Как работает крыло самолета. Механизация крыла самолета: описание, принцип работы и устройство. корневой элерон

Механизация крыла

Выпущенные закрылки и предкрылки.

Выпущенные предкрылки.

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. д.

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 полёте на малых скоростях. Существует большое число типов конструкции закрылков:

Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна профиля и (в случае выдвижных закрылков , которые также называют закрылками Фаулера ) 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.

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 применяются 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 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 полёта. Также обеспечивается управляемость по крену при больших углах атаки с помощью асинхронного управления адаптивными предкрылками.

Интерцепторы

Выпуск левого элерон-интерцептора при парировании правого крена

Интерцепторы (спойлеры) - отклоняемые или выпускаемые в поток поверхности на верхней поверхности крыла, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление и уменьшают подъёмную силу. Поэтому интерцепторы также называют органами непосредственного управления подъёмной силой.

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

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 элерон-интерцепторы могут являться главным (либо резервным) органом управления по крену .

Спойлеры

Выпущенные спойлеры

Спойлеры (многофункциональные интерцепторы) - гасители подъемной силы.

Симметричное задействование интерцепторов на обеих консолях крыла приводит к резкому уменьшению подъёмной силы и торможению самолёта. После выпуска самолёт балансируется на большем угле атаки, начинает тормозиться за счёт возросшего сопротивления и плавно снижаться. Возможно изменение вертикальной скорости без изменения угла тангажа . То есть при одновременном выпуске интерцепторы используются в качестве воздушных тормозов.

Интерцепторы также активно используются для гашения подъёмной 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 колёса и улучшению сцепления колёс с поверхностью. Благодаря этому, после выпуска внутренних интерцепторов можно переходить к торможению с помощью колёс.

См. также

Роторный предкрылок - движитель на основе предкрылка
Вибрирующий предкрылок - движитель на основе предкрылка
Элероны - рули, управляющие креном самолёта.
Аэродинамика Боинг 737

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Механизация крыла" в других словарях:

Комплекс устройств в передней и (или) задней частая крыла для изменения его аэродинамических характеристик. Работа всех элементов М. к. основана на управлении пограничным слоем на поверхности крыла и (или) изменении кривизны профиля. М. к.… … Энциклопедия техники

Комплекс устройств, изменяющих подъёмную силу и лобовое сопротивление крыла летательного аппарата. М. к. уменьшает скорость посадки самолёта, а при взлёте облегчает его отрыв от поверхности земли. В зависимости от типа М. к. подъёмную… … Большая советская энциклопедия

механизация крыла Энциклопедия «Авиация»

механизация крыла - Рис. 1. Схема механизации передней части крыла. механизация крыла комплекс устройств в передней и (или) задней частая крыла для изменения его аэродинамических характеристик. Работа всех элементов М. к. основана на управлении пограничным… … Энциклопедия «Авиация»

Механизация крыла - устройства (предкрылки, закрылки. щитки и др.) для изменения аэродинамических характеристик крыла в целях уменьшения скорости посадки (отрыва), длины разбега (пробега), а также улучшения манёвренности ЛА в полёте и др … Словарь военных терминов

Энциклопедия «Авиация»

энергетическая механизация крыла - Рис. 1. Энергетическая механизация крыла. энергетическая механизация крыла устройства для увеличения подъёмной силы крыла, принцип действия которых основан на использовании энергии двигателей летательного аппарата или дополнительных… … Энциклопедия «Авиация»

Устройства для увеличения подъёмной силы крыла, принцип действия которых основан на использовании энергии двигателей ЛА или дополнительных источников мощности. Э. м. к. применяется для улучшения взлётно посадочных и манёвренных характеристик ЛА,… … Энциклопедия техники

Во вторник в Москву доставили основной «черный ящик» разбившегося в Сочи Ту-154. Издание «Лайф» расшифровку, подлинность которой официально не была подтверждена, однако из нее следовало, что у экипажа возникли проблемы с закрылками. А источник Интерфакса в свою очередь заявил, что Ту-154 мог потерпеть крушение из-за «сваливания» при недостаточной для взлета подъемной силе крыла.

«По предварительным данным, на борту рассогласованно сработали закрылки, в результате их невыхода подъемная сила была потеряна, скорость не была достаточной для набора высоты, и самолет свалился», — сказал источник в оперативном штабе по работе на месте происшествия.

