S formos sparno profilio savybės. Lėktuvo sparno profilis: tipai, techninės ir aerodinaminės charakteristikos, skaičiavimo metodas ir didžiausias keliamoji galia. Bendra aerodinaminė jėga ir jos projekcijos

Atkreipiu jūsų dėmesį į straipsnį iš medžiagų ciklo, kuris padės ALS dizaineriams mėgėjams. Mokslinis konsultantas - Maskvos aviacijos instituto Orlaivių inžinerijos katedros profesorius, technikos mokslų daktaras, valstybinės premijos laureatas A.A. Badyaginas. Straipsnis buvo paskelbtas žurnale „Tėvynės sparnai“ Nr. 2 1987 m.

Kodėl, klausiate, ar mums reikia straipsnio apie ultralengvųjų orlaivių profilį? Atsakau – šiame straipsnyje išsakytos mintys tiesiogiai pritaikomos modeliuojant orlaivius – palyginami greičiai, atitinkamai ir požiūris į dizainą.

Geriausias profilis

Lėktuvo projektavimas dažniausiai prasideda nuo sparno profilio parinkimo. Savaitę ar dvi pasėdėjęs prie žinynų ir atlasų, iki galo jų nesuprasdamas, draugo patartas išsirenka tinkamiausią ir sukonstruoja gerai skraidantį lėktuvą. Pasirinktas profilis paskelbiamas geriausiu. Kitas mėgėjas lygiai taip pat pasirenka visiškai kitokį profilį ir jo lėktuvas skrenda gerai. Trečiajame lėktuvas vos pakyla nuo žemės, o iš pradžių, atrodytų, naudingiausias sparno profilis laikomas nebetinkamu.

Akivaizdu, kad ne viskas priklauso nuo profilio konfigūracijos. Pabandykime tai išsiaiškinti. Palyginkime du visiškai skirtingų profilių sparnus, pavyzdžiui, su simetrišku Yak-55 ir asimetrišku Clark YH - Yak-50. Apibrėžkime keletą palyginimo sąlygų. Pirma: skirtingų profilių sparnai turi turėti kraštinių santykį (l).

l = I2 / S,
kur I yra intervalas, S yra sritis.

Antra: kadangi simetrinio aerodinaminio profilio nulinio pakilimo kampas yra lygus 00, mes perkelsime jo poliarinį kampą (žr. 1 pav.) į kairę, o tai fiziškai atitiks sparno įrengimą lėktuve su tam tikru teigiamu rašybos kampu. .

Dabar pažvelgus į grafiką galima nesunkiai padaryti svarbią išvadą: atakos skrydžio kampų diapazone sparno charakteristikos praktiškai nepriklauso nuo profilio formos. Žinoma, mes kalbame apie supaprastintus aerodinaminius paviršius, kuriuose nėra intensyvaus srauto atskyrimo zonų atakos kampų diapazone. Tačiau sparno charakteristikos gali būti labai paveiktos padidinus kraštinių santykį. Palyginimui, 1 diagramoje pavaizduoti tų pačių profilių sparnų poliai, kurių kraštinių santykis yra 10. Kaip matote, jie tapo daug statesni arba, kaip sakoma, CU išvestinė a atžvilgiu tapo didesnė (CU yra sparno pakėlimo koeficientas, a yra atakos kampas). Tai reiškia, kad padidėjus pailgėjimui tais pačiais smūgio kampais su praktiškai vienodais pasipriešinimo koeficientais Cx, galima gauti aukštesnes guolio savybes.

Dabar pakalbėkime apie tai, kas priklauso nuo profilio formos.

Pirma, profiliai turi skirtingą didžiausią kėlimo koeficientą CU max. Taigi simetriškų sparnų kėlimo koeficientas yra 1,2 - 1,4, paprastų asimetrinių su išgaubtu apatiniu paviršiumi gali turėti - iki 1,8, esant stipriam apatinio paviršiaus įdubimui kartais siekia 2. Tačiau jis turi būti prisiminė, kad profiliai su labai dideliu CU max paprastai turi aukštą Cx ir mz – išilginio momento koeficientą. Norint subalansuoti tokio profilio orlaivį, uodegos blokas turi išvystyti daug jėgos. Dėl to padidėja jo aerodinaminis pasipriešinimas, o bendras pelnas, gaunamas dėl aukšto guolio profilio, gerokai sumažėja.

CU max reikšmingai įtakoja tik minimalų lėktuvo greitį – strigimą. Tai daugiausia lemia automobilio pilotavimo technikos paprastumą. Tačiau CU max įtaka užstrigimo greičiui pastebimai pasireiškia esant didelėms specifinėms apkrovoms ant sparno G / S (G yra orlaivio svoris). Tuo pačiu metu, esant mėgėjų orlaiviams būdingoms apkrovoms, ty 30–40 kg / m2, didelė CU max nėra reikšminga. Taigi mėgėjiškame orlaivyje jo padidinimas nuo 1,2 iki 1,6 gali sumažinti strigimo greitį ne daugiau kaip 10 km / h.

Antra, profilio forma reikšmingai įtakoja orlaivio elgseną esant dideliam atakos kampui, tai yra esant mažam greičiui artėjant tūpimui, netyčia „patraukus rankeną į save“. Tuo pačiu metu ploniems profiliams su santykinai aštriu pirštu būdingas staigus srauto sustojimas, kurį lydi greitas keliamosios galios praradimas ir staigus orlaivio sustojimas į sukimąsi arba ant nosies. Storesniems su buku pirštu būdingas „minkštas lūžis“ su lėtu pakėlimo kritimu. Tuo pačiu metu pilotas visada sugeba suprasti, kad yra pavojingame režime, ir nukreipti automobilį į žemesnius atakos kampus, atitraukdamas nuo jo rankeną. Aštrus gardas yra ypač pavojingas, jei sparnas turi nusmailėjusį planą ir plonesnį profilį sparno gale. Tokiu atveju srautas sustoja asimetriškai, orlaivis staigiai krenta ant sparno ir pradeda suktis. Būtent šis personažas pasirodo lėktuvuose Yak-50 ir Yak-52, kurių sparno galas yra labai plonas (9% gale ir 14,5% šaknyje) su labai aštriu pirštu - Klarkas YH. Čia atsiskleidžia svarbi profilių savybė: plonesni turi mažesnį Cy max ir žemesnius kritinius atakos kampus, tai yra kampus, kuriais įvyksta srauto sustojimas.

