Крыло прямой стреловидности

Стреловидное крыло Су-47

Обратной стреловидности крыла представляет собой воздушное судно конфигурации крыла , в котором четверть хорды линия крыла имеет переднюю развертки. Как правило, передняя кромка также проходит вперед.

Характеристики [ править ]

Конфигурация с прямой стреловидностью имеет ряд характеристик, которые увеличиваются с увеличением угла стреловидности .

Расположение основного рангоута [ править ]

Расположение лонжерона основного крыла сзади привело бы к более эффективному внутреннему устройству и большему полезному пространству.

Внутренний поток [ править ]

Размах воздушного потока над крылом прямой стреловидности противоположен потоку над обычным крылом стреловидности.

Воздух, обтекающий любое стреловидное крыло, стремится перемещаться по размаху в сторону самого заднего конца крыла. На крыле с обратной стреловидностью он направлен наружу к законцовке, тогда как на крыле с обратной стреловидностью он направлен внутрь к основанию. В результате опасное состояние концевого сваливания в конструкции с обратной стреловидностью становится более безопасным и управляемым корневым срывом в конструкции с прямой стреловидностью. Это позволяет полностью управлять элеронами, несмотря на потерю подъемной силы, а также означает, что не требуются прорези на передней кромке, вызывающие лобовое сопротивление, или другие устройства.

При поступлении воздуха внутрь вихри на законцовках крыла и сопутствующее сопротивление уменьшаются. Вместо этого фюзеляж действует как очень большое ограждение крыла, и, поскольку крылья обычно больше у основания, это увеличивает максимальный коэффициент подъемной силы, позволяя использовать крыло меньшего размера.

В результате улучшается маневренность, особенно на больших углах атаки .

На околозвуковых скоростях ударные волны накапливаются сначала у корня, а не у вершины, что снова помогает обеспечить эффективное управление элеронами.

Нестабильность по рысканью [ править ]

Одна из проблем конструкции с прямой стреловидностью заключается в том, что когда стреловидное крыло отклоняется в сторону (движется вокруг своей горизонтальной оси), одно крыло отступает, а другое - вперед. В конструкции с прямой стреловидностью это уменьшает стреловидность заднего крыла, увеличивая его сопротивление и отодвигая его еще дальше назад, увеличивая величину рыскания и приводя к нестабильности по направлению. Это может привести к переводу голландцев в обратном направлении. ^[1]

Аэроупругость [ править ]

Одним из недостатков крыльев с прямой стреловидностью является повышенная вероятность дивергенции, аэроупругого следствия подъемной силы на крыльях с прямой стреловидностью, из-за которых кончик крыла закручивается вверх при увеличении подъемной силы. В конструкции с прямой стреловидностью это вызывает петлю положительной обратной связи, которая увеличивает угол падения на вершину, увеличивая подъемную силу и вызывая дальнейшее отклонение, что приводит к еще большей подъемной силе и дополнительным изменениям формы крыла. Эффект дивергенции увеличивается со скоростью. Максимальная безопасная скорость, ниже которой этого не происходит, - это скорость отклонения самолета.

Такое увеличение подъемной силы законцовки под нагрузкой заставляет крыло сжиматься в поворотах и ​​может привести к спиральному пикированию, после которого восстановление невозможно. В худшем случае конструкция крыла может быть нагружена до отказа.

При больших углах поворота и высоких скоростях для создания достаточно жесткой конструкции, способной противостоять деформации, но при этом достаточно легкой, чтобы ее можно было использовать на практике, требуются современные материалы, такие как композиты из углеродного волокна. Композиты также позволяют выполнять аэроупругий шов, выравнивая волокна, чтобы влиять на характер деформации до более благоприятной формы, воздействовать на срыв и другие характеристики.

Характеристики стойла [ править ]

Любое стреловидное крыло имеет тенденцию быть нестабильным в сваливании , так как задний конец сваливается в первую очередь, вызывая подъемную силу, ухудшающую срыв и затрудняющую восстановление. Этот эффект более значительный при прямой стреловидности, поскольку задний конец является корнем и несет большую подъемную силу.

