S-kujulise tiivaprofiili omadused. Lennuki tiivaprofiil: tüübid, tehnilised ja aerodünaamilised omadused, arvutusmeetod ja maksimaalne tõstejõud. Kogu aerodünaamiline jõud ja selle projektsioonid

Juhin teie tähelepanu materjalitsükli artiklile, et aidata ALS-i amatöördisainereid. Teaduskonsultant - Moskva Lennuinstituudi õhusõidukitehnika osakonna professor, tehnikateaduste doktor, riikliku preemia laureaat A.A. Badyagin. Artikkel avaldati 1987. aasta ajakirjas "Emamaa tiivad" nr 2.

Miks te küsite, kas meil on vaja artiklit ülikergete lennukite profiili kohta? Vastan - selles artiklis väljendatud mõtted on lennukite modelleerimisel otseselt rakendatavad - kiirused on võrreldavad ja vastavalt ka lähenemine disainile.

Parim profiil

Lennuki projekteerimine algab tavaliselt tiivaprofiili valikust. Istunnud nädal-kaks teatmeteoste ja atlaste kohal, neist täielikult aru saamata, valib ta sõbra nõuandel välja sobivaima ja ehitab hästi lendava lennuki. Valitud profiil tunnistatakse parimaks. Teine amatöör valib samamoodi täiesti erineva profiili ja tema lennuk lendab hästi. Kolmandal tõuseb lennuk vaevu maast õhku ja esialgu peetakse soodsaimana tunduvat tiivaprofiili enam sobimatuks.

Ilmselgelt ei sõltu kõik profiili konfiguratsioonist. Proovime selle välja mõelda. Võrdleme kahte täiesti erineva profiiliga tiiba, näiteks sümmeetrilise Yak-55 ja asümmeetrilise Clark YH - Yak-50-ga. Määratleme võrdluseks mitu tingimust. Esiteks: erineva profiiliga tiibadel peab olema kuvasuhe (l).

l = I2/S,
kus I on ulatus, S on pindala.

Teiseks: kuna sümmeetrilise õhutiiva nullitõusu nurk on 00, nihutame selle polaarsust (vt joonis 1) vasakule, mis vastab füüsiliselt tiiva paigaldamisele mõne positiivse loitsunurgaga lennukile. .

Nüüd graafikut vaadates saab hõlpsasti teha olulise järelduse: ründe lennunurkade vahemikus on tiiva omadused profiilikujust praktiliselt sõltumatud. Loomulikult räägime voolujoonelistest aerodroomidest, millel puuduvad rünnaku lennunurkade vahemikus intensiivse voolueralduse tsoonid. Tiiva omadusi saab aga oluliselt mõjutada kuvasuhte suurendamisega. Võrdluseks: graafik 1 näitab sama profiiliga tiibade polaare, kuid kuvasuhtega 10. Nagu näete, läksid need palju järsemaks või, nagu öeldakse, muutus CU tuletis a suhtes kõrgemaks (CU on tiiva tõste koefitsient, a on lööginurk). See tähendab, et venivuse suurenemisega samade lööginurkade juures praktiliselt samade takistusteguriga Cx on võimalik saada kõrgemaid kandeomadusi.

Nüüd räägime sellest, mis sõltub profiili kujust.

Esiteks on profiilidel erinev maksimaalne tõsteteguri CU max. Nii et sümmeetriliste tiibade puhul on tiiva tõste koefitsient 1,2 - 1,4, tavalistel, kumera alumise pinnaga asümmeetrilistel võib olla - kuni 1,8, tugeva alapinna nõgususega ulatub see mõnikord 2-ni. Küll aga peab olema tuli meelde, et väga kõrge CU max-ga profiilidel on tavaliselt kõrge Cx ja mz – pikisuunalise momendi koefitsient. Sellise profiiliga lennuki tasakaalustamiseks peab sabaüksus arendama palju jõudu. Selle tulemusena suureneb selle aerodünaamiline takistus ja kõrge laagriprofiili tõttu saadav üldine võimendus väheneb oluliselt.

CU max mõjutab oluliselt ainult lennuki minimaalset kiirust – seiskumist. See määrab suuresti auto juhtimise tehnika lihtsuse. CU max mõju varisemiskiirusele ilmneb aga märgatavalt tiiva G / S suurte erikoormuste korral (G on lennuki kaal). Samal ajal ei ole amatöörlennukitele tüüpiliste koormuste korral, st 30–40 kg / m2, suur CU max märkimisväärne. Seega võib selle suurendamine amatöörlennukil 1,2-lt 1,6-le vähendada varisemiskiirust mitte rohkem kui 10 km / h.

Teiseks mõjutab profiili kuju oluliselt lennuki käitumist suurte ründenurkade korral, st madalatel kiirustel maandumislähenemise ajal, juhusliku "käepideme enda poole tõmbamise korral". Samas on suhteliselt terava varbaga õhukeste profiilide puhul iseloomulik voolu järsk seiskumine, millega kaasneb kiire tõstevõime kadu ja lennuki järsk seiskumine pöörlemisse või ninale. Tömbi varbaga paksemaid iseloomustab "pehme murdumine" koos aeglase tõstelangusega. Samal ajal suudab piloot alati aru saada, et ta on ohtlikus režiimis, ja viia auto madalamatele ründenurkadele, andes käepideme temast eemale. Terav varisemine on eriti ohtlik, kui tiib on plaanilt kitsene ja tiiva otsas on õhem profiil. Sel juhul toimub vooluseis asümmeetriliselt, lennuk kukub järsult tiivale ja läheb pöörlema. Just see tegelane ilmub lennukites Yak-50 ja Yak-52, millel on väga õhuke profiil tugevalt kitseneva tiiva otsas (9% lõpus ja 14,5% juures) ja väga terava varbaga - Clark YH. Siin ilmneb profiilide oluline omadus: õhematel on madalam Cy max ja madalamad kriitilised lööginurgad, st nurgad, mille juures voolu seiskumine toimub.

Konstantse suhtelise profiili paksusega tiibadel on palju paremad seiskamisomadused. Näiteks mõõdukalt kitsendatud tiivaga, konstantse 18% profiiliga nüri varbaga tiivaga Yak-55 langetab kõrgete rünnakunurkade saavutamisel nina sujuvalt alla ja läheb sukelduma, kuna vooluseiskumine toimub tiiva juur, mis ei tekita kreenimomente. Juurevarre saamiseks on parem, kui tiival pole üldse kitsenemist. Just need tiivad paigaldatakse enamikule algkoolituse lennukitele. Varase juure varisemise võib põhjustada ka ülevoolu paigaldamine tiivale, nagu on näidatud joonisel fig. 2. sel juhul saab juureprofiil väiksema suhtelise paksuse ja "vähem kandva kuju". Sellise sissevoolu paigaldamine eksperimentaalsele Yak-50-le muutis kunagi oluliselt lennuki varisemise olemust: kõrgete rünnakunurkade saavutamisel ei kukkunud see enam tiivale, vaid langetas nina ja läks sukelduma.