Sparnai, kurių santykinis profilio storis išilgai tarpatramio yra pastovus, turi daug geresnes laikymosi charakteristikas. Pavyzdžiui, „Yak-55“ su vidutiniškai susiaurintu sparnu su pastoviu 18% profiliu išilgai tarpatramio su buku pirštu, pasiekęs didelius atakos kampus, sklandžiai nuleidžia nosį ir eina į nardymą, nes srautas sustoja ties sparno šaknis, kuri nesukuria pasvirimo momentų. Norint gauti šaknų stiebą, geriau, jei sparnas visai nenusmailėtų. Būtent šie sparnai montuojami daugumoje pradinio mokymo orlaivių. Ankstyvas šaknų įstrižas taip pat gali atsirasti įrengus perpildymą ant sparno, kaip parodyta Fig. 2. tokiu atveju šaknies profilis įgauna mažesnį santykinį storį ir „mažiau laikančiąją formą“. Tokio antplūdžio įrengimas eksperimentiniame „Yak-50“ kažkada gerokai pakeitė lėktuvo gardo pobūdį: pasiekęs aukštus atakos kampus, jis nebekrito ant sparno, o nuleido nosį ir paniro.

Trečiasis parametras, kuris iš esmės priklauso nuo profilio formos, yra varžos koeficientas Cx. Tačiau, kaip rodo mėgėjiškų orlaivių konstravimo praktika, jo sumažinimas mėgėjiškame orlaivyje, kurio specifinė apkrova yra 30–40 kg / m2, kurio didžiausias greitis yra 200–250 km / h, skrydžio charakteristikoms praktiškai neturi įtakos. Šiame greičio diapazone skrydžio našumui praktiškai neįtakoja neįtraukiama važiuoklė, statramsčiai, petnešos ir kt. Netgi sklandytuvo aerodinaminė kokybė pirmiausia priklauso nuo sparnų pailginimo. Ir tik aerodinaminės kokybės lygiu 20-25 ir l daugiau nei 15 dėl profilio pasirinkimo kokybę galima padidinti 30-40%. Mėgėjiškame lėktuve, kurio kokybė yra 10–12, dėl sėkmingiausio profilio kokybę galima padidinti ne daugiau kaip 5–10%. Tokį padidinimą, esant reikalui, pasiekti daug lengviau plane pasirinkus sparno geometriją. Atkreipkite dėmesį į dar vieną ypatybę: mėgėjiškų orlaivių greičių diapazone santykinio aerodinaminio profilio storio padidėjimas iki 18-20% praktiškai neturi įtakos aerodinaminiam sparno pasipriešinimui, tuo pačiu ir kėlimo koeficientui. sparnas žymiai padidėja.

Kaip žinote, naudojant sklendes galima žymiai padidinti sparnų guolių charakteristikas. Reikėtų pažymėti, kad viena specifinė atvartu aprūpintų sparnų ypatybė yra ta, kad nukrypus CU max mažai priklauso nuo to, kuris CU max turėjo pradinį profilį, o praktiškai jį lemia tik naudojamo atvarto tipas. Paprasčiausias, plačiausiai naudojamas užsienio lengvųjų variklių orlaiviuose ir jo charakteristikos parodytos fig. 3.

Tokie pat atvartai naudojami ir mūsų mėgėjo P. Almurzino lėktuve. Plyšiniai, dvigubi ir pakabinami sklendės yra efektyvesnės. Fig. 4 parodytas paprasčiausias iš jų, todėl jie naudojami dažniau.

CU max su vienos išpjovos sklende gali siekti 2,3-2,4, o su dviejų plyšių sklende - 2,6 - 2,7. Daugelyje aerodinamikos vadovėlių pateikiami plyšio formos geometrinės konstrukcijos metodai. Bet praktika rodo, kad teoriškai apskaičiuotą tarpą dar reikia tiksliai sureguliuoti ir sureguliuoti vėjo tunelyje, priklausomai nuo konkrečios profilio geometrijos, sparno formos ir pan. Tokiu atveju lizdas arba veikia, pagerindamas sklendės charakteristikas, arba neveikia visai, o tikimybė, kad teoriškai be pūtimo pavyks apskaičiuoti ir pasirinkti vienintelę įmanomą lizdo formą, yra itin maža. . Net profesionaliems aerodinamikams, o juo labiau mėgėjams tai retai pavyksta. Todėl daugeliu atvejų mėgėjiškuose orlaiviuose sklendės ir eleronai, net jei jie yra, nesuteikia jokio efekto, o sudėtingas sklendė veikia kaip paprasčiausias. Žinoma, galite išbandyti juos mėgėjiškuose įrenginiuose, tačiau pirmiausia turėtumėte tai gerai pagalvoti, pasverdami visus privalumus ir trūkumus.

Ir dar keli praktinių patarimų, kuris gali būti naudingas gaminant mėgėjiškus lėktuvus. Pageidautina labai tiksliai išlaikyti sparno profilį nuo nosies iki maksimalaus storio taško. Gerai, jei ši sparno dalis yra kieta. Uodegos dalį galima apvynioti aplink drobę ir, norint supaprastinti technologiją, net ištiesinti „po liniuote“, kaip parodyta 5 pav. Išlenkta sparno uodegos dalis su linine danga, nukarusia tarp šonkaulių, nėra prasmingesnė. Užpakalinis sparno kraštas neturi būti sumažintas iki aštraus „peilio“. Jo storis gali būti 10-15 mm, bet ne daugiau kaip 1,5 % stygos (žr. 5 pav.). Tai visiškai neturi įtakos sparno aerodinaminėms savybėms, tačiau eleronų efektyvumas šiek tiek padidėja, supaprastėja technologija ir dizainas.

Svarbus profilio elementas yra elero piršto forma. Dažniausiai pasitaikančios parinktys parodytos 6 pav.

„Parabolės 100“ suformuotas profilis naudojamas ant eleronų ir vairų, kurie turi ašinę aerodinaminę kompensaciją, kai nosis patenka į srovę, pavyzdžiui, „Yak-55“. Tokia „buka“ piršto forma su labai didele ašine aerodinaminės kompensacijos verte (20% ir daugiau) lemia netiesinį valdymo pulto pastangų padidėjimą, kai nukreipiami eleronai ar vairai. Šiuo atžvilgiu geriausios yra „smailios“ kojinės, kaip ir „Su-26“.

