Механизация крыла самолета: конструкция и назначение

Крыло самолета является одной из основных составляющих его частей. Именно благодаря ему самолет летает и совершает различные маневры в воздухе. Оно служит также для размещения в нем топливных баков и шасси. К крылу подвешиваются авиамоторы и боевое вооружение авиалайнеров. Однако основная задача этой части самолета – создание подъемной силы на всех этапах полета.

Механизация крыла Боинг-727

Виды крыльев самолета

Используемые в современной авиации виды крыльев самолета, бывают прямоугольными, трапециевидными, стреловидными и треугольными. Реже встречаются конструкции с переменной и обратной стреловидностью.

Прямоугольные крылья позволяют создавать наибольшую подъемную силу. Они более устойчивы и хорошо управляются. Их целесообразно использовать на скоростях меньше звука. Они обеспечивают лучшие параметры самолета при взлете и посадке, а также при выполнении маневров. Однако такие конструкции создают большое сопротивление при больших скоростях полета и они более тяжелые.

Трапециевидные крылья менее тяжелые, чем прямоугольные, но они более жесткие. Чем больше суживается такое крыло, тем оно легче и тем жестче оно должно быть. Трапециевидные крылья тоже с успехом используются на дозвуковых самолетах.

Стреловидные крылья применяются для полета на больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. По сравнению с прямым крылом, у стреловидного меньше несущие способности при одинаковых скоростях полета. Это снижает устойчивость и управляемость самолетов.

Чтобы компенсировать этот недостаток, на поверхностях стреловидных крыльев вдоль набегающего потока иногда устанавливают дополнительно небольшие вертикальные плоскости и делают пилообразые уступы на передних кромках.

Любой летательный аппарат со стреловидным крылом становится более устойчивым и управляемым, по мере увеличения его скорости.

Треугольные крылья. При равных с другими крыльями (например, стреловидными) площади крыла и нагрузках, их конструкция легче и более жесткая.

Меньший вес объясняется меньшим значением изгибающих и осевых сил при большем поперечном сечении крыла.

Повышенная жесткость такого крыла обусловлена большими, по сравнению с другими крыльями, моментами инерции, что тоже объясняется большим поперечным сечением крыла.

Такие крылья имеют меньшее лобовое сопротивление при переходе к сверхзвуковой скорости. Поэтому они применяются преимущественно на сверхзвуковых самолетах.

Большее поперечное сечение треугольного крыла позволяет размещать в крыле вместительные внутренние объемы. Однако конструкция треугольного крыла, по своим аэродинамическим характеристикам, создает меньшую подъемную силу, а также ограничивает использование средств механизации крыла, что чрезвычайно важно на малых скоростях полета.

Механизация крыла самолета

Крыло самолета — сложная инженерная конструкция, состоящая из множества деталей. Для создания силы, способной поднять самолет в воздух, крылу придается аэродинамическая форма.

В разрезе классическое крыло напоминает вытянутую каплю с плоской нижней частью. Благодаря такой форме, набегающий во время полета аэроплана воздушный поток, сжимается в нижней поверхности крыла, а в верхней образуется разреженное пространство. Сформировавшиеся при этом силы начинают толкать крыло в сторону разреженного пространства, то есть вверх. Таким образом, создается подъемная сила.

  Официальный сайт УЗГА Екатеринбург

Но эти условия полета формируются только при достаточной скорости. Поэтому все самолеты (кроме самолетов с вертикальным взлетом) сначала разгоняются. Им нужно набрать определенную скорость, чтобы оторваться от взлетной полосы и начать набор высоты.

Это так называемая скорость отрыва. Она для каждого самолета своя, и даже для одного и того же самолета, но с разной взлетной массой, она тоже будет отличаться. И только после набора этой скорости, крыло начинает поддерживать самолет и не дает ему упасть.

На этапе разгона и набора высоты, для создания большей силы подъема, крыло должно иметь, как можно большую площадь.

Также большая площадь необходима для снижения и посадки аэроплана. Однако в прямолинейном полете, желательно чтобы площадь крыла была как можно меньше с целью создания наименьшего сопротивления. Все эти противоречивые требования «уживаются» в конструкции крыла при помощи специальных механических устройств.

Механизация крыла самолета подразделяется на механические устройства, расположенные на задней и передней кромках крыла.