Kolmas parameeter, mis olemuslikult sõltub profiili kujust, on takistustegur Cx. Kuid nagu amatöörlennukite ehitamise praktika näitab, ei mõjuta selle vähendamine amatöörlennukitel, mille erikoormus on 30–40 kg / m2 ja mille maksimaalne kiirus on 200–250 km / h, lennuomadusi praktiliselt. Selles kiirusvahemikus ei mõjuta mittesissetõmmatavad telikud, tugipostid, traksid jne lennujõudlust praktiliselt. Isegi purilennuki aerodünaamiline kvaliteet sõltub eelkõige tiiva pikendusest. Ja ainult aerodünaamilise kvaliteedi tasemel 20-25 ja l rohkem kui 15 tänu profiili valikule saab kvaliteeti tõsta 30-40%. Kui amatöörlennukil, mille kvaliteet on 10–12, saab kõige edukama profiili tõttu kvaliteeti tõsta mitte rohkem kui 5–10%. Sellist tõusu on vajadusel oluliselt lihtsam saavutada, valides plaanis tiiva geomeetria. Pange tähele veel ühte omadust: amatöörlennukite kiiruste vahemikus ei mõjuta tiiva suhtelise paksuse suurenemine kuni 18-20% tiiva aerodünaamilist takistust, samal ajal ka tõstetegurit. tiib suureneb oluliselt.

Nagu teate, saab tiiblaagrite omadusi oluliselt tõsta klappide kasutamisega. Tuleb märkida, et üks klapiga varustatud tiibade eripära on see, et kõrvalekaldumise korral sõltub CU max vähe sellest, millise CU max esialgne profiil oli, ja selle määrab praktikas ainult kasutatud klapi tüüp. Lihtsaim, kõige laialdasemalt kasutatav välismaistel kergemootoritel lennukitel ja selle omadused on näidatud joonisel fig. 3.

Samad klapid on kasutusel ka meie amatöör P. Almurzini lennukitel. Tõhusamad on piludega, kahe piluga ja rippuvad klapid. Joonisel fig. 4 näitab neist lihtsaimaid ja seetõttu kasutatakse neid sagedamini.

CU max ühe piluga klapiga võib ulatuda 2,3-2,4-ni ja kahe piluga klapiga - 2,6-2,7. Paljudes aerodünaamika õpikutes on toodud pilu kuju geomeetrilise konstrueerimise meetodid. Aga praktika näitab, et teoreetiliselt arvutatud vahe vajab veel tuuletunnelis täppis- ja peenhäälestamist, olenevalt profiili konkreetsest geomeetriast, tiiva kujust jne. Sel juhul pesa kas töötab, parandades klapi omadusi, või ei tööta üldse ning tõenäosus, et teoreetiliselt on ilma puhumiseta võimalik arvutada ja valida pilu ainuvõimalik kuju, on äärmiselt väike. . Isegi professionaalsel aerodünaamikal ja veelgi enam amatööridel õnnestub see harva. Seetõttu ei anna amatöörlennukitel enamikul juhtudel klappide ja aileronide pilud, isegi kui need on, mingit efekti ja keeruline piluga klapp töötab nagu kõige lihtsam. Loomulikult võite neid proovida amatöörseadmetega, kuid kõigepealt peaksite selle hoolikalt läbi mõtlema, kaaludes kõiki plusse ja miinuseid.

Ja veel mõned praktilisi nõuandeid, mis võib olla kasulik amatöörlennukite ehitamisel. Soovitav on hoida tiivaprofiili väga täpselt ninast kuni maksimaalse paksuse punktini. Hea, kui sellel tiiva osal on kõva nahk. Sabaosa saab keerata ümber lõuendi ja tehnoloogia lihtsustamiseks isegi sirgendada "joonlaua all", nagu on näidatud joonisel 5. Tiiva kaarjas sabaosa koos linakattega ribide vahel longus pole mõttekam. Tiiva tagaserv ei pea taanduma teravaks "noaks". Selle paksus võib olla 10-15 mm, kuid mitte rohkem kui 1,5% kõõlusest (vt joonis 5). See ei mõjuta üldse tiiva aerodünaamilisi omadusi, kuid tiibade kasutegur tõuseb mõnevõrra ning lihtsustab tehnoloogiat ja disaini.

Profiili oluline element on aileroni varba kuju. Kõige tavalisemad valikud on näidatud joonisel 6.

"Parabool 100" moodustatud profiili kasutatakse näiteks Yak-55-l tiirel ja roolidel, millel on nina voolu sisenemisel aksiaalne aerodünaamiline kompensatsioon. Selline "nüri" varba kuju koos väga suure aksiaalse aerodünaamilise kompensatsiooni väärtusega (20% ja rohkem) toob kaasa mittelineaarse koormuse suurenemise juhtpulgale, kui aileronid või tüürid on kõrvale kaldunud. Selles osas on parimad "otsaga" sokid, nagu Su-26-l.

Emennaažiks kasutatakse sümmeetrilisi tiivaprofiile. Roolid, nagu ka aileronid, võivad olla moodustatud sirgete vööridega, millel on nüri tagaserv. Õhukese lameda profiiliga saba, nagu Ameerika vigurlennukitel "Pitts", "Laser" jt, on piisava efektiivsusega (vt joonis 7).

Sulestiku jäikuse ja tugevuse annavad traksid, see osutub väga kergeks ja ehituslikult lihtsaks. Profiili suhteline paksus on alla 5%. Sellise paksuse puhul ei sõltu sulestiku omadused profiili kujust üldse.

Siin on andmed amatöörlennukite jaoks kõige sobivamate profiilide kohta. Muidugi on võimalikud ka muud võimalused, kuid pange tähele, et amatöörlennukite kiirusvahemikus on parimad omadused 15-18 protsenti nüri varbaga ja maksimaalse suhtelise paksusega, mis asub 25% ulatuses kõõlust.

Soovitatavatel profiilidel on järgmised omadused: P-II ja P-III töötati välja TsAGI-s. Neil on kõrged kandevõimed ja head omadused kõrgete rünnakunurkade korral. Neid kasutati laialdaselt 30.-40. aastatel ja on kasutusel ka tänapäeval.

NACA-23015 - kaks viimast numbrit näitavad suhtelist paksust protsentides, esimene on partii number. Profiilil on üsna kõrge Cy max madalal Cx, madal pikimomendi koefitsient Mz, mis määrab väikesed tasakaalustuskaod. Selle tiibaga lennukite varisemismuster on "pehme". NACA-230 suhtelise paksusega 12-18% kasutatakse enamikel kergemootoritel, sealhulgas USA amatöörlennukitel.

NACA - 2418 - kiirustel alla 200 - 250 km / h peetakse tulusamaks kui NACA - 230. Seda kasutatakse paljudel lennukitel, sealhulgas Tšehhoslovakkia Zlinidel.

GAW on Ameerika aerodünaamika Whitcombi poolt kergete lennukite jaoks loodud superkriitiline õhutiib. Kasumlik kiirustel üle 300 km/h. "Terav" varvas määrab järsu katkemise suurte rünnakunurkade korral, allapoole "painutatud" tagaserv aitab kaasa Cy max suurenemisele.

"Kri-Kri" - lamineeritud purilennuprofiil, mille on välja töötanud Lääne-Saksa aerodünaamika Wortman ja mida on veidi modifitseerinud "Kri-Kri" Prantsuse Colombani disainer. Profiili suhteline paksus on 21,7%, tänu millele saavutatakse kõrged kandevõimed. Sarnaselt GAW-1-ga nõuab see profiil väga kõrget teoreetilist kontuuride täpsust ja Kõrge kvaliteet tiiva pinnaviimistlus. Anname Kri-Kri lennuki tiiva kõõlule disaineri poolt ümber arvutatud profiili koordinaadid millimeetrites, mis on võrdne 480 mm.