Однако, если аэроупругий изгиб достаточен, он может противодействовать этой тенденции, увеличивая угол атаки на законцовках крыла до такой степени, что сначала останавливаются законцовки и теряется одна из основных характеристик конструкции. Такое срывание наконечника может быть непредсказуемым, особенно когда один наконечник останавливается раньше другого.

Композитные материалы обеспечивают аэроэластичность, так что по мере приближения крыла к стойке оно поворачивается при изгибе, чтобы уменьшить угол атаки на концах. Это гарантирует, что срыв происходит у основания крыла, что делает его более предсказуемым и позволяет элеронам сохранять полный контроль.

История [ править ]

Довоенная учеба [ править ]

Беляев, автор упомянутого ниже проекта ДБ-ЛК, в 1934 и 1935 годах испытывал крылья прямой стреловидности БП-2 и БП-3 ^{[2] [3].}

Другие довоенные разработки включали польские PWS серии Z-17, Z-18 и Z-47 "Sęp".

Вторая мировая война и последствия [ править ]

Конструкции крыльев с прямой стреловидностью, разработка некоторых из которых началась в предвоенный период, были разработаны во время Второй мировой войны независимо в Германии, России, Японии и США.

Одним из первых летательных аппаратов 1940 года был Беляев ДБ-ЛК , двухстреловой конструкции с боковыми секциями крыла, стреловидными вперед, и законцовками обратной стреловидности. Сообщается, что полетел он хорошо. Предложенный Беляевым исследовательский самолет " Бабочка" был отменен после немецкого вторжения.

Американский Cornelius Mallard совершил полет 18 августа 1943 года. Mallard был оснащен одним двигателем, но за ним последовали прототипы Cornelius XFG-1 , которые представляли собой летающие топливные баки, без двигателя и предназначенные для буксировки более крупными самолетами. Эти конструкции Корнелиуса были необычны тем, что были не только стреловидными, но и бесхвостыми.

Тем временем в Германии Ганс Воке изучал проблемы стреловидности крыльев на скоростях, близких к звуковым, на которые способны новые реактивные двигатели. Он признал многие преимущества, которые дает прямая стреловидность по сравнению с разработанными в то время конструкциями с обратной стреловидностью, а также понимал последствия аэроупругого изгиба и нестабильности рыскания.

Его первой подобной конструкцией был Junkers Ju 287 16 августа 1944 года. Летные испытания этого и более поздних вариантов подтвердили преимущества на малых скоростях, но вскоре выявили и ожидаемые проблемы, препятствующие испытаниям на высоких скоростях. Wocke и неполный прототип Ju 287 V3 были захвачены и в 1946 году доставлены в Москву, где самолет был доработан и в следующем году летал как ОКБ-1 EF 131 . Более поздний ОКБ-1 EF 140 был, по сути, тем же самым планером, оснащенным парой советских реактивных двигателей большей тяги конструкции Микулина.

В 1948 году в Советском Союзе был создан Цыбинский ЛЛ-3. ^[4] Опытный образец впоследствии окажет большое влияние на СУБ-А Сухого, строительство которой было завершено в 1982 году.

Когда после войны немецкие исследования достигли Соединенных Штатов, был выдвинут ряд предложений. К ним относятся Convair XB-53 сверхзвуковой бомбардировщик и обратная стреловидность варианта североамериканского P-51 Mustang , Bell X-1 ракетоплан и Douglas D-558-I . Предложение Bell дошло до стадии испытаний в аэродинамической трубе, где были подтверждены проблемы аэроупругости.

Структурные проблемы, подтвержденные исследованиями Ju 287 и Bell X-1, оказались настолько серьезными, что доступные в то время материалы не могли сделать крыло достаточно прочным и жестким, не делая его слишком тяжелым для практического применения. В результате от использования прямой стреловидности для высокоскоростных конструкций отказались, пока много лет спустя не стали доступны новые конструкционные материалы.