«Новая газета» попросила экспертов прокомментировать версию с закрылками.

Андрей Литвинов

летчик 1-го класса, «Аэрофлот»

— Закрылки — это очень критично. Мы (летчики — ред. ) в самом начале предполагали, что это закрылки — как только стало понятно, что это не топливо и не погода. Было несколько версий — техническая, ошибка пилотирования. Но это может быть и то, и другое. Техническая проблема потянула за собой ошибку пилотирования.

Закрылки нужны только для взлета и посадки — увеличивается площадь крыла, увеличивается подъемная сила, следовательно, самолету нужна меньшая дистанция разбега, чем без закрылок. Взлетаешь вместе с закрылками, набираешь высоту, закрылки убираются. Но они могут не убираться, если что-то сломалось, или убираются не синхронно — один быстрее, второй медленнее. Если они вообще не убираются, это не страшно как раз, самолет летит и летит себе. Он не уходит в пикирование. Просто командир сообщает на землю, что у него такая техническая проблема, возвращается на аэродром и садится — с выпущенными закрылками, как полагается при штатной посадке. И инженеры уже разбираются, что за проблема.

Но если они убираются несинхронно, то тогда самолет заваливается, вот что страшно. На одной плоскости крыла подъемная сила становится больше, чем на второй, и самолет начинает крениться и в результате заваливается набок. Если самолет заваливается, пикирует, начинает опускать нос, экипаж инстинктивно начинает тянуть штурвал на себя и увеличивать режим двигателя — это абсолютно нормально. Но летчик должен контролировать пространственное положение самолета.
Есть понятие — закритический угол атаки. Это угол, при котором воздух начинает срываться с крыла. Крыло становится под определенным углом, его верхняя часть не обтекается воздухом, и самолет начинает падать, потому что его ничего не держит уже в воздухе.

Я летал на ТУ-154 8 лет. С закрылками у меня не было ситуаций, были мелкие отказы, серьезного ничего не было. Хороший надежный самолет в свое время был. Но это было 25 лет назад. Это продукт своего времени. В «Аэрофлоте» все новые самолеты — мы летаем на эйрбасах, на боингах. А министерство обороны летает на ТУ- 154. Да, нужно делать свои самолеты, да, но пусть хотя бы суперджет возьмут. На современных самолетах стоит очень много систем защиты, это фактически летающий компьютер. Если случается какая-то ситуация, автоматика не дает самолету свалиться, очень помогает летчику. Эти же самолеты — все в ручном режиме, все в ручном управлении. Но это не значит, что он должен падать, он должен быть технически исправен. Он должен проходить техническое обслуживание. Вопрос к техникам — почему такая поломка серьезная случилась у этого самолета. Ошибиться может любой человек. Опыт у экипажа есть, был, но военные летчики в принципе мало летают. Военный летчик летает 150 часов в год. А гражданский — 90 часов в месяц.

Могла сработать еще внезапность, не ожидали такого развития событий, не хватило реакции справиться. Это не говорит о том, что они неопытные. Не забывайте, что время было 5 утра. Самый сон, организм расслаблен, изначально заторможенная реакция. Мы давно говорим, что надо запретить ночные перелеты или свести их к минимуму, надо стремиться летать днем, так делают очень многие европейские компании.

Еще нужно помнить, что тяжелый был самолет, заправили полные баки топлива, груз, пассажиры. Времени на принятие решения было немного. Они не успели. Эта ситуация, конечно, должна отрабатываться. Не знаю, как в армии обучение летного состава идет, но у нас в «Аэрофлоте» это отрабатывается. Есть алгоритм действий на каждую внештатную ситуацию. Все бесконечно отрабатывается на тренажере. Ходил ли этот экипаж на тренажер, когда? Если были на тренажере, отрабатывали ли конкретные упражнения по закрылкам? Ждем ответов от следствия.

Источник, близкий к расследованию

— Сейчас все техническое расследование ведет Минобороны. Это военный борт — расшифровкой самописцев занимается институт ВВС в Люберцах, и все самописцы, агрегаты, системы перетранспортированы в Люберцы. Закрылки — это не критическая, а в принципе контролируемая и управляемая ситуация. Есть алгоритм действий при рассинхронизации или неправильном положении закрылок. Летчиков обучают всему, на тренажерах в том числе, на каждый внештатный случай летный состав отрабатывает моменты, как надо себя вести, как надо управлять самолетом. У каждого самолета есть своя специфика, алгоритмы разработаны и для Ту-154. Можно предположить сочетание технических проблем и человеческого фактора, но информации до сих пор недостаточно.