P-52 on kaasaegne profiil, mis on TsAGI-s välja töötatud kerge mootoriga lennukite jaoks. Tal on tömp varvas ja sirge saba.

Yak-55 on sümmeetriline profiil vigurlennukite jaoks. Tiival on suhteline paksus 12-18%, sulestikus - 15%. Lennuki varisemismuster on väga "pehme" ja sile.

V-16 - prantsuse sümmeetriline profiil, kõrge Su max, kasutatakse spordilennukitel KAP-21, "Extra-230" jt.

Su-26 - 18%, Su-26 - 12% - spetsiaalsed profiilid spordi- ja vigurlennukitele. Su-26-18% kasutatakse Su-26 tiiva juurtes, Su-26 - 12% - tiiva otsas ja sabal. Profiilil on "terav" varvas, mis mõnevõrra vähendab laagriomadusi, kuid võimaldab saavutada masina väga tundliku reaktsiooni tüüride läbipaindele. Kuigi sellist lennukit on algajatele raske lennata, omandavad kogenud sportlased oskuse sooritada õhusõidukitele kättesaamatud figuure "pehme" hilinenud reaktsiooniga käepideme liikumisele, mis on tingitud profiili nürist varbast. Su-26 tüüpi profiiliga lennuki rike toimub kiiresti ja järsult, mis on vajalik tänapäevaste korgitseri kujundite tegemisel. Teiseks omaduseks on sabaosas olev "kokkusurumine", mis suurendab aileronide efektiivsust.

Su-26 tiival on suured aileronid, mis hõivavad peaaegu kogu tagaserva. Kui me "lööme" tüüride (mõlemad korraga) neutraali 10 ° võrra allapoole, suureneb Su max umbes 0,2 võrra, lähenedes hea asümmeetrilise profiili Su max-ile. Samal ajal Cx praktiliselt ei suurene ja aerodünaamiline kvaliteet ei lange, sama on täheldatud ka teistel sümmeetrilistel aerodünaamilistel pindadel. See on aluseks liftiga kinemaatiliselt ühendatud eleronide kasutamisele, mis täidavad samaaegselt nii eleronide kui ka klappide ülesandeid, nagu klapid liinimudelil.

Üheks oluliseks etapiks lennukimudeli ehitamisel on tiibade arvutamine ja projekteerimine. Tiiva õigeks kujundamiseks tuleb arvestada mitme punktiga: valida õiged juur- ja otsaprofiilid, valida need õigesti, lähtudes nende poolt pakutavatest koormustest, samuti õigesti kujundada aerodünaamilised vaheprofiilid.

Kust algab tiivakujundus?

Ehituse alguses tehti õhusõiduki esialgne täismõõdus eskiis kalkupaberile. Sellel etapil otsustasin mudeli skaala ja tiibade siruulatuse üle.

Ulatuse määramine

Kui esialgne tiibade siruulatus oli kinnitatud, oli aeg määrata kaal. See arvutuse osa oli eriti oluline. Algses plaanis oli tiibade siruulatus 115 cm, kuid esialgne arvutus näitas, et tiibade koormus oleks liiga suur. Seega vähendasin mudelit 147 cm-ni, välja arvatud tiivaotsad. See disain osutus tehnilisest küljest sobivamaks. Pärast arvutamist jääb mul teha kaalutabel kaalude väärtustega. Lisasin oma tabelisse ka naha kaalu keskmised väärtused, näiteks lennuki balsa naha kaalu määrasin mina tiiva pindala korrutisena kahega (tiiva põhja ja ülaosa jaoks ) balsa ruutmeetri massi järgi. Sama tehti saba ja liftidega. Kere kaal saadi kere külje ja ülaosa pindala korrutamisel kahega ning balsa ruutmeetri tihedusega.

Selle tulemusena sain järgmised andmed:

• Pärn, 24 untsi kuuptolli kohta
• Balsa 1/32 '', 42 untsi ruuttolli kohta
• Balsa 1/16 '' 85 untsi ruuttolli kohta

Jätkusuutlikkus

Pärast kaalu määramist arvutati välja stabiilsusparameetrid, et tagada lennuki stabiilsus ja kõigi osade piisavus.

Stabiilse lennu jaoks oli vaja esitada mitu tingimust:

1. Esimene kriteerium on keskmine aerodünaamilise kõõlu (MAX) väärtus. Seda saab geomeetriliselt leida, lisades mõlemal küljel otsakõla juurkõlale ja mõlemal küljel juurkõla otsakõlale ning seejärel ühendades äärmuslikud punktid koos. Ristmikul hakkab paiknema MAR-i keskpunkt.
2. Tiiva aerodünaamiline fookus on 0,25 MAC väärtusest.
3. See keskus tuleb leida nii tiibade kui ka liftide jaoks.
4. Järgmisena määratakse lennuki neutraalpunkt: see näitab lennuki raskuskeset ja arvutatakse ka koos rõhukeskmega (tõstekeskmega).
5. Järgmisena määratletakse staatiline piir. See kriteerium hindab õhusõiduki stabiilsust: mida kõrgem see on, seda suurem on stabiilsus. Mida stabiilsem on aga lennuk, seda paremini manööverdatav ja vähem juhitav on. Teisest küljest ei saa te lennata liiga ebastabiilse lennukiga. Selle parameetri keskmine väärtus on 5–15%.
6. Arvutatakse ka sulestiku suhted. Neid koefitsiente kasutatakse lifti aerodünaamilise efektiivsuse võrdlemiseks kuvasuhte ja tiiva kauguse osas.
7. Vertikaalse saba suhe on tavaliselt vahemikus 0,35–0,8
8. Horisontaalne saba suhe on tavaliselt vahemikus 0,02–0,05

Õige õhutiiva valimine

Õige profiili valimine määrab lennuki õige käitumise õhus. Allpool on link lihtsale ja taskukohasele tööriistale aerodünaamiliste tiibade kontrollimiseks. Õhutiibade valiku aluseks võtsin kontseptsiooni, et tiivaotsa kõõl on pool juure kõõlust. Parim lahendus, mille leidsin tiiva kinnijäämise vältimiseks, oli tiiva järsult kitsenemine tipus, ilma et oleksin suutnud hoida lennukit kontrolli all, kuni see saavutab piisava kiiruse. Selle saavutasin, pöörates tiiva otsas allapoole ning hoolikalt valides juure- ja otsaprofiile.

Juures valisin S8036 tiiva paksusega 16% kõõlu pikkusest. See paksus võimaldas tiiva sisse asetada piisava tugevusega varre, aga ka sissetõmmatava teliku. Otsaosa jaoks valiti profiil - S8037, mille paksus on samuti 16% kõõlu paksusest. Selline tiib jääb seisma nii kõrge tõsteteguri kui ka suurema lööginurga all kui sama Reynoldsi numbriga S8036 (seda terminit kasutatakse erineva suurusega profiilide võrdlemiseks: mida suurem on Reynoldsi arv, seda suurem on kõõl. ). See tähendab, et sama Reynoldsi numbriga tiiva juures toimub seiskumine kiiremini kui tipus, kuid kontroll kontrolli üle säilib. Kuid isegi kui juure akordi pikkus on kahekordne lõpuakordi pikkus, on sellel kaks korda Reynoldsi arv ja arvu suurendamine lükkab peatumist edasi. Seetõttu keerasin tiivaotsa alla, et see läheks kinni alles peale juureosa.

