Раздел 2.2 «Принцип действия»

Подъемная сила крыла создается за счет разницы давлений воздуха на нижнюю и верхнюю поверхность. Давление же воздуха зависит от скорости протекания воздуха по поверхности вследствие закона Бернулли

На нижней поверхности крыла скорость протекания воздуха оказывается ниже, чем на верхней, поэтому подъемная сила крыла направлена снизу вверх.

Дым показывает движение воздуха, обусловленное взаимодействием, крыла с воздухом.

Одним из популярных объяснений принципа действия крыла является ударная модель Ньютона: частицы воздуха, сталкиваясь с нижней поверхностью крыла, стоящего под углом к потоку, упруго отскакивают вниз («скос потока»), толкая крыло вверх. Данная модель учитывает закон сохранения импульса, но полностью игнорирует обтекание верхней поверхности крыла, вследствие чего она даёт заниженную величину подъёмной силы.

В другой популярной модели возникновение подъёмной силы приписывается разности давлений на верхней и нижней сторонах профиля, возникающей согласно закону Бернулли.

Обычно рассматривается крыло с плоско-выпуклым профилем: нижняя поверхность плоская, верхняя -- выпуклая. Набегающий поток разделяется крылом на две части: верхнюю и нижнюю, при этом верхняя часть вынуждена проходить более длинный путь, чем нижняя, вследствие выпуклости крыла. Исходя из условия о неразрывности потока, делается заключение, что скорость потока сверху крыла должна быть больше, чем снизу, что вызывает разность давлений и подъёмную силу. Однако, данная модель не объясняет возникновение подъёмной силы на двояко-выпуклых симметричных или на вогнуто-выпуклых профилях, когда потоки сверху и снизу проходят одинаковую длину.

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».