Вадим Лукашевич

Независимый авиационный эксперт, кандидат технических наук

— Неуборка закрылок — это не катастрофа. Это очень неприятное событие, но ничего страшного от этого происходить не должно. А к катастрофе в Черном море, на мой взгляд, привело стечение обстоятельств и действия экипажа.

Суть смысла закрылок самолета — повышение подъемной силы крыла на маленьких скоростях. Как крыло работает — чем выше скорость, тем больше подъемная сила. Но когда самолет взлетает скорость еще маленькая, так же, как и в процессе посадки. И для того, чтобы при падении скорости не снижалась подъемная сила, выпускаются закрылки, о которых идет речь. Надо еще понимать, что при взлете закрылки выдвигаются не так сильно, как при посадке. При выруливании самолета на полосе закрылки уже выпущены, а в момент взлета последовательно убираются шасси, тормозящие машину, а через 15-20 секунд убираются и закрылки, мешающие по мере роста скорости самолету. Они помимо подъемной силы еще создают дополнительное сопротивление воздуха и дополнительно еще пикирующий момент — когда самолет «хочет» опустить нос.

Что произошло в момент катастрофы? Тяжелый, груженый самолет, залитый топливом взлетает, летчики убирают закрылки, но это почему-то не получается. По идее, можно нормально продолжать полет и в таком состоянии, не набирая скорости, можно и развернуться и уйти на посадку, чтобы устранить проблему. Сесть можно и с таким положением закрылок, просто скорость касания будет выше и она будет не очень простой. Но здесь очевидно такого решения не было. Возможно, проблему с закрылками заметили не сразу, а увидев, как самолет начинает опускать нос, возможно и были произнесены слова, расшифрованные с самописца.

Механизация крыла - это система устройств (закрылки, предкрылки, интерцепторы, спойлеры, тормозные щитки) предназначенные для управления подъёмной силой У и лобовым сопротивлением X самолёта, улучшая взлётно-посадочные характеристики (ВПХ).

Рост скоростей полёта самолёта, которым сопровождается развитие авиации, влечёт за собой рост взлётно-посадочных скоростей, что усложняет технику пилотирования и требует увеличения длины взлетно-посадочной полосы (ВПП).

Основным способом улучшения ВПХ является оснащение крыла мощной механизацией.

Задача механизации крыла:

При взлёте - создание наибольшей подъёмной силы У без значительного увеличения лобового сопротивления X;

При посадке - наибольшей подъёмной силы У и наибольшего лобового сопротивления X;

Улучшение маневренных характеристик и активного парирования перегрузок, возникающих во время полёта.

Минимальная скорость полёта соответствует полёту на околокритических углах атаки при С у ≈ С у max

Зависимость Су= f (α) для различных видов механизации.

1. Крыло без механизации.

2. Крыло с предкрылком.

3. Крыло с щелевым закрылком.

4. Крыло с щелевым закрылком и предкрылком.

К основным видам механизации крыла относится:

Закрылки;

Предкрылки;

Интерцепторы;

Требования к механизации крыла:

Максимальное С у α при отклонении средств механизации в посадочное положение при посадочных углах атаки α самолёта;

Минимальное С х α в убранном положении средств механизации;

максимальное качество К при разбеге самолёта и возможное С у α при отклонении средств механизации во взлётное положение;

Возможно меньшее изменение смещения центра давления (ЦД) крыла при отклонении

ВПМ (взлётно - посадочной механизации);

Синхронность действий ВПМ на обеих консолях крыла;

Простота конструкции и надёжность работы.

Факторы увеличивающие несущую способность крыла и тем самым улучшающие ВПХ самолёта достигаются:

Увеличением эффективной кривизны профиля крыла при отклонении

средств механизации;

Увеличением площади крыла;

Управлением пограничным слоем для безотрывного обтекания

верхней поверхности крыла и затягивания срыва на бОльшие углы атаки за счёт скорости пограничного слоя: - эффектом щелей;

Отсосом пограничного слоя.