Airfoil'i ressurss: airfoiltools.com

Tiivakujunduse põhitõdede teooria

Tiivakonstruktsioon peab tagama piisava tõstejõu õhusõiduki kaalu ja manööverdamisega kaasnevate lisapingete jaoks. See saavutatakse peamiselt kahe rihmaga, ülemise ja alumisega, raami ja õhukese kestaga. Vaatamata sellele, et tiiva raam on õhuke, annab see tiibadele piisava paindejõu. Samuti sisaldab disain sageli täiendavaid külgelemente, et vähendada takistust tagaserva ees. Need on võimelised vastu võtma nii paindekoormust kui ka suurendama väändejäikust. Lõpuks saab esiserva lükata tagasi peela taha, et moodustada suletud põikraam, mida nimetatakse D-kujuliseks raamiks ja mis neelab väändekoormust. Joonisel on näidatud levinumad profiilid.

1. Ülemisel tiival on I-tala, mille keskel on raam, ja esiserv, millel on D-toru. D-toru võimaldab suurendada väändejäikust ja seda saab lisada mis tahes muudele külgdetailide konstruktsioonidele ning seda saab pikendada ka tagumise servani, et luua täielikult seinaga tiib. Selle tiiva jaoks on tagumine peel lihtsalt vertikaalne tugi. Samuti on olemas lihtne juhttasand ehk teisisõnu klapp, mis on ülalt hingedega. Seda disaini on lihtne reprodutseerida.
2. Teisel tiival on C-spar, millel on tugevdatud põhivarras, mis sobib paremini esikoormusega. Tiib on varustatud keskmise telgtahvliga, mis vähendab ülemise pöördega võrreldes nii vahet kui ka tõmbejõudu.
3. Kolmandal profiilil on torukujuline peel, need on tavaliselt plasttorudest, neid on mugav teha, aga kui torud on kaudsed või väändunud, siis võib probleemiks saada tiiva keeramine. Osa probleemist saab lahendada täiendava D-kujulise toru abil. Lisaks on peel valmistatud C-kujulisest profiilist, mis suurendab oluliselt tiiva jäikust. Hing on ümar profiil, mille pöördepunkt on ümardatud esiserva keskel, et vähendada nööpaukude vahet ja sirgete servade jaoks.
4. Neljandal profiilil on täiskast, mille raam on nii ees kui taga. Kliirensil on sama omadus kui eelmisel profiilil ja sama juhttasand. Kuid selle üla- ja alaosas on katted, mis varjavad vahet.

Kõik need tiivakujundused on tüüpilised külgmiste osade jaoks ja RC-lennukite ankruaasade loomiseks. Need kujundused on eranditult ainuke võimalus klappe ja siivereid tehniliselt teostada ning nende järgi saab kohandada erinevaid muid lahendusi.

C - spar või kast?

Oma lennuki jaoks valisin tugeva esiservaga puidust C-spari ja lihtsa vertikaalse varrega. Väändejäikuse ja esteetika tagamiseks on kogu tiib kaetud balsaga.

Plasttoru asendamiseks valiti puit, kuna lennuk on konstrueeritud 2-kraadise sisenurgaga ja tiiva keskel olev plastiktoru ühendus ei pea kaua vastu paindekoormustele. Varre C-profiil on samuti soodsam kui I-tala, kuna iluvõresse mahtumiseks tuleb pessa teha täies pikkuses pilu. See lisandunud keerukus ei tulene tugevuse ja kaalu suhte märgatava suurenemise arvelt. Ka karbiparv jäeti kõrvale, kuna see annab kõvasti kaalu juurde, samas pole seda nii keeruline ehitada ja on tugevuselt üks parimaid. Lihtne vertikaalne tugi koos silmuskattega oli tiivakujunduse valik, kui ülejäänud tiib oli kaetud ja piisavalt tugev ilma täiendava toeta.

• Spar. Tiivavarras on ette nähtud tiiva tõstest tuleneva paindekoormuse neelamiseks. See ei ole ette nähtud tiiva aerodünaamiliste jõudude poolt tekitatud väänlemisjõu neelamiseks, vaid koormus asetatakse tiiva nahale. Selline koormusjaotus sobib kergeks ja väga efektiivseks laadimiseks, kuna iga osa võtab oma koha.
• Tiibvarreriiulid on valmistatud pärnast valatud mõõtmetega ¼ x ½ x 24 ’’. Materjaliks valiti pärn, kuna see peab hästi hakkama ja on oma kaalu kohta hea tugevusega. Lisaks köidab õige suurusega plokkide hankimise lihtsus spetsialiseeritud kauplustes, kuna mul polnud käepärast puidutöötlemismasinat plaatide saagimiseks.
• Tiibraam on valmistatud 1/32” paksusest pärnast linast, mis kinnitub ülevalt ja alt küljetala äärikute külge. Selline raam on vajalik, kuna see parandab märkimisväärselt tiibade jäikust ja tugevust isegi väga väikese kaalu korral.
• Tagumine serv / tagumine peel on valmistatud 1/16-tollisest balsa-lehest, mis aitab lisada väändejäikust, ühtlustada tiiva ribisid ja kinnitada juhttasandid ribide tagaküljele.

Ribide disain AutoCADiga

Selgub, et trapetsikujulise tiiva jaoks ribide valmistamine võib olla inspireeriv kogemus. Meetodeid on mitu: esimene meetod põhineb tiivaprofiili lõikamisel šablooni abil, kõigepealt juureosa ja seejärel tiivaotsa jaoks. See seisneb mõlema profiili ühendamises poltide abil ja kõigi teiste nende külge tõmbamises. See meetod sobib eriti hästi sirgete tiibade valmistamiseks. Meetodi peamiseks piiranguks on see, et see sobib ainult väikese koonusega tiibadele. Probleemid tekivad tiibade vahelise nurga järsust suurenemisest, kusjuures tipu ja tiiva juure kõõlu vahel on oluline erinevus. Sel juhul võib kokkupanemisel tekkida raskusi suure puiduraiskamise, ribide teravate nurkade ja servade tõttu, mis tuleb eemaldada. Seega kasutasin oma meetodit: tegin iga ribi jaoks oma mallid ja seejärel töötlesin neid, et saada täiuslik tiiva kuju. Ülesanne osutus oodatust raskemaks, kuna juureosa muster erines põhimõtteliselt tipust ning kõik vahepealsed profiilid olid kombinatsioon kahest eelnevast koos keerutamise ja venitamisega. Kasutasin disainiprogrammina Autodesk AutoCAD 2012 Student Additionit, kuna sõin varem RC-lennukeid modelleerides sellel koera. Ribide kujundamine toimub mitmes etapis.