Основное предназначение этих устройств – управление подъемной силой и сопротивлением самолета, преимущественно когда самолет взлетает или садится.

Средства механизации крыла должны отвечать довольно жестким требованиям, и, в первую очередь, к ним относятся слаженность действия механизмов и безотказность их работы.

 Механизация крыла самолета конструкция и назначение отдельных его составляющих частей представлены ниже.

Механизация крыла на примере Боинг-737

Механизмы задней кромки крыла

При взлете и посадке самолета, для увеличения площади крыла и изменения его аэродинамических характеристик, применяются щитки и закрылки.

Они представляют собой выдвижные или поворотные плоскости. Обыкновенные щитки просто отклоняются вниз при помощи поворотного механизма. Выдвижные щитки, вначале выдвигаются назад за плоскость крыла, а затем наклоняются вниз. Закрылки подразделяются на обыкновенные и щелевые.

Обыкновенные закрылки тоже просто отклоняются вниз. Обыкновенные щитки и закрылки при отклонениях не имеют зазора между крылом. Щелевые закрылки в рабочем положении образуют зазор между своим корпусом и крылом.

Это способствует равномерному обтеканию крыла воздухом, предотвращает срывы потока и падение подъемной силы.

Выпущенные закрылки (Фаулера) самолета ТУ-154

Щелевые закрылки, так же как и крыло подвергаются скоростному напору воздуха и поэтому имеют аэродинамический профиль.

Они подразделяются на однощелевые и многощелевые. Однощелевые закрылки представляют собой простую однопрофильную конструкцию и просто отклоняются вниз, или выдвигаются назад из крыла, а затем отклоняются вниз.

Многощелевые закрылки имеют сложную многоступенчатую многопрофильную (до 3-х профилей) конструкцию с механизмом выдвижения из крыла. Каждый профиль многоступенчатой конструкции отклоняется на свой угол. При опускании закрылков и щитков изменяется аэродинамика крыла, а при их выдвижении увеличивается его площадь. Все эти действия способствуют увеличению подъемной силы крыла.

Простой (поворотный) закрылок

Механизмы передней кромки крыла

В качестве механизмов передней кромки крыла используются предкрылки и отклоняемые носки крыла.

Предкрылки наиболее сложные по конструкции устройства. Они представляют собой выдвижные механизмы аэродинамического профиля, установленные в передней части крыла. Их назначение улучшать летные возможности самолета на малых скоростях. При взлете их применение увеличивает угол набора высоты, что увеличивает крутизну взлета самолета и его быстрый выход на заданную высоту полета.

Обычный щелевой предкрылок в выпущенном состоянии

После выдвижения предкрылков вперед и вниз, образуется зазор, который, как и в случае с закрылками, открывает проход для набегающего потока воздуха с нижней кромки крыла к верхней его поверхности, что предотвращает срыв потока и повышает устойчивость полета самолета. Конструкция механизмов предкрылков обладает большой массой.

К основным недостаткам предкрылков следует отнести то, что в полете их деформация отличается от деформации основного крыла, что ухудшает аэродинамическое качество крыла в целом.

К разновидностям предкрылков относятся Щитки Крюгера, выполненные в виде отклоняющихся вперед и вниз плоскостей. Их применяют вместе с предкрылками на стреловидных крыльях. Они могут использоваться только до определенного угла подъема самолета. При его превышении происходит потеря управляемости.

  Самолет с обратным крылом

Отклоняемые носки крыла. Применяются на самолетах с тонким крылом, где невозможно разместить механизмы предкрылков. Назначение их такое же, как и предыдущих механизмов – понизить вероятность потери управления при малых скоростях полета самолета и увеличить подъемную силу крыла.

К средствам механизации относятся также устройства, уменьшающие подъемную силу (тормозные щитки) и интерцепторы. Конструктивно они представляют собой профилированные плоскости. Располагаются в верхней части крыла перед закрылками. Если самолету нужно снизить скорость, они поднимаются вверх, и создают дополнительное сопротивление.

В убранном положении они спрятаны в крыло. Тормозные щитки отклоняются вверх синхронно, а интерцепторы используются в качестве органов управления креном самолета, поэтому они отклоняются только с той стороны крыла, в сторону которой направлен крен. Для повышения управляемости интерцепторы располагаются как можно дальше от оси самолета.