Улучшение взлетно-посадочных характеристик самолета и, прежде всего, снижение его посадочной скорости и скорости отрыва на взлете обеспечивается применением средств механизации крыла. К этим средствам относятся устройства, позволяющие изменять несущую способность и сопротивление крыла. Они могут устанавливаться по передней кромке крыла - предкрылок, отклоняемый носок, по задней кромке - щитки, закрылки (одно-, двух-, трехщелевые) и на верхней поверхности крыла - тормозные щитки и гасители подъемной силы. Закрылки, щитки, предкрылки перед посадкой отклоняются (и выдвигаются) на максимальные углы, обеспечивая прирост несущей способности крыла (С yа S) за счет увеличения кривизны профиля, некоторого увеличения площади крыла и за счет щелевого эффекта. Рост несущей способности крыла уменьшает посадочную скорость самолета. На взлете эта механизация отклоняется на меньшие углы, обеспечивая некоторое увеличение несущей способности при незначительном росте сопротивления, в результате чего сокращается длина разбега самолета. Тормозные щитки и гасители подъемной силы обычно отклоняются на пробеге, обеспечивая резкое падение подъемной силы крыла, что позволяет более интенсивно использовать тормоза колес и сокращать длину пробега. На величину посадочной скорости и скорости отрыва они не влияют. Тормозные щитки и гасители подъемной силы также могут использоваться в полете для уменьшения аэродинамического качества и увеличения угла планирования при снижении.

На рисунке цифрами обозначены:
1 - предкрылки, 2 - закрылки, 3 - гасители подъемной силы- интерцепторы, спойлеры, 4 - тормозной щиток, 5- элерон.

Щитки представляют собой отклоняемые вниз поверхности, расположенные в нижней части крыла. В неотклонённом положении щитки вписываются в контур профиля крыла. Угол отклонения до 60°.

Отклоняемый выдвижной

- двухщелевые;

Трёхщелевые раздвижные.

Рис.3. 7. Двухщелевой закрылок

Хорда закрылков составляет 30 - 40 % хорды крыла.

Повышение коэффициента С у у крыла происходит вследствии:

Увеличения вогнутости крыла;

Увеличения площади крыла;

Организации безсрывного обтекания крыла.

Так как закрылок отклоняется вниз, то увеличивается вогнутость, одновременно выдвигается назад и увеличивается хорда, а значит, площадь крыла S KP .

Применение щелевых закрылков создаёт между крылом и закрылком профилированную щель, через которую воздух устремляется из области повышенного давления под крылом в область пониженного давления над крылом. При этом сдувается пограничный слой с верхней стороны закрылка и отсасывание его.

Элементы конструкции закрылка:

Лонжероны, нервюры, стрингеры, обшивка;

Каретки и рельсы;

Винтовые подъёмники, которые служат для перемещения закрылков.

В трёхщелевом закрылке: - дефлектор;

Силовая центральная часть;

Хвостик.

Предкрылки - это профилированный подвижный элемент крыла, расположенный в носовой части крыла по всему размаху, либо на концевых его частях против элеронов (концевой предкрылок).

Предкрылок имеет: эл. обогрев -Ту-154; воздушно-тепловой - Ил-76. Состоит из секций.

Предкрылок обеспечивает возможность реализации прироста С у α , даваемого средствами механизации, повышает эффективность элеронов на больших углах атаки α и повышает поперечную устойчивость самолёта (при стреловидных крыльях).

Тип: - отклоняемые носки;

Выдвижные с образованием щели между крылом и предкрылком.

Конструкция: - лонжерон, нервюры, обшивка, рельсы, каретки, винтовые преобразователи.

Рис. 3.8. Предкрылок.

Предкрылки могут управлятся пилотом или автоматически. Предкрылки выдвигаются вперёд и вниз и при этом:

Увеличивается площадь крыла S kp и кривизна профиля;

Образуется щель и выходящая струя из щели с большой скоростью

прижимает воздушный поток к верхней поверхности крыла Использование предкрылков увеличивает на 40-50% С у max за счёт увеличения критического угла атаки (α кр.)

Интерцепторы это подвижные части крыла в виде профилированных щитков (пластин), расположенные на верхней поверхности крыла перед закрылками и служащие для управления подъёмной силой.