Emennažui naudojami simetriški sparnų profiliai. Vairas, kaip ir eleronus, gali formuoti tiesūs lankai su buku galine briauna. Uodega su plonu plokščiu profiliu, kaip ir amerikietiškuose akrobatiniuose lėktuvuose „Pitts“, „Laser“ ir kituose, turi pakankamą efektyvumą (žr. 7 pav.).

Plunksnos standumo ir tvirtumo suteikia petnešos, ji pasirodo labai lengva ir struktūriškai paprasta. Santykinis profilio storis yra mažesnis nei 5%. Esant tokiam storiui, plunksnos savybės visiškai nepriklauso nuo profilio formos.

Pateikiame duomenis apie profilius, tinkamiausius mėgėjiškiems skraidymo aparatams. Žinoma, galimi ir kiti variantai, tačiau atkreipkite dėmesį, kad geriausios savybės mėgėjiškų orlaivių greičio diapazone yra 15–18 procentų, kai pirštas yra bukas ir didžiausias santykinis storis yra 25% stygos.

Rekomenduojami profiliai turi šias savybes: P-II ir P-III buvo sukurti TsAGI. Jie pasižymi didelėmis laikančiomis savybėmis ir geros savybės esant dideliems atakos kampams. Jie buvo plačiai naudojami 30-40-aisiais ir naudojami iki šiol.

NACA-23015 - paskutiniai du skaitmenys rodo santykinį storį procentais, pirmasis yra partijos numeris. Profilis turi gana aukštą Cy max esant žemam Cx, mažą išilginio momento koeficientą Mz, kuris lemia nedidelius balansavimo nuostolius. Orlaivių su šiuo aerodinaminiu profiliu stabdymo raštas yra „minkštas“. NACA-230, kurio santykinis storis yra 12–18%, naudojamas daugumoje lengvųjų variklių, įskaitant mėgėjiškus JAV lėktuvus.

NACA - 2418 - esant mažesniam nei 200 - 250 km / h greičiui, laikomas pelningesniu nei NACA - 230. Jis naudojamas daugelyje orlaivių, įskaitant Čekoslovakijos Zlinus.

GAW yra superkritinis aerodinaminis profilis, sukurtas amerikiečių aerodinamininko Whitcombo lengviesiems orlaiviams. Pelningas važiuojant didesniu nei 300 km/val. greičiu. „Aštrus“ pirštas iš anksto nulemia staigų lūžį esant dideliems atakos kampams, o galinis kraštas „nulenktas“ žemyn prisideda prie Cy max padidėjimo.

„Kri-Kri“ – laminuotas sklandytuvo profilis, sukurtas Vakarų Vokietijos aerodinamininko Wortmano ir šiek tiek modifikuotas „Kri-Kri“ dizainerio prancūzų Kolumbo. Santykinis profilio storis yra 21,7%, dėl to pasiekiamos aukštos guolių charakteristikos. Kaip ir GAW-1, šis profilis reikalauja labai didelio teorinio kontūro tikslumo ir Aukštos kokybės sparnų paviršiaus apdaila. Pateikiame projektuotojo perskaičiuotas profilio koordinates mm į lėktuvo Kri-Kri sparno stygas, lygias 480 mm.

P-52 yra modernus profilis, sukurtas TsAGI lengvųjų variklių lėktuvams. Turi buku pirštą ir tiesią uodegą.

Yak-55 yra simetriškas akrobatinio sportinio lėktuvo profilis. Ant sparno santykinis storis yra 12-18%, ant plunksnos - 15%. Lėktuvo gardo raštas labai „minkštas“ ir lygus.

V-16 - prancūziškas simetriškas profilis, turi aukštą Su max, naudojamas sportiniuose lėktuvuose KAP-21, "Extra-230" ir kt.

Su-26 - 18%, Su-26 - 12% - specialūs profiliai sportiniams ir akrobatiniams orlaiviams. Su-26-18% naudojamas Su-26 sparno šaknyje, Su-26 - 12% - sparno gale ir ant uodegos. Profilis turi "aštrią" pirštą, kuris šiek tiek sumažina guolio savybes, tačiau leidžia pasiekti labai jautrią mašinos reakciją į vairų nukrypimą. Nors tokį orlaivį pradedantiesiems skraidyti sunku, patyrę sportininkai įgyja galimybę atlikti lėktuvams nepasiekiamas figūras su „minkšta“ uždelsta reakcija į rankenos judesį dėl buko profilio piršto. Su-26 tipo profilio orlaivio gedimas įvyksta greitai ir staigiai, o tai būtina atliekant šiuolaikines kamščiatraukio figūras. Antroji savybė – „suspaudimas“ uodegos dalyje, padidinantis elero efektyvumą.

Su-26 sparnas turi didelius eleronus, kurie užima beveik visą galinį kraštą. Jei „numušime“ elero (abiejų iš karto) neutralę 10 ° žemyn, Su max padidės maždaug 0,2, priartėdamas prie gero asimetrinio profilio Su max. Tuo pačiu metu Cx praktiškai nedidėja, o aerodinaminė kokybė nemažėja, tas pats pastebimas ir ant kitų simetriškų aerodinaminių paviršių. Tai yra eleronų, kinematinės su liftu sujungtų, vienu metu atliekančių ir eleronų, ir sklendžių funkcijas, panaudojimo pagrindas, tarsi atvartai linijiniame modelyje.

Vienas iš svarbių orlaivio modelio konstravimo etapų yra sparnų skaičiavimas ir projektavimas. Norint tinkamai suprojektuoti sparną, reikia atsižvelgti į keletą punktų: pasirinkti tinkamus šaknies ir galinius profilius, teisingai parinkti pagal jų teikiamas apkrovas, taip pat teisingai suprojektuoti tarpinius aerodinaminius profilius.

Kur prasideda sparnų projektavimas?

Statybos pradžioje ant kalkinio popieriaus buvo padarytas preliminarus viso dydžio orlaivio eskizas. Šiame etape apsisprendžiau dėl modelio mastelio ir sparnų ilgio.