Механизация Боинг-747. Трехщелевые закрылки Фаулера, предкрылки Крюгера (ближе к фюзеляжу), обычные предкрылки (дальше).

Резюме

Крыло самолета постоянно совершенствуется. Создаются новые материалы, более легкие, теплостойкие, с новыми прочностными характеристиками. Они в состоянии будут выдержать нагрузки недоступные «старым» материалам. Конструкторы при разработке этих тяжелых конструкций получили на вооружение компьютерную технику.

Все это позволяет создавать совершенно новые модели авиационных крыльев, с новыми, недостижимыми ранее характеристиками. Оснащенные такими крыльями летательные аппараты будут способны летать еще выше и еще быстрее, станут намного маневренней современных машин.

Так, развитие крыла будет способствовать развитию авиации в целом.

Источник: http://samoleting.ru/raznoe/mehanizatsiya-kryla-samoleta.html

Механизация крыла самолета. Описание. Фото. Видео

Термин «механизация крыла» на английском звучит как «high lift devices», что в дословном переводе – устройства для повышения подъемной силы. Именно это и является основным предназначением механизации крыла, а где находятся плоскости, относящиеся к механизации крыла и каким образом увеличивают подъемную силу, а также зачем это нужно —  расскажет эта статья.

Механизация крыла – перечень устройств, которые устанавливаются на крыло самолета для изменения его характеристик на протяжении разных стадий полета. Основное предназначение крыла самолета – создание подъемной силы. Этот процесс зависит от нескольких параметров – скорости движения самолета, плотности воздуха, площади крыла и его коэффициента подъемной силы.

Механизация крыла непосредственно влияет на площадь крыла и на его коэффициент подъемной силы, а также косвенно на его скорость. Коэффициент подъемной силы зависит от кривизны крыла и его толщины. Соответственно можно сделать вывод, что механизация крыла кроме площади крыла еще и увеличивает его кривизну и толщину профиля.

На самом деле не совсем так, ведь увеличение толщины профиля связано с большими технологическими сложностями, не столь эффективно и больше ведет к увеличению лобового сопротивления, потому этот пункт необходимо отбросить, соответственно механизация крыла увеличивает его площадь и кривизну. Делается это с помощью подвижных частей (плоскостей), расположенных в определенных точках крыла. По месторасположению и функциям, механизация крыла делится на закрылки, предкрылки и спойлеры (интерсепторы).

Закрылки самолета. Основные виды.

Закрылки – первая из придуманных разновидностей механизации крыла, они же и наиболее эффективны. Они широко применялись еще до Второй Мировой войны, а на ее протяжении и после их конструкция была доработана и, также, были изобретены новые виды закрылок.

Основными характеристиками, которые указывают на то, что это закрылок действительно является им – его расположение и манипуляции, которые с ним происходят. Закрылки всегда находятся на задней кромке крыла и всегда опускаются вниз, и, к тому же, могут выдвигаться назад.

При опускании закрылка увеличивается кривизна крыла, при его выдвижении – площадь. А раз подъемная сила крыла прямо пропорциональна его площади и коэффициенту подъемной силы, то если обе величины увеличиваются, закрылок выполняет свою функцию наиболее эффективно.

По  своему устройству и манипуляциям закрылки делятся на:

• простые закрылки (самый первый и самый простой вид закрылок)
• щитовые закрылки
• щелевые закрылки
• закрылки Фаулера (наиболее эффективный и наиболее широко применяемый в гражданской авиации вид закрылок)

Каким образом функционируют все вышеперечисленные закрылки показано на схеме. Простой закрылок, как видно из схемы, просто отклоняемая вниз задняя кромка крыла.

Таким образом, кривизна крыла увеличивается, однако  область низкого давления над крылом уменьшается, потому простые закрылки менее эффективны, чем щитовые, верхняя кромка которых не отклоняется и область низкого давления не теряет в размерах.

Щелевой закрылок получил свое название по причине образуемой им щели после отклонения. Эта щель позволяет проходить воздушной струе к области низкого давления и направлена она таким образом, чтобы предотвращать срыв потока (процесс, во время которого величина подъемной силы резко падает), придавая ему дополнительную энергию.

Закрылок Фоулера выдвигается назад и вниз, чем увеличивает и площадь и кривизну крыла. Как правило, он сконструирован таким образом, чтобы при его выдвижении еще и создавалась щель, или две, или даже три. Соответственно он выполняет свою функцию наиболее эффективно и может давать прирост в подъемной силе до 100%.