Kõik algab andmete importimisest. Minu leitud kiireim viis tiibade (profiilid leiate UIUC aerodünaamiliste andmebaasidest) importimiseks AutoCADi on luua exceli tabelifail tabelina, millel on x ja y profiilipunktide koordinaadid. Ainus asi, mida tuleks üle kontrollida, on see, kas esimene ja viimane punkt vastavad üksteisele: kas saate suletud ahela. Seejärel kopeerige saadud teave tagasi txt-faili ja salvestage see. Kui see on tehtud, minge tagasi ja tõstke esile kogu teema kohta käiv teave, kui sisestasite kogemata pealkirjad. Seejärel käivitab AutoCAD splaini ja kleepimise, et märkida visandi esimene punkt. Vajutame "enter" kuni protsessi lõpuni. Aluspind on põhimõtteliselt töödeldud nii, et iga akord muutub eraldi elemendiks, mis on väga mugav mõõtkava ja geomeetria muutmiseks.

Joonis ja profiilide suhteline asend vastavalt plaanile. Esiserv ja külgmised osad tuleb hoolikalt viia soovitud suuruseni, pidades samas meeles naha paksust. Seetõttu tuleks joonisel külgmised osad tõmmata kitsamaks, kui need tegelikult on. Soovitav on külgmised osad ja esiserv teha tegelikust kõrgemaks, et joonis oleks sujuvam. Samuti peaksid külgdetaili sooned asetsema nii, et küljeosa ülejäänud osa mahuks ribidesse, kuid jääks kandiline.

Joonisel on kujutatud peamised aerodünaamilised tiivad, enne kui need on jaotatud vahepealseteks.

Spar ja sellega esiserva ühenduskoht on omavahel ühendatud, et hiljem saaks need konstruktsioonist välja jätta.

Õhutiivad on omavahel ühendatud, et moodustada tiiva kuju, kusjuures peel ja esiserv on nähtavad.

Varre ja esiserv on eemaldatud "lahutamise" toiminguga, ülejäänud tiib on näidatud.

Tiiba pikendatakse funktsioonide "solidedit" ja "shell" abil. Edasi valitakse vaheldumisi tiiva juureosa ja tipu tasapinnad, eemaldatakse ja saadakse tiiva nahk. Seetõttu on tiiva naha sisemine osa ribide aluseks.

Funktsioon Lõiketasand genereerib iga profiili visandid.

Pärast seda valitakse käsu "lõiketasand" all lõigu loomine. Selle käsuga saab kuvada loodud profiile profiili kõikides punktides. Tiiva ribide joondamiseks soovitan tungivalt luua igale lõigule horisontaalne joon tiiva tagaservast esiservani. See võimaldab tiiva õigesti joondada, kui see on ehitatud väände abil, ja ka muuta selle sirgeks.

Kuna need mallid on tegelikult loodud tiibade nahka silmas pidades, on sisemine profiilijoon ribide jaoks õige joon.

Nüüd, kui kõik ribid on märgistatud käsuga "text", on need valmis printimiseks. Igale ribidega lehele asetasin skemaatilise kasti, millel oli printeril printimiseks saadaval olev platvorm. Väikesed ribid saab trükkida paksule paberile, samas kui suurte tiibade puhul sobib tavaline paber, mida seejärel enne lõikamist tugevdatakse.

Täielik osade komplekt

Pärast tiiva projekteerimist, kõigi lennukimudeli tegemiseks vajalike osade analüüsimist ja valimist koostati nimekiri kõigest ehitamiseks vajalikust.

töö eesmärk

Uurige tiivaprofiili ümbritsevat voolu, võtmata arvesse selle ulatust, st. lõpmatu siruulatusega tiivad. Siit saate teada, kuidas ründenurga muutumisel õhutiiba voolu muster muutub. Uuring tuleks läbi viia kolme režiimi jaoks - allahelikiirusega õhkutõus ja maandumine, allahelikiirusega ristlemine ja ülehelikiirusega lennud. Määrake tiivale mõjuv tõste- ja tõmbejõud. Ehitage polaartiib.

LÜHITEORIA

Tiivaprofiil- õhusõiduki sümmeetriatasandiga paralleelse tasapinnaga tiiva osa (lõik A-A). Mõnikord mõistetakse profiili all lõiku, mis on risti tiiva esi- või tagaservaga (lõik BB).

Profiili akord b - profiili kõige kaugemaid punkte ühendav segment.

Tiibade siruulatus l - sümmeetriatasandiga paralleelsete ja tiiva otste puudutavate tasapindade vaheline kaugus.

Kesk- (juur)akordb 0 - akord sümmeetriatasandil.

Akordi lõppb K - akord lõpuosas.

Pühkimisnurk esiservasχ PC - nurk esiserva joone puutuja ja keskvõlliga risti oleva tasandi vahel.

Nagu eelmises töös näidatud, on kogu aerodünaamiline jõud R laguneb tõstejõuks Y ja vastupanu jõud X:

Tõstejõud ja tõmbejõud määratakse sarnaste valemite abil:

kus C Y ja KOOS NS- vastavalt tõstejõu ja takistuse koefitsiendid;

ρ - õhu tihedus;

V- keha kiirus õhu suhtes;

S- efektiivne kehapiirkond.

Teadustööga tavaliselt jõud ise ei tegele. Y ja NS, ja nende koefitsientidega C Y ja C X .

Mõelge õhuvoolule õhukese plaadi ümber:

Kui plaat on paigaldatud piki voolu (lööginurk on null), on vool sümmeetriline. Sellisel juhul ei kalluta õhuvoolu plaat ja tõstejõud Y on võrdne nulliga. Vastupidavus X minimaalne, kuid mitte null. Selle tekitavad plaadi pinnal olevate õhumolekulide hõõrdejõud. Täielik aerodünaamiline jõud R on minimaalne ja langeb kokku takistusjõuga X.

Alustame plaati vähehaaval kõrvalekaldumist. Tänu voolu niitmisele ilmneb koheselt tõstejõud. Y... Vastupidavus X veidi suureneb tänu plaadi ristlõike suurenemisele voolu suhtes.

Kui lööginurk järk-järgult suureneb ja voolukalle suureneb, suureneb tõstejõud. Ilmselgelt kasvab ka vastupanu. Siinkohal tuleb märkida, et madalate lööginurkade korral suureneb tõstejõud oluliselt kiiremini kui takistus.

Ründenurga suurenedes muutub õhuvoolul plaadi ümber liikumine raskemaks. Tõstejõud, kuigi see kasvab jätkuvalt, on varasemast aeglasem. Kuid vastupanu kasvab üha kiiremini, ületades järk-järgult tõstejõu kasvu. Selle tulemusena kogu aerodünaamiline jõud R hakkab tahapoole kalduma.

Ja siis äkki muutub pilt kardinaalselt. Õhujoad ei suuda sujuvalt plaadi ülemise pinna ümber voolata. Plaadi taha tekib võimas keeris. Tõstke langeb järsult ja takistus suureneb. Seda nähtust nimetatakse aerodünaamikas STOPiks. “Ärarebitud” tiib lakkab olemast tiib. See lõpetab lendamise ja hakkab kukkuma

Näitame tõstetegurite sõltuvust KOOS Y ja vastupanujõud KOOS NS rünnaku nurga alt α edetabelites.

Ühendame saadud kaks graafikut üheks. Piki abstsissi lükkame takistuse koefitsiendi väärtused edasi KOOS NS, ja ordinaat on tõsteteguri koefitsient KOOS Y .

