Ίσως η κύρια μονάδα αεροσκάφους είναι το φτερό. Είναι το φτερό που δημιουργεί ανύψωση που κρατά ένα αεροσκάφος πολλών τόνων στον αέρα, εμποδίζοντάς το να πέσει. Δεν είναι τυχαίο ότι οι σχεδιαστές έχουν την έκφραση ότι αυτός που έχει το φτερό ελέγχει και το αεροσκάφος. Η επιδίωξη βελτίωσης των αεροδυναμικών χαρακτηριστικών των αεροσκαφών αναγκάζει τους προγραμματιστές να βελτιώνουν συνεχώς το φτερό, δουλεύοντας στο σχήμα, το βάρος και το προφίλ του.
Πτέρυγα στο προφίλ
Το προφίλ πτερυγίου αεροσκάφους είναι μια γεωμετρική τομή της πτέρυγας που εκτείνεται παράλληλα με τον άξονα του αεροσκάφους. Ή πιο απλά - μια πλάγια όψη της πτέρυγας. Κατά τη διάρκεια των μακρών ετών ανάπτυξης της βιομηχανίας αεροσκαφών, διάφορα εργαστήρια και ινστιτούτα ανέπτυξαν και δοκίμαζαν συνεχώς πτέρυγες διαφόρων διαμορφώσεων. Οι ταχύτητες αυξήθηκαν, η μάζα των αεροσκαφών, οι εργασίες άλλαξαν - και όλα αυτά απαιτούσαν νέα προφίλ πτερυγίων.
Τύποι προφίλ
Σήμερα, υπάρχουν διάφορα προφίλ φτερών,διαφορετικό σκοπό. Ο ίδιος τύπος μπορεί να έχει πολλές παραλλαγές και να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικά αεροσκάφη. Αλλά γενικά, οι υπάρχοντες κύριοι τύποι προφίλ μπορούν να απεικονιστούν από την παρακάτω εικόνα.
- Συμμετρικό.
- Asymmetrical.
- Επίπεδο-κυρτό.
- Binconvex.
- Σχήμα S.
- Laminated.
- Φακοειδής.
- Σχήμα διαμαντιού.
- Σφηνοειδής.
Σε ορισμένα αεροσκάφη, χρησιμοποιείται ένα μεταβλητό προφίλ κατά μήκος της πτέρυγας, αλλά συνήθως το σχήμα του παραμένει αμετάβλητο σε όλο το μήκος.
Γεωμετρία
Εξωτερικά, το προφίλ του φτερού μοιάζει με σκουλήκι ή κάτι τέτοιο. Όντας ένα σύνθετο γεωμετρικό σχήμα, έχει το δικό του σύνολο χαρακτηριστικών.
Το σχήμα δείχνει τα κύρια γεωμετρικά χαρακτηριστικά του προφίλ πτερυγίων του αεροσκάφους. Η απόσταση (β) ονομάζεται χορδή φτερού και είναι η απόσταση μεταξύ των ακραίων σημείων μπροστά και πίσω. Το σχετικό πάχος καθορίζεται από την αναλογία του μέγιστου πάχους προφίλ (Cmax) προς τη χορδή του και εκφράζεται ως ποσοστό. Η συντεταγμένη μέγιστου πάχους είναι ο λόγος της απόστασης από το δάκτυλο του ποδιού προς τη θέση μέγιστου πάχους (Xc) προς τη χορδή (β) και εκφράζεται επίσης ως ποσοστό. Η κεντρική γραμμή είναι μια καμπύλη υπό όρους σε ίση απόσταση από το άνω και κάτω πάνελ πτερυγίων και το βέλος εκτροπής (fmax) είναι η μέγιστη απόσταση από τη χορδή της κεντρικής γραμμής. Ένας άλλος δείκτης - σχετική καμπυλότητα - υπολογίζεται διαιρώντας το (fmax) με μια χορδή (b). Παραδοσιακά, όλες αυτές οι τιμές εκφράζονται ως ποσοστό. Εκτός από αυτά που αναφέρθηκαν ήδη, υπάρχει η ακτίνα της μύτης προφίλ, οι συντεταγμένες της μεγαλύτερης κοιλότητας και μια σειρά από άλλα. Κάθε προφίλ έχει τον δικό του κωδικό και, κατά κανόνα, τα κύρια γεωμετρικά χαρακτηριστικά υπάρχουν σε αυτόν τον κωδικό.
Για παράδειγμα, το προφίλ B6358 έχει πάχος προφίλ 6%, θέση βέλους κοιλότητας 35% και σχετική καμπυλότητα 8%. Το σύστημα σημειογραφίας, δυστυχώς, δεν είναι ενοποιημένο και διαφορετικοί προγραμματιστές χρησιμοποιούν κρυπτογράφηση με τον δικό τους τρόπο.
Αεροδυναμική
Φανταστικά, με την πρώτη ματιά, τα σχέδια των τμημάτων των φτερών δεν γίνονται από αγάπη για την υψηλή τέχνη, αλλά αποκλειστικά για πραγματιστικούς σκοπούς - για να διασφαλιστούν υψηλά αεροδυναμικά χαρακτηριστικά των προφίλ φτερών. Αυτά τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν τον συντελεστή ανύψωσης Su και τον συντελεστή οπισθέλκουσας Cx για κάθε συγκεκριμένη αεροτομή. Οι ίδιοι οι συντελεστές δεν έχουν σταθερή τιμή και εξαρτώνται από τη γωνία προσβολής, την ταχύτητα και κάποια άλλα χαρακτηριστικά. Μετά τη δοκιμή σε μια αεροδυναμική σήραγγα, μπορεί να σχεδιαστεί ένα λεγόμενο πολικό για κάθε προφίλ μιας πτέρυγας αεροσκάφους. Αντανακλά τη σχέση μεταξύ Cx και Su σε μια συγκεκριμένη γωνία επίθεσης. Έχουν δημιουργηθεί ειδικά εγχειρίδια που περιέχουν λεπτομερείς πληροφορίες για κάθε αεροδυναμικό προφίλ της πτέρυγας και απεικονίζονται με κατάλληλα γραφήματα και διαγράμματα. Αυτοί οι κατάλογοι είναι δωρεάν διαθέσιμοι.