Предкрылки. Основные функции. 

Предкрылки – отклоняемые поверхности на передней кромке крыла.

По своему строению и функциям они схожи с закрылками Фаулера – отклоняются вперед и вниз, увеличивая кривизну и немного площадь, образуют щель, для прохода воздушного потока к верхней кромке крыла, чем способствуют увеличению подъемной силы. Предкрылки, просто отклоняемые вниз, которые не создают щели называются отклоняемыми носками и только увеличивают кривизну крыла.

Спойлеры и их задачи. 

Спойлеры. Перед рассмотрением спойлеров, следует заметить, что при создании дополнительной подъемной силы всеми вышеперечисленными устройствами создается дополнительное лобовое сопротивление, что ведет к понижению скорости.

Но это происходит как следствие повышения подъемной силы, в то время как задача спойлеров – конкретно значительное повышение лобового сопротивления и прижимание самолета к земле после касания.

Соответственно это единственное устройство механизации крыла, которое находится на верхней его поверхности и отклоняется вверх, чем и создается прижимная сила.

А зачем же нужно увеличивать подъемную силу? Вообще требуется не столько увеличение подъемной силы, сколько уменьшение скорости самолета, по крайней мере в гражданской авиации. А поскольку эти две величины непосредственно связаны, потому и происходит одно за счет другого.

Уменьшение скорости необходимо при взлете и посадке для обеспечения большей безопасности и уменьшения длины взлетной полосы. Кроме того, боевым самолетам довольно часто при выполнении того или иного маневра необходимо очень быстро увеличить либо уменьшить подъемную силу, для чего и служит механизация крыла.

Части самолетов

Источник: http://avia.pro/blog/mehanizaciya-kryla-samoleta-opisanie-foto-video

Ветеран трудяга "76-ой" часть 8(Механизация крыла) — DRIVE2

• Механизация крыла
• Механизация крыла является неотъемлемой частью крыльев современных самолетов. К ней относятся устройства, позволяющие изменять аэродинамические характеристики крыла на отдельных этапах полётаРазличают два вида механизации по выполняемым функциям:-для улучшения взлетно-посадочных характеристик (закрылки и предкрылки);
• -для управления в полете (спойлеры в режиме гасителей подъемной силы и в элеронном режиме).

Простой закрылок представляет собой отклоняющийся вниз до 45° участок хвостовой части крыла. Для повышения эффективности закрылка он делается щелевым. При отклонении выдвижного закрылка между его носком и крылом образуется профилированная щель. На современных самолетах используются двух- или трехщелевые закрылки.

Полный размер

Механизация крыла самолета: 1 – закрылки; 2 – предкрылки; 3 – спойлеры

Предкрылки представляют собой часть носка крыла у передней кромки, которая отклоняется вниз на угол до 25° и выдвигается вперед, образуя с крылом профилированную щель. Так же, как и закрылки, предкрылки уменьшают взлетно-посадочные скорости самолета, а самое главное – увеличивают критический угол атаки.

Полный размер

Схемы механизации задней части крыла: 1 – тормозной щиток; 2 – поворотный щиток; 3 – скользящий щиток; 4 – поворотный закрылок; 5 – щелевой поворотный закрылок; 6 – выдвижной поворотный закрылок; 7 – закрылок Фаулера; 8 – двухщелевой закрылок; 9 – двухщелевой закрылок в комбинации с интерцептором; 10 – трехщелевой закрылок

К средствам механизации относятся спойлеры (интерцепторы), используемые как тормозные щитки, воздушные тормоза, гасители подъемной силы, элементы управления по крену и т.д.

При отклонении спойлеров вверх нарушается обтекание крыла, что приводит к уменьшению коэффициента подъемной силы.

С помощью спойлеров можно изменять вертикальную скорость снижения, уменьшать длину пробега при посадке за счет более эффективного торможения колес шасси и повышать эффективность управления по крену.Назначение и состав вспомогательного управления самолётом.

Полный размер

Схемы механизации передней части крыла : 1-поворотные носки, 2-носовой щиток, 3-щиток Крюгера, 4-предкрылок

1. Вспомогательное управление самолетом (или механизация крыла) предназначено для изменения аэродинамических характеристик самолёта на отдельных этапах полёта.