Apimties nustatymas

Kai buvo patvirtintas preliminarus sparnų ilgis, atėjo laikas nustatyti svorį. Ši skaičiavimo dalis buvo ypač svarbi. Pirminiame plane buvo numatytas 115 cm sparnų plotis, tačiau preliminariai apskaičiavus, sparnų apkrova būtų per didelė. Taigi sumažinau modelio atstumą iki 147 cm, neįskaitant sparnų galiukų. Šis dizainas pasirodė tinkamesnis techniniu požiūriu. Po skaičiavimo man belieka sudaryti svorio lentelę su svorių reikšmėmis. Aš taip pat pridėjau vidutines odos svorio reikšmes į savo lentelę, pavyzdžiui, orlaivio balzos odos svorį aš nustatiau kaip sparno ploto sandaugą iš dviejų (sparno apačioje ir viršuje ) pagal balsos kvadratinio metro svorį. Tas pats buvo padaryta su uodega ir liftais. Fiuzeliažo svoris buvo gautas padauginus fiuzeliažo šono ir viršaus plotą iš dviejų ir iš balzos kvadratinio metro tankio.

Dėl to gavau šiuos duomenis:

• Liepa, 24 uncijos už kubinį colį
• Balsa 1/32 '', 42 uncijos kvadratiniame colyje
• Balsa 1/16 '' 85 uncijos kvadratiniame colyje

Tvarumas

Nustačius svorį, buvo apskaičiuoti stabilumo parametrai, siekiant užtikrinti, kad orlaivis būtų stabilus ir visos dalys būtų tinkamo dydžio.

Kad skrydis būtų stabilus, turėjo būti sudarytos kelios sąlygos:

1. Pirmasis kriterijus yra vidutinė aerodinaminės stygos (MAX) vertė. Jį galima rasti geometriškai, pridedant galinį stygą prie šaknies stygos iš abiejų pusių, o šaknies styga - prie galo styga iš abiejų pusių ir tada prijungus ekstremalūs taškai kartu. Sankryžos taške bus MAR centras.
2. Sparno aerodinaminis židinys yra 0,25 MAC vertės.
3. Šį centrą reikia rasti ir sparnams, ir liftams.
4. Toliau nustatomas neutralus orlaivio taškas: rodo orlaivio svorio centrą, taip pat apskaičiuojamas kartu su slėgio centru (kėlimo centru).
5. Toliau apibrėžiama statinė riba. Šiuo kriterijumi įvertinamas orlaivio stabilumas: kuo jis didesnis, tuo stabilumas didesnis. Tačiau kuo orlaivis stabilesnis, tuo jis manevringesnis ir mažiau valdomas. Kita vertus, jūs negalite skristi lėktuvu, kuris yra per daug nestabilus. Vidutinė šio parametro reikšmė yra nuo 5 iki 15 %
6. Taip pat apskaičiuojami plunksnų santykiai. Šie koeficientai naudojami lyginant lifto aerodinaminį efektyvumą pagal kraštinių santykį ir atstumą iki sparno.
7. Vertikalus uodegos santykis paprastai yra nuo 0,35 iki 0,8
8. Horizontalus uodegos santykis paprastai yra nuo 0,02 iki 0,05

Tinkamo aerodinaminio profilio pasirinkimas

Pasirinkus tinkamą profilį, nustatomas teisingas lėktuvo elgesys ore. Žemiau yra nuoroda į paprastą ir prieinamą aerodinaminių profilių tikrinimo įrankį. Kaip pagrindą renkantis aerodinaminius paviršius, pasirinkau koncepciją, kad styga prie sparno galo yra pusė stygos šaknyje. Geriausias sprendimas, kurį radau, siekiant išvengti sparno užstrigimo, buvo staigiai nusmailinti sparną ties galiuku, nesugebėjus išlaikyti orlaivio valdymo, kol jis pasiekia pakankamą greitį. Tai pasiekiau pasukdamas sparną žemyn ties galiuku ir kruopščiai parinkdamas šaknies ir galinius profilius.

Iš pradžių aš pasirinkau S8036 aerodinaminį paviršių, kurio sparno storis yra 16% stygos ilgio. Dėl tokio storio sparno viduje buvo galima pakloti pakankamai tvirtą kotą, taip pat ištraukiamą važiuoklę. Galinei daliai buvo pasirinktas profilis - S8037, kurio storis taip pat yra 16% stygos storio. Toks sparnas sustos esant aukštam kėlimo koeficientui, taip pat esant didesniam atakos kampui nei S8036 su tuo pačiu Reinoldso numeriu (šiuo terminu galima palyginti skirtingų dydžių profilius: kuo didesnis Reinoldso skaičius, tuo didesnis styga ). Tai reiškia, kad naudojant tą patį Reynoldso numerį sparno šaknyje, užstrigimas įvyks greičiau nei ant galo, tačiau valdymo kontrolė išliks. Tačiau net jei šaknies stygos ilgis yra du kartus didesnis už pabaigos akordą, jis turi Reynoldso skaičių du kartus, o padidinus skaičių, uždelsimas. Todėl ir pasukau sparno galiuką žemyn, kad jis įstrigtų tik po šaknies dalimi.

Airfoil šaltinis: airfoiltools.com

Sparnų dizaino pagrindų teorija

Sparno konstrukcija turi užtikrinti pakankamą keliamąją galią, kad atitiktų orlaivio svorį ir su manevravimu susijusius papildomus įtempius. Tai daugiausia pasiekiama naudojant centrinį kotą, kuris turi du diržus, viršutinį ir apatinį, rėmą ir ploną odą. Nepaisant to, kad sparno rėmas yra plonas, jis suteikia sparnams pakankamą lenkimo stiprumą. Be to, konstrukcijoje dažnai yra papildomų šoninių elementų, kurie sumažina pasipriešinimą galinio krašto priekyje. Jie gali atlaikyti ir lenkimo apkrovas, ir padidinti sukimo standumą. Galiausiai, priekinį kraštą galima nustumti atgal už koto, kad susidarytų uždaras skersinis rėmas, vadinamas D formos rėmu, ir jis skirtas sugerti sukimo apkrovas. Paveikslėlyje parodyti dažniausiai naudojami profiliai.

