейнеры с дополнительным оборудованием, вооружение.

Первые теоретические исследования и важные результаты для крыла бесконечного размаха проведены на рубеже XIX—XX веков русскими учёными Н. Жуковским, С. Чаплыгиным, немецким М. Куттой, английским Ф. Ланчестером. Теоретические работы для реального крыла начаты немцем Л. Прандтлем.

Цель:

Целью данного проекта является изучение крыла самолёта, его физических характеристик, форм и способность влиять на лётные характеристики самолёта.

Задачи:

1. Изучить по конструкции крыла и его характеристики

2. Выявить особенность в строении крыльев различных форм

 

Глава 1.

Раздел 1.1«Основные элементы летательного аппарата»

Крыло -- создаёт при поступательном движении самолёта необходимую для полёта подъёмную силу за счёт возникающей в набегающем потоке воздуха разницы давлений на нижнюю и верхнюю поверхности крыла: давление на нижнюю поверхность самолётного крыла больше чем давление на верхнюю его поверхность. На крыле располагаются аэродинамические органы управления (элероны, элевоны и др.), а также механизация крыла -- то есть устройства, служащие для управления подъемной силой и сопротивлением самолёта.

  Фюзеляж -- предназначен для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, а также для крепления крыла, оперения, шасси, двигателей и т. п. (является, как бы, «телом» самолёта). Известны самолёты без фюзеляжа (например -- «летающее крыло»).

Оперение -- аэродинамические поверхности, предназначенные для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолёта. Для управления самолётом на оперении располагают отклоняемые поверхности -- аэродинамические рули (руль высоты, руль направления), или же делают поверхности оперения цельно поворотными.

 Шасси -- система опор, необходимых для разбега самолёта при взлёте, пробега при посадке, а также передвижения и стоянки его на земле. Наибольшее распространение имеет колёсное шасси. Также известны конструкции шасси с лыжами, поплавками, полозьями. В СССР осуществлялись эксперименты с гусеничным шасси и шасси на воздушной подушке. Многие современные самолёты, в частности большинство самолётов военного назначения, а также пассажирских самолётов, имеют убираемое шасси.

  Силовая установка самолета, состоящая, из двигателя -- (например: воздушного винта) -- создаёт необходимую тягу, которая, уравновешивая аэродинамическое сопротивление, обеспечивает самолёту поступательное движение.

Системы бортового оборудования -- различное оборудование, которое позволяет выполнять полёты при любых условиях.

Это всё в совокупности и составляет основу всех систем необходимых для полёта самолёта, но в моём проекте будут рассмотрены только особенности строения крыла самолёта, как его неотъемлемой части.