Полный размер

Зависимость коэффициента подъёмной силы от угла атаки при выпуске механизации крыла

• Работа всех элементов механизации крыла (закрылков, предкрылков и спойлеров) основана на управлении пограничным слоем на поверхности крыла и изменении кривизны профиля крыла.

Полный размер

Принцип работы интерцепторов

1. Закрылки предназначены для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолета (уменьшения Vвзл и Vпос и соответственно уменьшения потребной длины ВПП) за счет увеличения коэффициента подъемной силы из-за увеличения кривизны крыла при отклонении закрылков вниз и увеличения площади крыла при выдвижении закрылков назад.
2. Разновидностью механизации задней части крыла являются поворотные закрылки, щелевые закрылки (без выдвижения, выдвижные одно-, двух-, трёхщелевые), закрылки Фаулера, поворотные и скользящие (выдвижные) щиткиЭлементы механизации передней части крыла обеспечивают ликвидацию срыва потока на крыле при больших углах атаки самолёта
3. Разновидностью механизации передней части крыла являются поворотные носки, предкрылки, носовые щитки, щитки Крюгера.Спойлеры (интерцепторы) – это аэродинамические органы управления, выполненные в виде щитков, установленных на верхней плоскости крыла и поднимающихся вверх под углом к набегающему потоку, что приводит к уменьшению подъёмной силы крыла
4. С помощью спойлеров можно изменять вертикальную скорость снижения, уменьшать длину пробега при посадке за счет более эффективного торможения колес шасси и повышать эффективность управления по крену.

Источник: https://www.drive2.ru/b/489509174829383867/

Механизация крыла

• Строение
  крыла
• Крыло
  в авиационной технике — поверхность для
  создания подъёмной силы.
• Части
  крыла самолета
• В
  общем случае крыло самолета состоит из
  центропланной части, консолей(левой и
  правой) и механизации крыла.
• Основные
  части механизации крыла
• 1
  — законцовка крыла
• 2
  — концевой элерон
• 3
  — корневой элерон
• 4
  — обтекатели механизма привода закрылков
• 5
  — предкрылок
• 6
  — предкрылок
• 7
  — корневой трехщелевой закрылок
• 8
  — внешний трехщелевой закрылок
• 9
  — интерцептор
• 10
  — интерцептор/воздушный тормоз
• Элероны

Элероны-
аэродинамические органы управления,
симметрично расположенные на задней
кромке консолей крыла у самолётов
нормальной схемы и самолётов схемы
«утка». Элероны предназначены в первую
очередь для управления углом крена
самолёта, при этом элероны отклоняются
дифференциально (отдельно друг от
друга), то есть, например, для крена
самолёта вправо правый элерон
поворачивается вверх, а левый — вниз;
и наоборот. Принцип действия элеронов
состоит в том, что у части крыла,
расположенной перед элероном, поднятым
вверх подъёмная сила уменьшается, а у
части крыла перед опущенным элероном
подъёмная сила увеличивается; создаётся
момент силы, изменяющий скорость вращения
самолёта вокруг оси, близкой к продольной
оси самолёта.

Один
из побочных эффектов действия элеронов
— некоторый момент рысканья в
противоположном направлении. Другими
словами, при желании повернуть направо
и использовании элеронов для создания
крена вправо, самолёт во время увеличения
крена может немного повести по рысканью
влево.

Эффект связан с появлением разницы
в лобовом сопротивлении между правой
и левой консолью крыла, обусловленной
изменением подъёмной силы при отклонении
элеронов. Та консоль крыла, у которой
элерон отклонён вниз, обладает большим
коэффициентом лобового сопротивления,
чем другая консоль крыла. В современных
системах управления самолётом данный
побочный эффект минимизируют различными
способами.

Например, для создания крена
элероны отклоняют также в противоположном
направлении, но на разные углы

Работа
элеронов при управлении креном. Если
продолжать держать элероны отклонёнными
в крайнем положении, тогда достаточно
манёвренный самолёт начнёт непрерывно
вращаться вокруг своей продольной оси.

Впервые
элероны появились на моноплане,
построенном новозеландским изобретателем
Ричардом Перси в 1902, однако самолёт
совершал только очень короткие и
неустойчивые полёты. Первый самолёт,
который совершил полностью управляемый
полёт с использованием элеронов, был
самолёт 14 Bis, созданный Альберто
Сантос-Дюмоном. Ранее элероны заменяла
деформация крыла, разработанная братьями
Райт.