На протяжении Второй мировой войны многие истребители, бомбардировщики и другие военные самолеты можно охарактеризовать как имеющие крылья прямой стреловидности из-за того, что средняя хорда их крыльев была стреловидной. Однако в этих конструкциях почти всегда использовалась задняя стреловидная передняя кромка, что технически превращало их в трапециевидные крылья с высоким удлинением .

Nakajima Ki-43 отличается тем , что является единственным успешным истребителем с поистине вперед стреловидности крыла, хотя вперед стреловидность передней кромки почти незаметна.

Послевоенная авиация общего назначения [ править ]

Небольшая стреловидность не вызывает серьезных проблем, и даже умеренная стреловидность вперед позволяет значительно смещать назад точку крепления основного лонжерона и несущую конструкцию.

В 1954 году Воке вернулся в Германскую Демократическую Республику, вскоре после этого переехал в Западную Германию и присоединился к Hamburger Flugzeugbau (HFB) в качестве их главного конструктора. ^[1] В Гамбурге Воке завершил работу над бизнес-джетом HFB 320 Hansa Jet, который летал в 1964 году. Благодаря передней стреловидности главный лонжерон можно было переместить назад за кабину, так что лонжерону не нужно было выступать в кабину.

Умеренная стреловидность использовалась по тем же причинам во многих конструкциях, в основном в планерах и легких самолетах . Многие тренировочные планеры с высоким крылом с двумя сиденьями в тандеме имеют крылья слегка наклоненной вперед, чтобы корень крыла располагался дальше на корму, чтобы крыло не закрыло боковой обзор заднего пассажира. Типичными примерами являются Schleicher ASK 13 и Let Kunovice LET L-13 Blaník .

Другие примеры включают:

• Cessna NGP , прототип одномоторного самолета, предназначенный для замены Cessna 172 и Cessna 182 .
• CZAW Попугай ^[5]
• Saab Safari , Bölkow Junior и ARV Super2 имеют плечевые крылья для улучшения видимости, что требует наличия крыльев с прямой стреловидностью для поддержания правильного CofG .
• Scaled Composites Boomerang - прототип конструкции сдвоенного поршня, который обеспечит безопасное обращение в случае отказа одного из двигателей.
• SZD-9 Bocian и PZL Bielsko SZD-50 Puchacz , многоцелевые двухместные планеры, спроектированные и построенные в Польше.

Возвращение быстрого самолета [ править ]

Необходимые для высокоскоростного полета большие углы стреловидности долгие годы оставались непрактичными.

В конце 1970-х годов DARPA начало исследование использования новых композитных материалов, чтобы избежать проблемы снижения скорости дивергенции за счет аэроупругого пошива. Технология Fly-by-wire позволила сделать конструкцию динамически нестабильной и улучшить маневренность. Компания Grumman построила два демонстратора технологии X-29 , впервые вылетевшие в 1984 году, с крыльями прямой стреловидности и утками . Маневренный на больших углах атаки , Х-29 оставался управляемым при угле атаки 67 °. ^[6]

Достижения в технологии управления вектором тяги и сдвиг в тактике воздушного боя в сторону ракет средней дальности снизили актуальность очень маневренного истребителя.

В 1997 году Сухой представил на Парижском авиасалоне прототип истребителя Су-47 . В серийное производство он не поступал, хотя прошел серию летных испытаний и выступил на нескольких авиасалонах .

KB SAT SR-10 - прототип российского одномоторного учебно-тренировочного самолета с крылом прямой стреловидности. Первый полет он совершил в 2015 году.

См. Также [ править ]

• Теория развертки
• Крыло изменяемой стреловидности

Ссылки [ править ]

Встроенные цитаты [ править ]

Общие ссылки [ править ]

• Miller, J .; Самолеты X, от X-1 до X-29 (издание для Великобритании), MCP, 1983, страницы 175-179.