Интерцепторы (спойлеры), с точки зрения а/д, это гасители подъёмной силы, тормозные щитки, отклоняющиеся вверх симметрично на обеих консолях крыла, вызывая срыв потока, за счёт этого уменьшается подъёмная сила и увеличивается лобовое сопротивление, а в убранном положении утоплены в крыло. В элеронном режиме вверх отклоняется только тот, где отклонился элерон вверх, при этом создаётся крен самолёта, т.е. увеличивается эффективность элеронов.

Интерцепторы применяются в полёте и на земле. В полёте для изменения эшелона полёта, т. ↓H и ↓V. На земле для Х (лобового сопротивления) и как следствие ↓L пробега после приземления.

В настоящее время разработаны энергетические средства механизации крыла, в которых используется сжатый воздух, подаваемый от компрессоров двигателей или специальных вентиляторов.

Улучшение а/д характеристик крыла достигается:

Управлением пограничным слоем за счет отсоса или сдува с верхней поверхности крыла, предкрылков и закрылков через специальные отверстия, щели, пористые поверхности;

Применением струйно-реактивного закрылка – профилированной щели вдоль задней кромки крыла, через которую назад и вниз выбрасывается струя воздуха.

Она эжектирует окружающий воздух, увеличивает скорость обтекания крыла, создает дополнительную силу за счет вертикальной составляющей реактивной тяги воздушной струи.

На современных самолётах, как правило, применяется комплексная механизация крыла, т.е. сочетание различных видов механизация крыла, т.е. сочетание различных видов механизации.

Элероны это подвижные части крыла, расположенные у задней кромки крыла на его концах и отклоняемые одновременно в противоположные стороны (один элерон вверх, а другой - вниз) для создания крена самолёта.

Предназначены элероны для управления самолётом относительно его продольной оси ОХ. Управление производится штурвалом пилота.

Требования к элеронам: обеспечение эффективности управления по крену на всех режимах полёта. Это достигается:

Исключением заклинивания элеронов при изгибе крыла в полёте;

Весовой балансировкой элеронов;

Уменьшением шарнирных моментов (за счёт а/д компенсации); уменьшением дополнительного сопротивления в отклонённом и убранном положениях;

Уменьшением момента рыскания при отклонении элеронов;

Применение элерон-интерцепторов;

Применение дифференциально отклоняемых половин стабилизатора. Конструкция элеронов: форма аналогичная крылу и состоит из каркаса и обшивки.

Каркас: лонжерон, стрингера, нервюры, диафрагмы и обшивка.

Похожая информация.

На современных самолетах с целью получения высоких летно-тактических характеристик, в частности для достижения больших скоростей полета, значительно уменьшены и площадь крыла и его удлинение. А это отрицательно сказывается на аэродинамическом качестве самолета и особенно на взлетно-посадочных характеристиках.

Для удержания самолета в воздухе в прямолинейном полете с постоянной скоростью необходимо, чтобы подъемная сила была равна весу самолета - Y = G . Но так как

(30)

Из формулы (30) следует, что для удержания самолета в воздухе на наименьшей скорости (при посадке, например) нужно, чтобы коэффициент подъемной силы С y был наибольшим. Однако С y можно увеличивать путем увеличения угла атаки только до α крит. Увеличение угла атаки больше критического приводит к срыву потока на верхней поверхности крыла и к резкому уменьшению С y , что недопустимо. Следовательно, для обеспечения равенства подъемной силы и веса самолета необходимо увеличить скорость полета .

Вследствие указанных причин посадочные скорости современных самолетов довольно велики. Это сильно усложняет взлет и посадку и увеличивает длину пробега самолета.

С целью улучшения взлетно-посадочных характеристик и обеспечения безопасности на взлете и особенно посадке необходимо посадочную скорость по возможности уменьшить. Для этого нужно, чтобы С y был возможно больше. Однако профили крыла, имеющие большое Су макс, обладают, как правило, большими значениями лобового сопротивления Сх мин , так как у них большие относительные толщина и кривизна. А увеличение Сх. мин , препятствует увеличению максимальной скорости полета. Изготовить профиль крыла, удовлетворяющий одновременно двум требованиям: получению больших максимальных скоростей и малых посадочных - практически невозможно.

Поэтому при проектировании профилей крыла самолета стремятся в первую очередь обеспечить максимальную скорость, а для уменьшения посадочной скорости применяют на крыльях специальные устройства, называемые механизацией крыла.