Механиза́ция
крыла́

Механиза́ция
крыла́
— совокупность
устройств на крыле летательного аппарата,
предназначенных для регулирования его
несущих свойств. Механизация включает
в себя закрылки, предкрылки, интерцепторы,
спойлеры, флапероны, активные системы
управления пограничным слоем и т.

Закрылки

Закрылки
— отклоняемые поверхности, симметрично
расположенные на задней кромке крыла.
Закрылки в убранном состоянии являются
продолжением поверхности крыла, тогда
как в выпущенном состоянии могут отходить
от него с образованием щелей. Используются
для улучшения несущей способности крыла
во время взлёта, набора высоты, снижения
и посадки, а также при полётe на малых
скоростях.

Принцип
работы закрылков заключается в том, что
при их выпуске увеличивается кривизна
профиля и (в случае выдвижных закрылков[1],
которые также называют закрылками
Фаулера[2]) площадь поверхности крыла,
следовательно, увеличивается и подъёмная
сила. Возросшая подъёмная сила позволяет
летательным аппаратам лететь без
сваливания при меньшей скорости. Таким
образом, выпуск закрылков является
эффективным способом снизить взлётную
и посадочную скорости.

Второе
следствие выпуска закрылков — это
увеличение аэродинамического
сопротивления. Если при посадке возросшее
лобовое сопротивление способствует
торможению самолета, то при взлёте
дополнительное лобовое сопротивление
отнимает часть тяги двигателей. Поэтому
на взлёте закрылки выпускаются всегда
на меньший угол, нежели при посадке.

Третье
следствие выпуска закрылков — продольная
перебалансировка самолёта из-за
возникновения дополнительного продольного
момента.

Это усложняет управление
самолётом (на многих современных
самолётах пикирующий момент при выпуске
закрылков компенсируется перестановкой
стабилизатора на некоторый отрицательный
угол). Закрылки, образующие при выпуске
профилированные щели, называют щелевыми.

Закрылки могут состоять из нескольких
секций, образуя несколько щелей (как
правило, от одной до трёх).К примеру, на
отечественном Ту-154М применяются
двухщелевые закрылки, а на Ту-154Б —
трёхщелевые.

Наличие щели позволяет
потоку перетекать из области повышенного
давления (нижняя поверхность крыла) в
область пониженного давления (верхняя
поверхность крыла).

Щели спрофилированы
так, чтобы вытекающая из них струя была
направлена по касательной к верхней
поверхности, а сечение щели должно
плавно сужаться для увеличения скорости
потока. Пройдя через щель, струя с высокой
энергией взаимодействует с «вялым»
пограничным слоем и препятствует
образованию завихрений и отрыву потока.
Это мероприятие и позволяет «отодвинуть»
срыв потока на верхней поверхности
крыла на бо́льшие
углы атаки и бо́льшие
значения подъемной силы.

3. Флапероны

Флапероны,
или «зависающие элероны» — элероны,
которые могут выполнять также функцию
закрылков при их синфазном отклонении
вниз.

Широко применяются в сверхлёгких
самолётах и радиоуправляемых авиамоделях
при полётах на малых скоростях, а также
на взлёте и посадке. Иногда применяется
на более тяжелых самолётах (например,
Су-27).

Основное достоинство флаперонов
— это простота реализации на базе уже
имеющихся элеронов и сервоприводов.

Предкрылки

Предкрылки
— отклоняемые поверхности, установленные
на передней кромке крыла. При отклонении
образуют щель, аналогичную таковой у
щелевых закрылков. Предкрылки, не
образующие щели, называются отклоняемыми
носками. Как правило, предкрылки
автоматически отклоняются одновременно
с закрылками, но могут и управляться
независимо.

В
целом, эффект от выпуска как закрылков,
так и предкрылков сводится к увеличению
кривизны профиля крыла, что позволяет
увеличить подъёмную силу. Основная роль
предкрылков заключается в увеличении
допустимого угла атаки, то есть срыв
потока с верхней поверхности крыла
происходит при бо́льшем
угле атаки.