1. Viršutiniame sparne yra I formos sija su rėmu centre ir priekinis kraštas su apvalkalu, vadinamu D vamzdžiu. D formos vamzdis leidžia padidinti sukimo standumą ir gali būti pridedamas prie bet kokių kitų šoninių elementų dizaino, taip pat gali būti pratęstas iki galinio krašto, kad būtų sukurtas visiškai sieninis sparnas. Šiam sparnui galinė špagalė yra tiesiog vertikali atrama. Taip pat yra paprasta valdymo plokštuma, kitaip tariant, sklendė, kuri yra vyriai viršuje. Šį dizainą lengva atkurti.
2. Antrasis sparnas turi C-spar, kuris turi sustiprintą pagrindinį sparną, kuris geriau pritaikytas priekinėms apkrovoms. Sparnas aprūpintas centriniu ašimi, kuris sumažina tarpą ir pasipriešinimą, palyginti su viršutine ašimi.
3. Trečias profilis turi vamzdžio formos špagatą, šie dažniausiai gaminami iš plastikinių vamzdžių, juos patogu gaminti, bet jei vamzdeliai yra netiesioginiai arba susisukę, tada sparno sukimas gali tapti problema. Dalį problemos galima išspręsti naudojant papildomą D formos vamzdelį. Be to, špagatas pagamintas iš C formos profilio, kuris žymiai padidina sparno standumą. Vyriai yra suapvalintas profilis su sukimo tašku užapvalinto priekinio krašto centre, siekiant sumažinti sagos skylutės tarpą ir tiesias briaunas.
4. Ketvirtasis profilis turi pilną dėžę su rėmu tiek priekyje, tiek gale. Tarpas turi tą pačią savybę kaip ir ankstesnis profilis ir tą pačią valdymo plokštumą. Tačiau jo viršuje ir apačioje yra gaubtai, kad paslėptų tarpą.

Visos šios sparnų konstrukcijos yra būdingos šoniniams elementams ir RC orlaivių inkaro kilpoms sukurti. Šios konstrukcijos be išimties yra vienintelis būdas techniškai įgyvendinti sklendes ir eleronus, o jiems gali būti pritaikyti įvairūs kiti sprendimai.

C - sparnas ar dėžė?

Savo orlaiviui pasirinkau medinį C-spar su tvirtu priekiniu kraštu ir paprastu vertikaliu špagatu. Visas sparnas aptrauktas balza, kad būtų tvirtas sukimas ir estetika.

Plastikiniam vamzdžiui pakeisti pasirinkta mediena, nes orlaivis suprojektuotas 2 laipsnių vidiniu kampu, o sparno centre esanti plastikinio vamzdžio jungtis ilgai neatlaikys lenkimo apkrovų. Sparčio C profilis taip pat yra palankesnis nei I sijos, nes kotelyje turi būti padarytas visas plyšys, kad tilptų į groteles. Šis papildomas sudėtingumas nėra pastebimai padidinto stiprumo ir svorio santykio sąskaita. Dėžutės špagatas taip pat buvo atmestas, nes jis prideda daug svorio, tačiau jis nėra toks sudėtingas ir yra vienas geriausių pagal stiprumą. Paprastas vertikalus tarpiklis kartu su kilpiniu gaubtu buvo pasirinktas sparno dizainas, kai likusi sparno dalis buvo aptraukta ir pakankamai tvirta be jokios papildomos atramos.

• Skersinis. Sparno kotas yra sukurtas taip, kad sugertų lenkimo apkrovą nuo sparno kėlimo. Jis nėra skirtas sugerti posūkio jėgą, kurią sukuria sparno aerodinaminės jėgos, o apkrova tenka sparno odai. Toks apkrovos paskirstymas tinka lengvam ir labai efektyviam krovimui, nes kiekviena dalis užima savo vietą.
• Sparnų lentynos pagamintos iš lietų liepų, kurių matmenys ¼ x ½ x 24 ''. Liepa buvo pasirinkta kaip medžiaga, nes ji gerai laikosi ir turi gerą savo svorį. Be to, žavi ir lengvumas įsigyti tinkamo dydžio blokelius specializuotose parduotuvėse, nes po ranka neturėjau medienos apdirbimo staklių lentoms pjauti.
• Sparno rėmas pagamintas iš 1/32 colio storio liepų lakšto, kuris tvirtinamas prie šoninių elementų flanšų viršuje ir apačioje. Toks rėmas yra būtinas, nes jis žymiai pagerina sparnų tvirtumą ir stiprumą net ir esant labai mažam svoriui.
• Užpakalinis kraštas / galinis špagatas yra pagamintas iš 1/16 colio balso lakšto, kad padėtų padidinti sukimo standumą, taip pat suvienodinti sparno briaunas ir pritvirtinti valdymo plokštumas prie galinės briaunų dalies.

Briaunų dizainas su AutoCAD

Pasirodo, kad šonkaulių gamyba trapecijos formos sparnui gali būti įkvepianti patirtis. Yra keletas būdų: pirmasis metodas pagrįstas sparno profilio iškirpimu naudojant trafaretą, pirmiausia šaknies daliai, o paskui sparno galiukai. Tai susideda iš abiejų profilių sujungimo varžtais ir visų kitų ištraukimo išilgai jų. Šis metodas ypač tinka tiesiems sparnams gaminti. Pagrindinis metodo apribojimas yra tas, kad jis tinka tik sparnams su šiek tiek nusmailėjusiu. Problemos kyla dėl staigaus kampo tarp aerodinaminių paviršių padidėjimo, kai labai skiriasi galiuko styga ir sparno šaknies styga. Tokiu atveju montuojant gali kilti sunkumų dėl didelių medienos atliekų, aštrių briaunų kampų ir kraštų, kuriuos reikės pašalinti. Taigi naudojau savo metodą: kiekvienam šonkauliui sukūriau savo šablonus, o tada juos apdorojau, kad gaučiau tobulą sparno formą. Užduotis pasirodė sunkesnė nei tikėjausi, nes šaknies dalies raštas iš esmės skyrėsi nuo galiuko, o visi profiliai tarp jų buvo dviejų ankstesnių derinys, kartu su sukimu ir tempimu. Naudojau Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition kaip savo projektavimo programą, nes anksčiau modeliuodamas RC lėktuvus valgiau šunį. Šonkaulių projektavimas vyksta keliais etapais.