Применяя механизированное крыло, значительно увеличивают величину Су макс, что дает возможность уменьшить посадочную скорость и длину пробега самолета после посадки, уменьшить скорость самолета в момент отрыва и сократить длину разбега при взлете. Применение механизации улучшает устойчивость и управляемость самолета на больших углах атаки. Кроме того, уменьшение скорости при отрыве на взлете и при посадке увеличивает безопасность их выполнения и сокращает расходы на строительство взлетно-посадочных полос.

Итак, механизация крыла служит для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолета путем увеличения максимального значения коэффициента подъемной силы крыла Cу макс .

Суть механизации крыла состоит в том, что с помощью специальных приспособлений увеличивается кривизна профиля (в некоторых случаях и площадь крыла), вследствие чего изменяется картина обтекания. В результате получается увеличение максимального значения коэффициента подъемной силы.

Эти приспособления, как правило, выполняются управляемыми в полете: при полете на малых углах атаки (при больших скоростях полета) они не используются, а применяются лишь на взлете, на посадке, когда увеличение угла атаки не обеспечивает получения нужной величины подъемной силы.

Существуют следующие виды механизации крыла: щитки, закрылки, предкрылки, отклоняемые носки крыла, управление пограничным слоем, реактивные закрылки .

Щиток представляет собой отклоняющуюся поверхность, которая в убранном положении примыкает к нижней, задней поверхности крыла. Щиток является одним из самых простых и наиболее распространенных средств повышения Су макс.

Увеличение Су макс при отклонении щитка объясняется изменением формы профиля крыла, которое можно условно свести к увеличению эффективного угла атаки и вогнутости (кривизны) профиля.

При отклонении щитка образуется вихревая зона подсасывания между крылом и щитком. Пониженное давление в этой зоне распространяется частично на верхнюю поверхность профиля у задней кромки и вызывает отсос пограничного слоя с поверхности, лежащей выше по течению. За счет отсасывающего действия щитка предотвращается срыв потока на больших углах атаки, скорость потока над крылом возрастает, а давление уменьшается. Кроме того, отклонение щитка повышает давление под крылом за счет увеличения эффективной кривизны профиля и эффективного угла атаки α эф .

Благодаря этому выпуск щитков увеличивает разность относительных давлений над крылом и под крылом, а следовательно, и коэффициент подъемной силы Су .

На рис. 42 показан график зависимости С y от угла атаки для крыла с различным положением щитка: убранное, взлетное φ щ = 15°, посадочное φ щ = 40°.

При отклонении щитка вся кривая Су щ = f(α) смещается вверх почти эквидистантно кривой Су = f (α) основного профиля.

Из графика видно, что при отклонении щитка в посадочное положение (φ щ = 40°) приращение Су составляет 50-60%, а критический угол атаки при этом уменьшается на 1-3°.

Для увеличения эффективности щитка конструктивно его выполняют таким образом, что при отклонении он одновременно смещается назад, к задней кромке крыла. Тем самым увеличиваются эффективность отсоса пограничного слоя с верхней поверхности крыла и протяженность зоны повышенного давления под крылом.

При отклонении щитка одновременно с увеличением коэффициента подъемной силы увеличивается и коэффициент лобового сопротивления, аэродинамическое качество крыла при этом уменьшается.

Закрылок . Закрылок представляет собой отклоняющуюся часть задней кромки крыла либо поверхность, выдвигаемую (с одновременным отклонением вниз) назад из-под крыла. По конструкции закрылки делятся на простые (нещелевые), однощелевые и многощелевые .

Рис. 39. Профиль крыла со щитком, смещающимся назад

Рис. 40. Закрылки: а - нещелевой; б - щелевой

Нещелевой закрылок увеличивает коэффициент подъемной силы С y за счет увеличения кривизны профиля. При наличии между носком закрылка и крылом специально спрофилированной щели эффективность закрылка увеличивается, так как воздух, проходящий с большой скоростью через сужающуюся щель, препятствует набуханию и срыву пограничного слоя. Для дальнейшего увеличения эффективности закрылков иногда применяют двухщелевые закрылки, которые дают прирост коэффициента подъемной силы С y профиля до 80%.

Увеличение Су макс крыла при выпуске закрылков или щитков зависит от ряда факторов: их относительных размеров, угла отклонения, угла стреловидности крыла. На стреловидных крыльях эффективность механизации, как правило, меньше, чем у прямых крыльев. Отклонение закрылков, так же как и щитков, сопровождается не только повышением С y , но в еще большей степени приростом С x , поэтому аэродинамическое качество при выпущенной механизации уменьшается.