Помимо
простых, существуют так называемые
адаптивные предкрылки. Адаптивные
предкрылки автоматически отклоняются
для обеспечения оптимальных аэродинамических
характеристик крыла в течение всего
полета. Также обеспечивается управляемость
по крену при больших углах атаки с
помощью асинхронного управления
адаптивными предкрылками.

Интерцепторы

Интерцепторы
(спойлеры) — отклоняемые или выпускаемые
в поток тормозные консоли на верхней
поверхности крыла, которые увеличивают
аэродинамическое сопротивление и
уменьшают подъёмную силу. Поэтому
интерцепторы также называют гасителями
подъемной силы.

В
зависимости от площади поверхности
консоли, расположения её на крыле и т.
д. интерцепторы делят на: Внешние
элерон-интерцепторы

Элерон-интерцепторы
представляют собой дополнение к элеронам
и используются в основном для управления
по крену. Они отклоняются несимметрично.

Например, на Ту-154 при отклонении левого
элерона вверх на угол до 20°, элерон-интерцептор
на этой же консоли автоматически
отклоняется вверх на угол до 45°.

В
результате подъёмная сила на левой
консоли крыла уменьшается, и самолёт
кренится влево.

• У
  некоторых самолетов, например, МиГ-23,
  интерцепторы (наряду с дифференциально
  отклоняемым стабилизатором) являются
  главным органом управления по крену.
• Спойлеры
  
• Спойлеры
  (интерцепторы) — это непосредственно
  воздушные тормоза.

Симметричное
задействование интерцепторов на обоих
консолях крыла приводит к резкому
уменьшению подъемной силы и торможению
самолёта. После выпуска «воздушных
тормозов» самолёт балансируется на
бо́льшем
угле атаки, начинает тормозиться за
счет возросшего сопротивления и плавно
снижаться.

Интерцепторы
также активно используются для гашения
подъемной силы после приземления или
при прерванном взлёте и для увеличения
сопротивления.

Необходимо отметить,
что они не столько гасят скорость
непосредственно, сколько снижают
подъёмную силу крыла, что приводит к
увеличению нагрузки на колеса и улучшению
сцепления колёс с поверхностью.

Благодаря
этому, после выпуска внутренних
интерцепторов можно переходить к
торможению с помощью колёс.

Источник: https://studfile.net/preview/6152988/

Летная школа: что такое механизация крыла

Когда летишь в самолете пассажиром и сидишь у иллюминатора напротив крыла, это кажется магией. Все эти штучки, которые выдвигаются, поднимаются, опускаются, убираются, а самолет в итоге летит.

Но когда начинаешь обучение пилотированию и управляешь самолетом самостоятельно, становится ясно: никакой магии, а чистая физика, логика и здравый смысл. Все вместе эти штуковины называются «механизация крыла». В буквальном переводе на английский high lift devices. Дословно – приспособления для увеличения подъемной силы. Более точно – для изменения характеристик крыла на разных стадиях полета. По мере развития авиатехники количество этих устройств становилось все больше – закрылки, предкрылки, щитки, флапероны, элероны, элевоны, интерцепторы и другие средства механизации. Но самыми первыми изобрели закрылки. Они же являются самыми эффективными, а на некоторых самолетах – и единственными.  И если маленький легкомоторный самолет вроде Цессна 172S теоретически на взлете можно обойтись и без них, то большой пассажирский авиалайнер без использования закрылков в прямом смысле слова не сможет оторваться от земли.

Не вся скорость одинаково полезна

Современное авиастроение – это вечные поиски баланса между прибылью и безопасностью. Прибыль – это возможность преодолевать как можно большие расстояния, то есть высокая скорость в полете. Безопасность – это, напротив, относительно невысокая скорость на взлете и особенно посадке.

Как это совместить?Чтобы быстро лететь, нужно крыло с узким профилем. Характерный пример – сверхзвуковые истребители. Вот только для взлета ему нужна огромная полоса для разбега, а для посадки и вовсе специальный тормозной парашют.

Если сделать крыло широким и толстым, как у винтовых транспортников, садиться будет намного проще, но и скорость в полете намного ниже.

Как быть? Вариантов два – оборудовать все аэродромы длинными-длинными полосами, чтобы их хватало для длинных разбегов и пробегов, либо сделать так, чтобы профиль крыла мог меняться на разных стадиях полета. Как ни странно звучит, второй вариант намного проще.