Viskas prasideda nuo duomenų importavimo. Greičiausias būdas importuoti aerodinaminį paviršių (profilius galima rasti UIUC aerodinaminių duomenų bazėse) į AutoCAD, kurį radau, yra sukurti „Excel“ skaičiuoklės failą kaip lentelę su x ir y profilių taškų koordinačių stulpeliais. Vienintelis dalykas, kurį reikia dar kartą patikrinti, yra tai, ar pirmasis ir paskutinis taškai atitinka vienas kitą: ar gaunate uždarą kilpą. Tada nukopijuokite gautą informaciją atgal į txt failą ir išsaugokite. Tai atlikę turėtumėte grįžti atgal ir paryškinti visą informaciją apie temą, jei netyčia įdėjote antraštes. Tada AutoCAD paleidžia spline ir paste, kad pažymėtų pirmąjį eskizo tašką. Spaudžiame „įvesti“ iki proceso pabaigos. Oro sparnas iš esmės yra apdirbtas taip, kad kiekvienas stygas taptų atskiru elementu, o tai labai patogu keisti mastelį ir geometriją.

Brėžinys ir santykinė profilių padėtis pagal planą. Priekinis kraštas ir šoniniai elementai turi būti kruopščiai suderinti iki norimo dydžio, nepamirštant odos storio. Todėl brėžinyje šoniniai elementai turėtų būti nubrėžti siauresni, nei yra iš tikrųjų. Patartina šonines detales ir priekinį kraštą padaryti aukštesnius, nei yra iš tikrųjų, kad piešinys būtų lygesnis. Be to, šoninių elementų grioveliai turi būti išdėstyti taip, kad likusi šoninio elemento dalis tilptų į briaunas, bet liktų kvadratinė.

Paveikslėlyje pavaizduoti pagrindiniai aerodinaminiai profiliai prieš juos suskirstant į tarpinius.

Sparnas ir priekinio krašto jungtis su juo yra sujungti taip, kad vėliau juos būtų galima pašalinti iš konstrukcijos.

Oro sparnai yra sujungti kartu, kad būtų suformuota sparno forma, matomas sparnas ir priekinis kraštas.

Sparnas ir priekinis kraštas buvo pašalinti naudojant „atimties“ operaciją, rodoma likusi sparno dalis.

Sparnas prailginamas naudojant "solidedit" ir "shell" funkcijas. Toliau pakaitomis parenkamos sparno šaknies dalies ir galiuko plokštumos, pašalinamos ir gaunama sparno oda. Todėl vidinė sparno odos dalis yra šonkaulių pagrindas.

Funkcija Section Plane generuoja kiekvieno profilio eskizus.

Po to pagal komandą „pjūvio plokštuma“ pasirenkamas atkarpos kūrimas. Su šia komanda sukurti profiliai gali būti rodomi visuose profilio taškuose. Kad būtų lengviau išlyginti sparno briaunas, primygtinai rekomenduoju sukurti horizontalią liniją kiekvienoje atkarpoje nuo sparno galinio krašto iki priekinio krašto. Tai leis tinkamai išlyginti sparną, jei jis pastatytas su sukimu, ir taip pat padaryti jį tiesiai.

Kadangi šie šablonai iš tikrųjų sukurti atsižvelgiant į sparnų apvalkalus, vidinė profilio linija yra tinkama šonkaulių linija.

Dabar, kai visi šonkauliai pažymėti komanda „tekstas“, jie yra paruošti spausdinti. Kiekviename puslapyje su briaunelėmis įdėjau scheminį langelį su platforma, kurią galima spausdinti spausdintuvu. Ant storo popieriaus galima spausdinti mažus šonkaulius, o dideliems aerodinaminiams paviršiams tiks paprastas popierius, kuris prieš pjaustant sutvirtinamas.

Pilnas detalių komplektas

Suprojektavus sparną, išanalizavus ir parinkus visas detales, reikalingas lėktuvo modeliui pagaminti, buvo sudarytas sąrašas visko, ko reikia statybai.

darbo tikslas

Ištirkite srautą aplink sparno profilį, neatsižvelgdami į jo tarpatramį, t.y. begalinio ploto sparnai. Sužinokite, kaip keičiasi sparno srauto modelis, kai pasikeičia atakos kampas. Tyrimas turėtų būti atliekamas trimis režimais - ikigarsiniu kilimu ir tūpimu, ikigarsiniu kreiseriniu ir viršgarsiniu skrydžiu. Nustatykite sparną veikiančią kėlimo ir tempimo jėgą. Sukurkite sparną poliarinį.

TRUMPA TEORIJA

Sparno profilis- sparno atkarpa su plokštuma, lygiagrečia orlaivio simetrijos plokštumai (sekcija A-A). Kartais profilis suprantamas kaip atkarpa, statmena priekiniam arba galiniam sparno kraštui (sekcija BB).

Profilio akordas b - atkarpa, jungianti tolimiausius profilio taškus.

Sparnų plotis l - atstumas tarp plokštumų, lygiagrečių simetrijos plokštumai ir liečiančių sparno galus.

Centrinis (šakninis) akordasb 0 - styga simetrijos plokštumoje.

Pabaigos akordasb K - akordas pabaigoje.

Šlavimo kampas priekiniame krašteχ PC - kampas tarp priekinio krašto linijos liestinės ir plokštumos, statmenos centrinei stygai.

Kaip nurodyta ankstesniame darbe, bendra aerodinaminė jėga yra R suyra į kėlimo jėgą Y ir pasipriešinimo jėga X:

Kėlimo jėga ir tempimo jėga nustatomos naudojant panašias formules:

kur C Y ir SU NS- atitinkamai kėlimo ir pasipriešinimo koeficientai;

ρ - oro tankis;

V- kūno greitis oro atžvilgiu;

S- efektyvi kūno sritis.

Tyrimais dažniausiai neužsiima pačios pajėgos. Y ir NS, ir su jų koeficientais C Y ir C X .

Apsvarstykite oro srautą aplink ploną plokštę:

Jei plokštė sumontuota išilgai srauto (atakos kampas lygus nuliui), tada srautas bus simetriškas. Tokiu atveju oro srauto nenukreipia plokštė ir kėlimo jėga Y yra lygus nuliui. Atsparumas X minimalus, bet ne nulis. Jį sukurs plokštės paviršiuje esančių oro molekulių trinties jėgos. Visa aerodinaminė jėga R yra minimali ir sutampa su pasipriešinimo jėga X.

Pradėkime lėkštę po truputį nukreipti. Dėl srauto pjovimo iškart atsiranda kėlimo jėga. Y... Atsparumas Xšiek tiek padidėja dėl plokštės skerspjūvio padidėjimo srauto atžvilgiu.