Saadud kõverat nimetatakse WING POLARA-ks – põhigraafikuks, mis iseloomustab tiiva lennuomadusi. Tõstetegurite väärtuste joonistamine koordinaattelgedele C Y ja vastupanu C X, näitab see graafik kogu aerodünaamilise jõu suurust ja suunda R.

Kui eeldame, et õhuvool liigub mööda telge C X vasakult paremale ja rõhukese (kogu aerodünaamilise jõu rakenduspunkt) on koordinaatide keskpunktis, siis iga eelnevalt analüüsitud lööginurga puhul läheb aerodünaamilise kogujõu vektor lähtepunktist antud ründenurgale vastavasse polaarpunkti. Polaarjoonele saab hõlpsasti märkida kolm iseloomulikku punkti ja vastavad ründenurgad: kriitiline, majanduslik ja soodsaim.

Kriitiline ründenurk- see on lööginurk, mille ületamisel tekib vooluseis. Kus KOOS Y maksimaalselt ja lennukit saab õhus hoida võimalikult väikese kiirusega. See on lähenemise tegemisel kasulik. Vt jooniste punkti 3.

Majanduslik ründenurk Kas lööginurk, mille juures tiiva aerodünaamiline takistus on minimaalne. Kui seate tiiva majandusliku rünnakunurga alla, suudab see liikuda maksimaalse kiirusega.

Parim ründenurk Kas lööginurk, mille juures on tõste- ja takistuskoefitsientide suhe C Y /C X maksimaalselt. Sel juhul on aerodünaamilise jõu kõrvalekalde nurk õhuvoolu liikumise suunast maksimaalne. Kui tiib on seatud kõige soodsama rünnakunurga alla, lendab see kõige kaugemale.

Tiibade aerodünaamiline kvaliteet Kas koefitsientide suhe C Y /C X tiiva kõige soodsama ründenurga seadmisel.

Töökäsk

Tiivaprofiili valik:

Ulatusliku lennundusprofiilide raamatukogu leiate Illinoisi ülikooli veebisaidilt: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

Siin on umbes 1600 erinevast tiivaprofiilist koosnev alus. Igal profiilil on oma pilt (* .gif formaadis) ja profiili ülemise ja alumise osa koordinaatide tabel (* .dat formaadis). Andmebaas on vabalt kättesaadav ja pidevalt täienev. Lisaks sisaldab see sait linke teistele profiiliteekidele.

Valige mis tahes profiil ja laadige * .dat fail oma arvutisse.

* .dat faili redigeerimine profiili koordinaatidega:

Enne profiili koordinaatidega faili importimist SW-sse tuleb see sisse parandada Microsoft Excel... Aga kui avad selle faili otse Excelis, siis on kõik koordinaadid ühes veerus.

Vajame koordinaate X ja Y profiilid olid erinevates veergudes.

Seetõttu käivitame esmalt Exceli ja seejärel avame sellest oma * .dat-faili. Märkige ripploendis "Kõik failid". Tekstiviisardis määrame andmevormingu - eraldusmärgiga "Tühik".

Nüüd X ja Y koordineerib igaüks oma veerus:

Nüüd kustutame rea 1 tekstiga, rea 2 kõrvaliste andmetega ja tühja rea ​​3. Järgmiseks vaatame läbi kõik koordinaadid ja kustutame ka tühjad read, kui neid on.

Koordinaadi jaoks lisame ka kolmanda veeru Z... Selles veerus täitke kõik lahtrid nullidega.

Ja me nihutame kogu tabeli vasakule.

Redigeeritud * .dat fail peaks välja nägema umbes selline:

Salvestage see fail tekstifailina (tabulaatoriga eraldatud).

Profiili loomine SW-s:

Loo SW-s uus osa.

Käivitage vahekaardil "Elements" käsk "Kurve läbi XYZ punktide".

Avaneb aken:

Klõpsake nuppu OK ja sisestage tiivaprofiili kõver dokumenti.

Kui saate hoiatuse, et kõver lõikub ise (mõne profiili puhul on see võimalik), peate faili iselõikumise kõrvaldamiseks Excelis käsitsi redigeerima.

Nüüd tuleb see kõver teisendada visandiks. Selleks looge esitasandile visand:

Käivitage vahekaardil "Sketch" käsk "Transform Objects" ja määrake meie profiilikõver teisenduse elemendina.

Kuna esialgne kõver on väga väike (profiili kõõl on vaid 1 mm!), suurendame käsku "Skaala objekte" kasutades profiili tuhat korda, nii et aerodünaamiliste jõudude väärtused vastavad enam-vähem tegelikule. ühed.

Sulgege visand ja kasutage käsku Extruded Boss / Base, et ekstrudeerida visand 1000 mm pikkuseks tahkeks. Tegelikult saate ekstrudeerida suvalise pikkusega, igatahes lahendame kahemõõtmelise voolu probleemi.

Profiili puhumine moodulis Flow Simulation:

Saadud profiili on vaja puhuda kolmes kiirusrežiimis: allahelikiirusega õhkutõus ja maandumine (50 m / s), allahelikiirusega (250 m / s) ja ülehelikiirusega (500 m / s) erinevate rünnakunurkade all: –5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.

Sel juhul tuleb igaks juhuks ehitada ristlõikes pildid ning määrata profiilile mõjuv tõste- ja takistusjõud.

Seega tuleb Flow Simulationis arvutus teha 18 korda ja täita järgmine tabel:

Tiiva pööramine SW-s toimub käsu Move / Copy Bodies abil.

Ühised parameetrid Projekti osad on: probleemi tüüp (väline ilma suletud õõnsusi arvesse võtmata), vedeliku tüüp (õhk, laminaarne ja turbulentne vool, suured Machi numbrid ülehelikiiruse režiimi jaoks), kiirus telje suunas NS V NS= 50, 250 ja 500 m/s. Jätke ülejäänud parameetrid vaikimisi.

Määrake arvutusdomeeni atribuutides probleemi tüüp - 2D modelleerimine.

Me näitame arvutamise eesmärk- pealiskaudne, paneme keskmise kiiruse märgid peale X ja Y, samuti jõudude jaoks X ja Y.

Kokkuvõtteks ehitatakse 6 graafikut - lifti sõltuvus Y ja vastupanujõud X rünnaku nurga alt α samuti 3 tiivapolaari.

Kontrollküsimused

Mis on tiivaprofiil?

Mis on ründenurk?

Mis on Wingspan?

Mille poolest erineb voog ümber piiratud ulatusega tiiva lõpmatu ulatusega tiiba ümbritsevast voolust?

Mis on tiivakord?

Mis on tiivaakordid?

Kuidas määrata tõste- ja tõmbejõudu (valemid)?

Kuidas näevad välja sõltuvusgraafikud C Y ja C X rünnaku nurga alt α ?

Mis on tiibpolaar?

Millised on polaarala iseloomulikud punktid?

Mis on tiiva aerodünaamiline kvaliteet?

Kogu aerodünaamiline jõud ja selle projektsioonid

Lennuki peamiste lennuomaduste, samuti stabiilsuse ja juhitavuse arvutamisel on vaja teada lennukile mõjuvaid jõude ja momente.