Επιλογή προφίλ
Ποικιλία αεροσκαφών, τύποι πρόωσής τουςΟι εγκαταστάσεις και ο σκοπός τους απαιτούν προσεκτική προσέγγιση στην επιλογή του προφίλ πτέρυγας αεροσκάφους. Κατά το σχεδιασμό νέων αεροσκαφών, συνήθως εξετάζονται διάφορες εναλλακτικές. Όσο μεγαλύτερο είναι το σχετικό πάχος του πτερυγίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση. Αλλά με λεπτά φτερά μεγάλου μήκους, είναι δύσκολο να παρασχεθεί επαρκής δομική αντοχή.
Υπάρχει μια ξεχωριστή ερώτηση σχετικά με τις υπερηχητικές μηχανές που απαιτούν ειδική προσέγγιση. Είναι πολύ φυσικό το προφίλ της πτέρυγας του αεροσκάφους An-2 ("καλαμπόκι") να διαφέρει από το προφίλ ενός μαχητικού και ενός επιβατηγού. Τα συμμετρικά και σχήματος S προφίλ φτερών δημιουργούν μικρότερη ανύψωση αλλά είναι πιο σταθερά, ένα λεπτό φτερό με ελαφριά κλίση είναι κατάλληλο για σπορ αυτοκίνητα υψηλής ταχύτητας και μαχητικά αεροσκάφη και ένα παχύ φτερό με μεγάλο κάμπερ, που χρησιμοποιείται σε μεγάλα επιβατικά αεροσκάφη, μπορεί ονομάζεται η πτέρυγα με την υψηλότερη ανύψωση. Τα υπερηχητικά αεροσκάφη είναι εξοπλισμένα με φτερά με φακοειδές προφίλ, ενώ τα προφίλ σε σχήμα ρόμβου και σχήματος σφήνας χρησιμοποιούνται για υπερηχητικά αεροσκάφη. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι δημιουργώντας το καλύτερο προφίλ, μπορείτε να χάσετε όλα τα πλεονεκτήματά του μόνο λόγω κακής επεξεργασίας της επιφάνειας των φτερών ή κακού σχεδιασμού του αεροσκάφους.
Χαρακτηριστική μέθοδος υπολογισμού
Πρόσφατα, οι υπολογισμοί των χαρακτηριστικών μιας πτέρυγας ενός συγκεκριμένου προφίλ πραγματοποιούνται με τη χρήση υπολογιστών που είναι ικανοί να πραγματοποιούν πολυπαραγοντική μοντελοποίηση της συμπεριφοράς της πτέρυγας σε διαφορετικές συνθήκες. Αλλά ο πιο αξιόπιστος τρόπος είναι οι φυσικές δοκιμές που πραγματοποιούνταιειδικές κερκίδες. Οι μεμονωμένοι υπάλληλοι του "παλιού σχολείου" μπορούν να συνεχίσουν να το κάνουν αυτό χειροκίνητα. Η μέθοδος ακούγεται απλά απειλητική: "πλήρης υπολογισμός της πτέρυγας χρησιμοποιώντας ολοκληρο-διαφορικές εξισώσεις σε σχέση με την άγνωστη κυκλοφορία." Η ουσία της μεθόδου είναι να αναπαραστήσει την κυκλοφορία της ροής αέρα γύρω από το φτερό με τη μορφή τριγωνομετρικών σειρών και να αναζητήσει τους συντελεστές αυτών των σειρών που ικανοποιούν τις οριακές συνθήκες. Αυτή η εργασία είναι πολύ επίπονη και εξακολουθεί να δίνει μόνο κατά προσέγγιση χαρακτηριστικά του προφίλ πτερυγίων του αεροσκάφους.
Δομή πτερυγίων αεροσκάφους
Ένα όμορφα σχεδιασμένο και λεπτομερές υπολογισμένο προφίλ πρέπει να γίνει στην πραγματικότητα. Η πτέρυγα, εκτός από την κύρια λειτουργία της - τη δημιουργία ανύψωσης, πρέπει να εκτελεί μια σειρά από εργασίες που σχετίζονται με την τοποθέτηση δεξαμενών καυσίμου, διαφόρων μηχανισμών, αγωγών, ηλεκτρικών ιμάντων, αισθητήρων και πολλά άλλα, γεγονός που το καθιστά εξαιρετικά περίπλοκο τεχνικό αντικείμενο. Αλλά μιλώντας πολύ απλά, το φτερό ενός αεροσκάφους αποτελείται από ένα σύνολο νευρώσεων που παρέχουν το σχηματισμό του επιθυμητού προφίλ φτερού, που βρίσκεται κατά μήκος της πτέρυγας, και δοκούς, που βρίσκονται κατά μήκος. Από πάνω και κάτω αυτή η δομή κλείνει με επένδυση από πάνελ αλουμινίου με σετ κορδονιών. Οι νευρώσεις κατά μήκος των εξωτερικών περιγραμμάτων αντιστοιχούν πλήρως στο προφίλ της πτέρυγας του αεροσκάφους. Η ένταση εργασίας της κατασκευής της πτέρυγας φτάνει το 40% της συνολικής έντασης εργασίας για την κατασκευή ολόκληρου του αεροσκάφους.