Palaipsniui didėjant atakos kampui ir didėjant srauto nuolydžiui, kėlimas didėja. Akivaizdu, kad auga ir pasipriešinimas. Čia reikėtų pažymėti, kad esant žemiems atakos kampams, pakėlimas didėja žymiai greičiau nei pasipriešinimas.

Didėjant atakos kampui, oro srautui tampa sunkiau tekėti aplink plokštelę. Kėlimo jėga, nors ir toliau didėja, yra lėtesnė nei anksčiau. Tačiau pasipriešinimas auga vis greičiau ir greičiau, palaipsniui aplenkdamas kėlimo augimą. Dėl to bendra aerodinaminė jėga R pradeda atsilošti.

Ir tada staiga vaizdas dramatiškai pasikeičia. Oro purkštukai negali sklandžiai tekėti aplink viršutinį plokštės paviršių. Už plokštelės susidaro galingas sūkurys. Staigiai pakelkite kritimus, o pasipriešinimas didėja. Šis reiškinys aerodinamikoje vadinamas STOP. „Nuplėštas“ sparnas nustoja būti sparnu. Nustoja skristi ir pradeda kristi

Parodykime kėlimo koeficientų priklausomybę SU Y ir pasipriešinimo jėgos SU NS iš atakos kampo α diagramose.

Sujungkime gautus du grafikus į vieną. Išilgai abscisės atidėsime pasipriešinimo koeficiento reikšmes SU NS, o ordinatė yra pakilimo koeficientas SU Y .

Gauta kreivė vadinama WING POLARA – pagrindiniu grafiku, apibūdinančiu sparno skrydžio charakteristikas. Ant koordinačių ašių nubraižykite kėlimo koeficientų reikšmes C Y ir pasipriešinimas C X, šis grafikas rodo visos aerodinaminės jėgos dydį ir veikimo kryptį R.

Jei manytume, kad oro srautas juda išilgai ašies C X iš kairės į dešinę, o slėgio centras (bendrosios aerodinaminės jėgos taikymo taškas) yra koordinačių centre, tada kiekvienam iš anksčiau analizuotų atakos kampų visos aerodinaminės jėgos vektorius bus nukreiptas nuo pradžios iki poliarinio taško, atitinkančio nurodytą atakos kampą. Ant poliaus galima lengvai pažymėti tris būdingus taškus ir atitinkamus atakos kampus: kritinį, ekonominį ir naudingiausią.

Kritinis atakos kampas- tai yra atakos kampas, kurį viršijus įvyksta srauto sustojimas. Kuriame SU Y maksimalus ir orlaivį galima išlaikyti mažiausiu įmanomu greičiu. Tai naudinga kuriant požiūrį. Žr. paveikslų 3 punktą.

Ekonominis atakos kampas Ar atakos kampas, kuriame sparno aerodinaminis pasipriešinimas yra minimalus. Jei nustatysite sparną į ekonomišką atakos kampą, jis galės judėti maksimaliu greičiu.

Geriausias atakos kampas Tai smūgio kampas, kuriame yra kėlimo ir pasipriešinimo koeficientų santykis C Y /C X maksimalus. Šiuo atveju aerodinaminės jėgos nukreipimo kampas nuo oro srauto judėjimo krypties yra didžiausias. Kai sparnas nustatomas į naudingiausią atakos kampą, jis skris toliausiai.

Sparno aerodinaminė kokybė Ar koeficientų santykis C Y /C X nustatant sparną į naudingiausią puolimo kampą.

Darbo tvarka

Sparno profilio pasirinkimas:

Išsamią aviacijos profilių biblioteką galite rasti Ilinojaus universiteto svetainėje: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

Čia yra maždaug 1600 skirtingų sparnų profilių bazė. Kiekvienas profilis turi savo paveikslėlį (* .gif formatu) ir viršutinės bei apatinės profilio dalių koordinačių lentelę (* .dat formatu). Duomenų bazė yra laisvai prieinama ir nuolat atnaujinama. Be to, šioje svetainėje yra nuorodų į kitas profilių bibliotekas.

Pasirinkite bet kurį profilį ir atsisiųskite * .dat failą į savo kompiuterį.

* .dat failo su profilio koordinatėmis redagavimas:

Prieš importuojant failą su profilio koordinatėmis į SW, jį reikia pataisyti Microsoft Excel... Bet jei tiesiogiai atidarysite šį failą „Excel“, tada visos koordinatės bus viename stulpelyje.

Mums reikia koordinačių X ir Y profiliai buvo skirtinguose stulpeliuose.

Todėl pirmiausia paleidžiame „Excel“, o tada atidarome savo * .dat failą iš jos. Išskleidžiamajame sąraše nurodykite "Visi failai". Teksto vedlyje nurodome duomenų formatą - skyriklio simboliu „Tarpas“.

Dabar X ir Y kiekviena koordinuoja savo stulpelyje:

Dabar ištriname 1 eilutę su tekstu, 2 eilutę su pašaliniais duomenimis ir tuščią 3 eilutę. Toliau peržiūrime visas koordinates ir taip pat ištriname tuščias eilutes, jei tokių yra.

Taip pat pridedame trečią koordinates stulpelį Z... Šiame stulpelyje užpildykite visus langelius nuliais.

Ir mes perkeliame visą lentelę į kairę.

Redaguotas * .dat failas turėtų atrodyti maždaug taip:

Išsaugokite šį failą kaip tekstinį failą (skirtu tabuliavimu).

Profilio kūrimas SW:

Sukurkite naują dalį SW.

Skirtuke „Elementai“ paleiskite komandą „Kreivė per XYZ taškus“.

Atsidarys langas:

Spustelėkite Gerai ir įdėkite sparno profilio kreivę į dokumentą.

Jei gaunate įspėjimą, kad kreivė susikerta savaime (tai įmanoma kai kuriuose profiliuose), tuomet turėsite rankiniu būdu redaguoti failą programoje Excel, kad pašalintumėte susikirtimą.

Dabar šią kreivę reikia konvertuoti į eskizą. Norėdami tai padaryti, sukurkite eskizą priekinėje plokštumoje:

Skirtuke „Eskizas“ paleiskite komandą „Transformuoti objektus“ ir nurodykite mūsų profilio kreivę kaip transformacijos elementą.