Lennuki pinnale mõjuvad aerodünaamilised jõud (rõhk ja hõõrdumine) saab taandada rõhukeskmesse rakenduvate aerodünaamiliste jõudude põhivektoriks (joonis 1) ja jõudude paariks, mille moment on võrdne aerodünaamiliste jõudude põhimoment õhusõiduki massikeskme suhtes.

Riis. 1. Kogu aerodünaamiline jõud ja selle projektsioonid kahemõõtmelisel (tasapinnalisel) juhul

Aerodünaamiline jõud määratakse tavaliselt kiiruse koordinaatsüsteemi telgede projektsioonidega (GOST 20058-80). Sel juhul projektsioon teljele , nimetatakse vastupidise märgiga tõmbejõud , projektsioon teljel - aerodünaamiline tõstejõud , projektsioon teljel - aerodünaamiline külgjõud . Neid jõude saab väljendada mõõtmeteta takistuskoefitsientidena , tõste- ja külgjõud , vastavalt:

; ; ,

kus on kiirpea, N / m 2; - õhu kiirus, m / s; r on õhu massitihedus, kg / m 3; S - lennuki tiiva pindala, m 2. Peamised aerodünaamilised omadused hõlmavad ka aerodünaamilist kvaliteeti.

.

Tiiva aerodünaamilised omadused sõltuvad tiiva ja tiiva geomeetrilistest parameetritest, tiiva orientatsioonist voolus (ründenurk a ja libisemisnurk b), sarnasuse parameetritest (Reynoldsi numbrid Re ja Mach), lennukõrgusest H, aga ka muudest parameetritest . Machi ja Reynoldsi arvud on mõõtmeteta ja määratakse avaldiste abil

kus a Kas heli kiirus, n on õhu viskoossuse kinemaatiline koefitsient m 2 / s, on iseloomulik suurus (reeglina eeldatakse, kus on tiiva keskmine aerodünaamiline kõõl). lennukiga, mõnikord kasutatakse lihtsamaid ligikaudseid meetodeid. Lennuki käsitatakse eraldiseisvate osade kogumina: tiib, kere, empennaaž, mootori gondlid jne. Määratakse kindlaks igale üksikule osale mõjuvad jõud ja momendid. Sel juhul kasutatakse teadaolevaid analüütiliste, numbriliste ja eksperimentaalsete uuringute tulemusi. Tasapinnale mõjuvad jõud ja momendid leitakse igale selle osale mõjuvate vastavate jõudude ja momentide summana, võttes arvesse nende vastastikust mõju.

Väljapakutud meetodi kohaselt tehakse tiiva aerodünaamiliste karakteristikute arvutus, kui on täpsustatud tiivaprofiili mõned geomeetrilised ja aerodünaamilised omadused.

Tiivaprofiili valik

Profiili peamised geomeetrilised omadused määratakse järgmiste parameetritega. Profiili kõõl on sirge segment, mis on ühendatud profiili kahe kõige kaugema punktiga. Akord jagab profiili kaheks osaks: ülemine ja alumine. Suurim kõõluga risti olev segment, mis jääb profiili ülemise ja alumise kontuuri vahele, on nn. profiili paksus c (joon. 2). Kõõluga risti olevate ja profiili ülemise ja alumise kontuuri vahele jäävate segmentide keskpunkte ühendavat joont nimetatakse keskmine joon ... Kõõlu ja profiili keskjoone vahele jäävat suurimat kõõluga risti olevat lõiku nimetatakse profiili kumerus f ... Kui, siis profiili kutsutakse sümmeetriline .

Riis. 2. Tiivaprofiil

b- profiili akord; c- profiili paksus; f- profiili kumerus; - maksimaalse paksuse koordinaat; - maksimaalse kõveruse koordinaat

Paksus c ja profiili kumerus f, samuti koordinaadid ja reeglina mõõdetud suhtelistes ühikutes,, või protsentides , , , .

Tiivaprofiili valik on seotud erinevate lennukitele esitatavate nõuete rahuldamisega (vajaliku lennuulatuse tagamine, kõrge kütusesäästlikkus, reisikiirus, ohutute õhkutõusmis- ja maandumistingimuste tagamine jne). Seega tuleks lihtsustatud tiiva mehhaniseerimisega kerglennukite puhul erilist tähelepanu pöörata tõsteteguri maksimaalse väärtuse tagamisele, eriti õhkutõusmisel ja maandumisel. Reeglina on sellistel lennukitel tiib, mille suhteline tiiba paksus% = 12 ¸ 15%.

Kõrge allahelikiirusega lennukiirusega kauglennukite puhul, mille puhul saavutatakse stardi- ja maandumisrežiimide kasv tänu tiibade mehhaniseerimisele, on rõhk reisirežiimis parema jõudluse saavutamisel, eelkõige režiimide pakkumisel.

Madala kiirusega õhusõidukite puhul tehakse profiilide valik standardsete (tavapäraste) NACA või TsAGI profiilide seeriast, mida saab vajaduse korral lennuki kontuuri projekteerimise etapis muuta.

Seega saab neljakohalise tähistusega NACA profiile kasutada kergetel õppelennukitel, nimelt tiiva- ja sabaotsa osade jaoks. Näiteks profiilid NACA2412 (suhteline paksus% = 12%, maksimaalse paksuse koordinaat% = 30%, suhteline kumerus% = 2%, maksimaalse kõveruse koordinaat% = 40%) ja NACA4412 (% = 12%,% = 30% ,% = 4%,% = 40%) on kriitilise lööginurga piirkonnas üsna kõrge väärtusega ja sujuvad peatumisomadused.

NACA 5-kohalistel profiilidel (230-seeria) on kõigist standardseeriatest kõrgeim tõstejõud, kuid nende läbilöögivõime on ebasoodsam.

Kuuekohalise tähisega ("laminaarne") NACA profiilidel on madal profiilitakistus kitsas koefitsiendi väärtuste vahemikus. Need profiilid on väga tundlikud pinna kareduse, mustuse ja kogunemise suhtes.

Madala allahelikiirusega lennukitel kasutatavaid klassikalisi (tavapäraseid) profiile eristavad üsna suured kohalikud häired (väljaheited) ülemisel pinnal ja sellest tulenevalt kriitilise Machi arvu väikesed väärtused. Kriitiline Machi arv on oluline parameeter, mis määrab õhusõiduki takistuse (for>, lennuki pinnale ilmuvad kohalike ülehelikiiruse voolude piirkonnad ja täiendav lainetakistus).