Критический угол атаки при выпущенных закрылках незначительно уменьшается, что позволяет получить С умакс при меньшем подъеме носа самолета (рис. 37).

Рис. 41. Профиль крыла с щитком

Рис. 42. Влияние выпуска щитков на кривую Су=f()

Рис. 43. Поляра самолета с убранными и выпущенными щитками

Предкрылок представляет собой небольшое крылышко, находящееся впереди крыла (рис. 44).

Предкрылки бывают фиксированные и автоматические.

Фиксированные предкрылки на специальных стойках постоянно закреплены на некотором удалении от носка профиля крыла. Автоматические предкрылки при полете на малых углах атаки плотно прижаты к крылу воздушным потоком. При полете на больших углах атаки происходит изменение картины распределения давления по профилю, в результате чего предкрылок как бы отсасывается. Происходит автоматическое выдвижение предкрылка (рис. 45).

При выдвинутом предкрылке между крылом и предкрылком образуется суживающаяся щель. Увеличиваются скорость воздуха, проходящего через эту щель, и его кинетическая энергия. Щель между предкрылком и крылом спрофилирована таким образом, что воздушный поток, выходя из щели, с большой скоростью направляется вдоль верхней поверхности крыла. Вследствие этого скорость пограничного слоя увеличивается, он становится более устойчивым на больших углах атаки и отрыв его отодвигается на большие углы атаки. Критический угол атаки профиля при этом значительно увеличивается (на 10°-15°), а Cу макс увеличивается в среднем на 50% (рис. 46).

Обычно предкрылки устанавливаются не по всему размаху, а только на его концах. Это объясняется тем, что, кроме увеличения коэффициента подъемной силы, увеличивается эффективность элеронов, а это улучшает поперечную устойчивость и управляемость. Установка предкрылка по всему размаху значительно увеличила бы критический угол атаки крыла в целом, и для его реализации на посадке пришлось бы стойки основных ног шасси делать очень высокими.

Рис. 44. Предкрылок

Рис. 45. Принцип действия автоматического предкрылка:

а - малые углы атаки; б – большие углы атаки

Фиксированные предкрылки устанавливаются, как правило, на нескоростных самолетах, так как такие предкрылки значительно увеличивают лобовое сопротивление, что является помехой для достижения больших скоростей полета.

Отклоняемый носок (рис. 47) применяется на крыльях с тонким профилем и острой передней кромкой для предотвращения срыва потока за передней кромкой на больших углах атаки.

Изменяя угол наклона подвижного носка, можно для любого угла атаки подобрать такое положение, когда обтекание профиля будет безотрывным. Это позволит улучшить аэродинамические характеристики тонких крыльев на больших углах атаки. Аэродинамическое качество при этом может возрастать.

Искривление профиля отклонением носка повышает Су макс крыла без существенного изменения критического угла атаки.

Рис. 46. Кривая Су =f (α) для крыла с предкрылками

Рис. 47. Отклоняемый носок крыла

Управление пограничным слоем (рис. 48) является одним из наиболее эффективных видов механизации крыла и сводится к тому, что пограничный слой либо отсасывается внутрь крыла, либо сдувается с его верхней поверхности.

Для отсоса пограничного слоя или для его сдувания применяют специальные вентиляторы либо используют компрессоры самолетных газотурбинных двигателей.

Отсасывание заторможенных частиц из пограничного слоя внутрь крыла уменьшает толщину слоя, увеличивает его скорость вблизи поверхности крыла и способствует безотрывному обтеканию верхней поверхности крыла на больших углах атаки.

Сдувание пограничного слоя увеличивает скорость движения частиц воздуха в пограничном слое, тем самым предотвращает срыв потока.

Управление пограничным слоем дает хорошие результаты в сочетании с щитками или закрылками.

Рис. 48. Управление пограничным слоем

Рис. 49. Реактивный закрылок

Реактивный закрылок (рис. 49) представляет струю газов, вытекающую с большой скоростью под некоторым углом вниз из специальной щели, расположенной вблизи задней кромки крыла. При этом струя газа воздействует на поток, обтекающий крыло, подобно отклоненному закрылку, вследствие чего перед реактивным закрылком (под крылом) давление повышается, а позади его понижается, вызывая увеличение скорости движения потока над крылом. Кроме того образуется реактивная сила Р , создаваемая вытекающей струёй.

