Kanske den huvudsakliga flygplansenheten är vingen. Det är vingen som skapar lyft som håller ett flertonsflygplan i luften och förhindrar att det faller. Det är ingen slump att designers har ett uttryck för att den som äger vingen också styr flygplanet. Strävan efter att förbättra flygplanens aerodynamiska egenskaper tvingar utvecklarna att ständigt förbättra vingen och arbeta med dess form, vikt och profil.
Wing in profile
Flygplanets vingprofil är en geometrisk sektion av vingen som löper parallellt med flygplanets axel. Eller enklare - en sidovy av vingen. Under de långa åren av utvecklingen av flygplansindustrin har olika laboratorier och institut ständigt utvecklat och testat vingar av olika konfigurationer. Hastigheterna växte, flygplansmassan, uppgifterna förändrades – och allt detta krävde nya vingprofiler.
Profiltyper
Idag finns det olika vingprofiler,olika i syfte. Samma typ kan ha många varianter och användas på olika flygplan. Men generellt sett kan de befintliga huvudtyperna av profiler illustreras av bilden nedan.
- Symmetrisk.
- Asymmetrisk.
- Plano-convex.
- Binconvex.
- S-formad.
- Laminerad.
- Lenticular.
- Diamond-shaped.
- Kilformad.
På vissa flygplan används en variabel profil längs vingen, men vanligtvis är dess form oförändrad genomgående.
Geometry
Externt liknar vingens profil en mask eller något liknande. Eftersom den är en komplex geometrisk figur har den sina egna egenskaper.
Figuren visar de huvudsakliga geometriska egenskaperna hos flygplanets vingprofil. Avståndet (b) kallas vingkordet och är avståndet mellan ytterpunkterna framför och bakom. Den relativa tjockleken bestäms av förhållandet mellan den maximala profiltjockleken (Cmax) och dess korda och uttrycks i procent. Den maximala tjocklekskoordinaten är förhållandet mellan avståndet från tån till platsen för maximal tjocklek (Xc) till kordan (b) och uttrycks också i procent. Mittlinjen är en villkorlig kurva på samma avstånd från de övre och nedre vingpanelerna, och avböjningspilen (fmax) är det maximala avståndet från mittlinjens korda. En annan indikator - relativ krökning - beräknas genom att dividera (fmax) med ett ackord (b). Traditionellt uttrycks alla dessa värden i procent. Utöver de som redan nämnts finns profilnäsans radie, koordinaterna för den största konkaviteten och ett antal andra. Varje profil har sin egen kod och som regel finns de huvudsakliga geometriska egenskaperna i denna kod.
Till exempel har profil B6358 en profiltjocklek på 6 %, en konkavitetspilposition på 35 % och en relativ krökning på 8 %. Notationssystemet är tyvärr inte enhetligt, och olika utvecklare använder chiffer på sitt eget sätt.
Aerodynamik
Fancy, vid första anblicken, ritningar av vingsektioner är inte gjorda av kärlek till hög konst, utan enbart i pragmatiska syften - för att säkerställa höga aerodynamiska egenskaper hos vingprofiler. Dessa viktigaste egenskaper inkluderar lyftkoefficienten Su och luftmotståndskoefficienten Cx för varje specifik bäryta. Koefficienterna i sig har inte ett konstant värde och beror på anfallsvinkel, hastighet och några andra egenskaper. Efter provning i vindtunnel kan en så kallad polar ritas upp för varje profil av en flygplansvinge. Det återspeglar förhållandet mellan Cx och Su vid en viss anfallsvinkel. Särskilda handböcker har skapats med detaljerad information om varje aerodynamisk profil av vingen och illustrerade med lämpliga grafer och diagram. Dessa kataloger är fritt tillgängliga.
Profilval
Mångfald av flygplan, typer av deras framdrivninginstallationer och deras syfte kräver en noggrann inställning till valet av flygplanets vingprofil. Vid design av nya flygplan övervägs vanligtvis flera alternativ. Ju större den relativa tjockleken på vingen är, desto större motstånd. Men med tunna vingar av lång längd är det svårt att ge tillräcklig strukturell styrka.
Det finns en separat fråga om överljudsmaskiner som kräver ett speciellt tillvägagångssätt. Det är ganska naturligt att profilen på vingen på An-2-flygplanet ("majs") kommer att skilja sig från profilen för ett stridsflygplan och ett passagerarfartyg. Symmetriska och S-formade vingprofiler skapar mindre lyftkraft men är mer stabila, en tunn vinge med en lätt camber är lämplig för höghastighetssportbilar och stridsflygplan, och en tjock vinge med en stor camber, som används i stora passagerarflygplan, kan kallas vingen med högst lyft. Överljudsflygplan är utrustade med vingar som har en linsformad profil, medan diamantformade och kilformade profiler används för hypersoniska flygplan. Man bör komma ihåg att genom att skapa den bästa profilen kan du förlora alla dess fördelar endast på grund av dålig ytbehandling av vingpaneler eller dålig flygplansdesign.
Karakteristisk beräkningsmetod
Nyligen utfördes beräkningar av egenskaperna hos en vinge med en viss profil med hjälp av datorer som kan utföra multifaktormodellering av vingens beteende under olika förhållanden. Men det mest tillförlitliga sättet är naturliga tester som utförs påspeciella stativ. Enskilda "old school"-anställda kan fortsätta att göra detta manuellt. Metoden låter helt enkelt hotfull: "full beräkning av vingen med hjälp av integro-differentialekvationer med avseende på den okända cirkulationen." Kärnan i metoden är att representera luftflödets cirkulation runt vingen i form av trigonometriska serier och att söka efter koefficienterna för dessa serier som uppfyller randvillkoren. Detta arbete är mycket mödosamt och ger fortfarande bara ungefärliga egenskaper för flygplanets vingprofil.
Flygplansvingstruktur
En vackert ritad och detaljerad beräknad profil måste göras i verkligheten. Vingen, förutom att utföra sin huvudfunktion - att skapa lyft, måste utföra ett antal uppgifter relaterade till placeringen av bränsletankar, olika mekanismer, rörledningar, elektriska kablar, sensorer och mycket mer, vilket gör den till ett extremt komplext tekniskt objekt. Men för att säga mycket enkelt, vingen på ett flygplan består av en uppsättning ribbor som ger bildandet av den önskade vingprofilen, placerad tvärs över vingen, och spetsar, placerade längs. Uppifrån och under denna struktur är stängd med en mantel av aluminiumpaneler med en stringer-set. Ribborna längs de yttre konturerna motsvarar helt flygplansvingens profil. Arbetsintensiteten vid tillverkning av vingen når 40 % av den totala arbetsintensiteten vid tillverkning av hela flygplanet.