Aktiivne otsinguvõimaluste otsimine reisilennu kiiruse suurendamiseks (ilma lennuki takistust suurendamata) on toonud kaasa vajaduse leida võimalusi veelgi suurendada võrreldes klassikaliste kiirusprofiilidega. Selline suurendamise viis on ülemise pinna kumeruse vähendamine, mis toob kaasa häirete vähenemise olulisel osal ülemisest pinnast. Ülekriitilise õhutiiva ülemise pinna väikese kumerusega väheneb selle tekitatud tõsteosa. Selle nähtuse kompenseerimiseks kärbitakse profiili sabaosa, painutades seda sujuvalt allapoole ("klapi" efekt). Sellega seoses on ülekriitiliste profiilide keskmisel real iseloomulik S - kujundlik vaade, sabaosa allavoltimisega. Ülikriitilisi õhutiibasid iseloomustab tavaliselt õhutiiba nina negatiivne kumerus. Eelkõige esitleti JSC Tupolevi ekspositsioonis MAKS 2007 lennunäitusel kärbitud tiivaga lennuki TU-204-100SM mudelit, mis võimaldab saada aimu tiiva geomeetrilistest omadustest. juureosa. Alloleval fotol (joonis 3.) on näha ülekriitilistele profiilidele iseloomulikku “kõhu” profiili ja üsna lamedat ülemist osa. Ülekriitilised profiilid, võrreldes tavapäraste kiirusprofiilidega, võivad suureneda ligikaudu = 0,05 ¸ 0,12 või suurendada paksust % = 2,5 ¸ 5%. Paksendatud profiilide kasutamine võimaldab suurendada tiiva kuvasuhet = 2,5 ¸ 3 võrra või vähendada tiiva pöördenurka ligikaudu = 5 ¸ 10 ° väärtuse salvestamise ajal .

Riis. 3. Tu-204-100SM lennuki tiivaprofiil

Ülekriitiliste aerodünaamiliste tiibade kasutamine pühitud tiibade paigutusel on üks peamisi suundi kaasaegse transpordi ja transpordi aerodünaamika parandamisel. reisilennuk.

Tuleb märkida, et ülekriitiliste aerodünaamiliste tiibade vaieldamatu eelisena võrreldes tavalistega on nende puudusteks sukeldumismomendi koefitsiendi väärtuse suurenemine ja õhukese tiivaosa sabaosa.

Piiratud ulatusega tiiva põhilised geomeetrilised ja aerodünaamilised omadused

Viimase 30 ¸ 40 aasta jooksul on allahelikiirusega kauglennukite peamine tiivatüüp olnud tiib (c = 30 ¸ 35 °), mille kuvasuhe on tehtud kitseneva h-ga. = 3 ¸ 4. MAKS - 20072 lennunäitusel esitletud paljutõotavatel reisilennukitel (Tu - 334, Sukhoy Superjet 100) oli kuvasuhe. Edusamme tiiva kuvasuhte suurendamisel on saavutatud peamiselt komposiitmaterjalide kasutamisega tiivakonstruktsioonis.

Riis. 4. Ühe paneeliga tiib

Tiivaosa sümmeetriatasandil nimetatakse juurprofiil , ja selle akord on juur ; vastavalt tiiva otstes, lõppprofiil ja terminalakord ... Kaugust ühest otsaprofiilist teise nimetatakse tiibade siruulatus ... Tiivaprofiili kõõlus võib piki selle ulatust varieeruda. Nimetatakse juurakordi ja lõppakordi suhet tiiva kitsenemine h. Suhet nimetatakse tiibade pikendamine ... Siin S on tiiva projektsiooniala tasapinnale, mis on risti tiiva sümmeetriatasandiga ja sisaldab juurevõru. Kui lennu ajal on otsad juureosa suhtes kõrvale kaldunud, räägivad nad sellest tiibade pühkimine ... Joonisel fig. 4 on näidatud nurk sümmeetriatasandiga risti ja tiiva esiserva vahel, mis määrab esiserva pühkimine ... Räägitakse ka kivisöest pühkima tagumist serva , kuid mis kõige tähtsam - nurk (või lihtsalt c) fookusjoon , st. piki joont, mis ühendab tiivaprofiilide fookusi piki selle ulatust. Nullpühkimisel piki fookusjoont nullist erineva kitsendusega tiiva puhul ei ole tiiva servad risti tiiva sümmeetriatasandiga. Üldiselt peetakse seda siiski pigem sirgeks kui pühitud tiivaks. Kui tiiva otsad on juureosa suhtes tagasi painutatud, siis öeldakse positiivse pühkimise kohta kui edasi - umbes negatiivne ... Kui tiiva esi- ja tagaserval pole kõverusi, ei muutu pühkimine piki sirutamist. Vastasel juhul võib pühkimine muuta selle tähendust ja isegi märki.

Moodsad allahelikiirusega põhiliinilennukite pühkimisnurgaga c = 35 ° tiivad, mis on mõeldud reisimiskiirustele, mis vastavad = 0,83 ¸ 0,85, nende keskmine suhteline tiiva paksus% = 10 ¸ 11% ja ülekriitilised tiivad, mille pöördenurk on c = 28 ¸ 30 ° (paljulubavate lennukite puhul) umbes% = 11 ¸ 12%. Paksuse jaotus tiivaulatusel määratakse antud kasuliku ruumala ja minimaalse lainetakistuse realiseerimise tingimustest. Libisemisefekti realiseerimiseks pühitud tiibade külgsektsioonides kasutatakse profiile, mille maksimaalse paksuse punkti asukoht on ülejäänud tiivaga võrreldes "eespool".

Ei asu samas tasapinnas, siis on tiival geomeetriline keerd (joon. 6), mis iseloomustab nurka j.

Riis. 6. Otsa- ja juurtiivaprofiilid geomeetrilise keerdumise korral

Õhusõidukite aerodünaamiliste mudelite uuringud on näidanud, et ülekriitiliste aerodünaamiliste tiibade kasutamine koos geomeetrilise keerdumisega võimaldab pakkuda. Selles töös kasutame tiiva aerodünaamiliste omaduste määramiseks ligikaudset tehnikat, mis põhineb katseandmete kasutamisel. Aerodünaamiliste koefitsientide ja tiiva arvutamine toimub mitmes etapis. Arvutamise lähteandmed on mõned tiibade geomeetrilised ja aerodünaamilised omadused. Neid andmeid saab võtta eelkõige profiilide atlasest.

Vastavalt aerodünaamiliste koefitsientide arvutamise tulemustele konstrueeritakse sõltuvus ja polaarsõltuvus . Nende sõltuvuste tüüpiline vorm madalate allahelikiiruste korral on näidatud vastavalt joonisel fig. 7 ja fig. kaheksa.

Klassikaline tiivaprofiil on järgmine

Suurim paksus asub umbes 40% kõõlust.

Sel juhul muutub keskmine joon ligikaudu samal viisil.

Selliseid profiile nimetati superkriitilisteks (ülikriitilisteks). Need arenesid kiiresti 2. põlvkonna superkriitilisteks profiilideks – esiosa lähenes sümmeetrilisele ja allalöömine suurenes.

Profiili keskmise osa allapoole nihutamine tooks kiiruse juurde.

aga edasine areng peatus selles suunas - veelgi tugevam allalõige tegi tagaserva tugevuse mõttes liiga õhukeseks. Teiseks 2. põlvkonna superkriitilise tiiva puuduseks oli sukeldumismoment, mida tuli pareerida horisontaalsele sabale langenud koormusega.

Otsustasime: kuna tagant kärpida ei saa, siis tuleb kärpida eest.

Nad kirjutavad tulemuse kohta:

"Nagu võite ette kujutada, sai see ülesanne suurepäraselt lahendatud. Ja lahendus oli sama geniaalne kui lihtne - tegime tiiva eesmise alaosa kärpimise ja vähendasime seda taga. Ülekriitilise profiili eelised.

Nüüd on inseneridel otsene võimalus suurendada lennukiirust rohkem kui 10% ilma mootori võimsust suurendamata või suurendada tiiva tugevust ilma selle massi suurendamata.