Эффективность действия реактивного закрылка зависит от угла атаки крыла, угла выхода струи и величины силы тяги Р . Их используют для тонких, стреловидных крыльев малого удлинение Реактивный закрылок позволяет увеличить коэффициент подъемной силы Cу макс в 5-10 раз . Для создания струи используются газы, выходящие из турбореактивного двигателя.

1. Взлет самолета можно производить с применением закрылков и без их применения.

2. В зависимости от условий, старта взлет самолета производить:

а) без применения закрылков с использованием номинальной мощности двигателя;

б) с применением закрылков, отклоненных на 25°, и с использованием номинальной мощности двигателя;

в) с применением закрылков, отклоненных на 30 0 , и с использованием взлетной мощности двигателя.

Отклонять закрылки на взлете более чем на 30° не рекомендуется.

3. Взлет самолета производить с помощью встречного ветра не более 12 м/сек.

Взлет без применения закрылков

4. Длина разбега самолета (транспортный вариант) без применения закрылков и с использованием номинальной мощности двигателя при нормальном полетном весе 5250 кг составляет 360 м.

Примечание. Длина разбега приведена к стандартным условиям (атмосферное давление 760 мм рт. ст., температура наружного воздуха +!5°С) при отсутствии ветра.

При взлете с мягкого грунта длина разбега увеличивается на, 29%, с песчаного покрова - на 30-35%.

По достижении скорости 105-110 км/час происходит отрыв самолета от земли.

5. После отрыва выдерживание самолета производится с постепенным отходом от земли и увеличением скорости до 140 км/час, затем самолет переводится на набор высоты.

6. Дальнейший набор высоты производить на скорости 140-150 км/час, которая является наивыгоднейшей скоростью набора высоты.

Взлет с применением закрылков

7. Использование закрылков на взлете сокращает длину разбега и взлетную дистанцию на 30-35%. Закрылки могут отклоняться на 25 и 30° в зависимости от нагрузки самолета и состояния аэродрома.

При закрылках, отклоненных на 25°, взлет производится на номинальной мощности двигателя
(рк = 900 мм рт. ст., п = 2100 об/мин). Однако наименьшая длина разбега и взлетная дистанция получаются при отклоненных на 30° закрылках с одновременным использованием взлетной мощности двигателя
(рк = 1050 мм рт. ст., п = 2200 об/мин). В этом случае при взлетном весе 5500 кг длина разбега составляет 207 м, время разбега 14,3 сек, а длина взлетной дистанции 585 м.

Данные приведены к стандартным условиям.

8. Отрыв от земли самолета с закрылками, отклоненными на 25-30°, происходит на скорости 85-90 км/час.

При взлете с отклоненными закрылками на некоторых самолетах автоматические предкрылки открываются в середине разбега на скорости около 50 км/час и остаются открытыми до достижения скорости 85 км/час, после чего полностью закрываются.

9. На высоте не менее 50 м при скорости 120 км/час постепенно убрать закрылки, контролируя их положение по указателю и непосредственным наблюдением за закрылками. Одновременно увеличивать скорость набора высоты так, чтобы к моменту полной уборки закрылков она составляла 135-140 км/час.

10. После уборки закрылков перейти на набор высоты. Набор высоты производить на скорости 140-150 км/час.

Для получения максимальной скороподъемности у земли набор высоты рекомендуется производить с закрылками, отклоненными на 5°, до высоты 500 м. Дальнейший набор высоты производить с полностью убранными закрылками.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Если после взлета с отклоненными закрылками не удается убрать их из-за неисправности системы управления, необходимо произвести посадку на аэродроме взлета. При заходе на посадку в этом случае на разворотах не допускать крена больше 10- 15° и скорости полета более 150 км I час. Полет самолета со скоростью, превышающей 150 км/ час, при опущенных закрылках запрещается.

11. Взлет производить с использованием одновременно верхних и нижних закрылков. Раздельно пользоваться закрылками>

l2. Использовать закрылки при взлете самолета рекомендуется при скорости ветра не более 10м/сек.

13. При взлете самолета на лыжном шасси учитывать, что при температурах наружного воздуха от 0° С и выше, особенно при мокром снеге, длина разбега может оказаться на 10-20% больше, чем при стандартной температуре минус 10° С.