Как взлетает самолет

Чтобы самолет взлетел, нужно, чтобы подъемная сила крыла превысила силу притяжения. Это азы, с которых начинается теоретическое обучение на пилота. Когда самолет стоит на земле, подъемная сила равна нулю. Увеличить ее можно двумя способами.

Тут мог бы помочь второй вариант – увеличить угол атаки (задрать нос самолета вверх). Но и здесь не все так просто, потому что увеличивать угол атаки бесконечно нельзя. В какой-то момент он превысит так называемое критическое значение, после которого самолет рискует попасть в сваливание.

Меняя форму крыла с помощью закрылков, пилот самолета может регулировать скорость (не самолета, а всего лишь обтекания крыла воздушным потоком) и угол атаки.

Обучение пилотированию: от теории к практике

Выпущенные закрылки меняют профиль крыла, а именно — увеличивают его кривизну. Очевидно, что вместе с этим увеличивается сопротивление. Зато уменьшается скорость сваливания.

На практике это означает, что угол атаки не изменился, а подъемная сила выросла. 

Почему это важно

Чем меньше угол атаки – тем ниже скорость сваливания. То есть теперь пилот самолета может увеличить угол атаки и взлететь, даже если не хватает скорости (мощности двигателя) и длины полосы для разбега.  Но у любой медали есть обратная сторона. Увеличение подъемной силы неизбежно ведет к увеличению сопротивления. То есть придется увеличить тягу, а значит вырастет расход топлива. Зато на посадке избыточное сопротивление напротив даже полезно, поскольку помогает быстрее затормозить самолет.

Все дело в градусах

Конкретные значения сильно зависят от модели, веса, загрузки самолета, длины ВПП, требований производителя и много-много чего еще, чуть ли не температуры за бортом. Но как правило для взлета закрылки выпускают на 5-15 градусов, для посадки – на 25-40 градусов.

Почему так – уже было сказано выше. Чем круче угол – тем больше сопротивление, тем эффективнее торможение.

Отличный способ увидеть все это на практике – отправиться в пробный полет, в котором пилот самолета все покажет, расскажет и даже даст попробовать управлять самолетом самому.

 Понимая это, легко понять и то, почему после перехода в горизонтальный полет закрылки, напротив, жизненно важно убрать. Дело в том, что изменившаяся форма крыла вызывает не просто сопротивление, но и меняет само качество набегающего потока. Конкретно речь идет о так называемом приграничном слое – том, который непосредственно соприкасается с крылом. Из плавного (ламинарного) он превращается в турбулентый.  И чем сильнее кривизна крыла – тем сильнее турбулентность, а там уже и до срыва потока недалеко. Более того, на высокой скорости «забытые» закрылки могут элементарно оторваться, а это уже критично, поскольку любая ассиметрия (вряд ли их оба оторвет одновременно) грозит потерей управления, вплоть до штопора.

Что еще бывает

Предкрылки. Как видно из названия, расположена в передней части крыла. По своему предназначению закрылками – позволяют регулировать несущие свойства крыла. в частности, летать на больших углах атаки, а значит на меньших скоростях.  

Элероны. Расположены ближе к концовкам крыльев и позволяют регулировать крен. В отличие от закрылков, работающих строго синхронно, элероны двигаются дифференциально – если один вверх, то второй вниз.

 

Особой разновидностью элеронов являются флапероны – гибрид закрылков (англ. flap) и элеронов (aileron). Чаще всего ими оборудуют легкие самолеты.

 

Интерцепторы. Своего рода «аэродинамический тормоз» — расположенные на верхней плоскости крыла поверхности, которые при посадке (или прерванном взлете) поднимаются, увеличивая аэродинамическое сопротивление.

А еще бывают элерон-интерцепторы, многофункциональные интерцепторы (они же спойлеры), плюс каждая из перечисленных выше категорий имеет свои разновидности, так что перечислить все в рамках статьи невозможно физически. Как раз для этого и существует летная школа и курсы обучения на пилота.

• Фото с сайта boldmethod

Источник: http://fs.aerograd.ru/news/207/57/letnaya-shkola-chto-takoe-mehanizatsiya-kryla/

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.

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.

  Механизация носовой части крыла

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.

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.

  Расчет крыльев

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.

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.

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.

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.

Источник: https://aeroconstruction.ru/mexanizaciya-kryla/