Kadangi pradinė kreivė yra labai maža (profilio styga yra tik 1 mm!), naudodamiesi komanda „Objektų mastelis“ padidiname profilį tūkstantį kartų, kad aerodinaminių jėgų reikšmės daugiau ar mažiau atitiktų tikrąsias. vieni.

Uždarykite eskizą ir naudokite komandą Extruded Boss / Base, kad išstumtumėte eskizą į vientisą 1000 mm ilgio. Iš tikrųjų galite išspausti bet kokį ilgį, bet kokiu atveju mes išspręsime dvimačio srauto problemą.

Profilio pūtimas srauto modeliavimo modulyje:

Būtina išpūsti gautą profilį trimis greičio režimais: ikigarsinis kilimas ir tūpimas (50 m / s), ikigarsinis kreiserinis (250 m / s) ir viršgarsinis (500 m / s) skirtingais atakos kampais: -5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.

Tokiu atveju būtina kiekvienam atvejui sukurti skerspjūvio paveikslus ir nustatyti profilį veikiančią kėlimo ir pasipriešinimo jėgą.

Taigi, srauto modeliavime reikia atlikti skaičiavimą 18 kartų ir užpildyti šią lentelę:

Sparno pasukimas SW atliekamas naudojant komandą Move / Copy Bodies.

Bendrieji parametrai Projekto parametrai yra tokie: problemos tipas (išorinis, neatsižvelgiant į uždaras ertmes), skysčio terpės tipas (oras, laminarinis ir turbulentinis srautas, dideli Macho skaičiai viršgarsiniam režimui), greitis ašies kryptimi. NS V NS= 50, 250 ir 500 m/s. Likusius parametrus palikite pagal numatytuosius nustatymus.

Skaičiavimo srities savybėse nurodykite problemos tipą - 2D modeliavimas.

Mes nurodome skaičiavimo tikslas- paviršutiniškas, pažymime vidutinį greitį X ir Y, taip pat jėgoms ant X ir Y.

Apibendrinant, sudaromi 6 grafikai - keltuvo priklausomybė Y ir pasipriešinimo jėgos X iš atakos kampo α taip pat 3 sparnų poliai.

Kontroliniai klausimai

Kas yra sparno profilis?

Koks yra atakos kampas?

Kas yra Wingspan?

Kuo srautas aplink begalinio tarpatramio sparną skiriasi nuo srauto aplink begalinio tarpatramio sparną?

Kas yra sparno styga?

Kokie yra sparnų akordai?

Kaip nustatyti kėlimo ir tempimo jėgą (formules)?

Kaip atrodo priklausomybės grafikai C Y ir C X iš atakos kampo α ?

Kas yra sparno poliarinis?

Kokie yra būdingi poliarinio taškai?

Kokia yra sparno aerodinaminė kokybė?

Bendra aerodinaminė jėga ir jos projekcijos

Skaičiuojant pagrindines orlaivio skrydžio charakteristikas, taip pat jo stabilumą ir valdomumą, būtina žinoti orlaivį veikiančias jėgas ir momentus.

Lėktuvo paviršių veikiančias aerodinamines jėgas (slėgį ir trintį) galima redukuoti iki pagrindinio slėgio centre veikiančių aerodinaminių jėgų vektoriaus (1 pav.), ir jėgų poros, kurių momentas lygus pagrindinis aerodinaminių jėgų momentas orlaivio masės centro atžvilgiu.

Ryžiai. 1. Suminė aerodinaminė jėga ir jos projekcijos dvimačiu (plokštumos) atveju

Aerodinaminė jėga paprastai nustatoma pagal greičio koordinačių sistemos ašių projekcijas (GOST 20058-80). Šiuo atveju projekcija į ašį , paimtas su priešingu ženklu vadinamas tempimo jėga , projekcija ant ašies - aerodinaminis keltuvas , projekcija ant ašies - aerodinaminė šoninė jėga . Šios jėgos gali būti išreikštos bematiniais pasipriešinimo koeficientais , kėlimo ir šoninė jėga , atitinkamai:

; ; ,

kur yra greitaeigė galvutė, N / m 2; - oro greitis, m/s; r yra oro masės tankis, kg / m 3; S - orlaivio sparno plotas, m 2. Pagrindinės aerodinaminės charakteristikos taip pat apima aerodinaminę kokybę.

.

Sparno aerodinaminės charakteristikos, priklauso nuo aerodinaminių profilių ir sparno geometrinių parametrų, sparno orientacijos sraute (atakos kampas a ir slydimas b), panašumo parametrų (Reinoldso skaičiai Re ir Mach), skrydžio aukščio. H, taip pat nuo kitų parametrų . Macho ir Reinoldso skaičiai yra bedimensiniai ir nustatomi pagal išraiškas

kur a Ar garso greitis, n yra oro klampos kinematinis koeficientas m 2 / s, yra būdingas dydis (dažniausiai daroma prielaida, kur yra vidutinė sparno aerodinaminė styga). orlaivį, kartais naudojami paprastesni, apytiksliai metodai. Orlaivis laikomas atskirų dalių rinkiniu: sparnu, fiuzeliažu, empenažu, variklio nacele ir kt. Nustatomos jėgos ir momentai, veikiantys kiekvieną atskirą dalį. Šiuo atveju naudojami žinomi analitinių, skaitmeninių ir eksperimentinių tyrimų rezultatai. Plokštumą veikiančios jėgos ir momentai randami kaip atitinkamų jėgų ir momentų, veikiančių kiekvieną jos dalį, suma, atsižvelgiant į jų tarpusavio įtaką.

Pagal siūlomą metodą sparno aerodinaminių charakteristikų skaičiavimas atliekamas, jei nurodomos kai kurios geometrinės ir aerodinaminės sparno profilio charakteristikos.

Sparno profilio pasirinkimas

Pagrindinės profilio geometrinės charakteristikos nustatomos šiais parametrais. Profilio styga yra tiesi atkarpa, sujungta su dviem labiausiai nutolusiais profilio taškais. Akordas padalija profilį į dvi dalis: viršutinę ir apatinę. Didžiausia stygai statmena atkarpa, esanti tarp viršutinio ir apatinio profilio kontūrų, vadinama profilio storis c (2 pav.). Tiesė, jungianti atkarpų, statmenų stygai ir esančių tarp viršutinio ir apatinio profilio kontūrų, vidurio taškus, vadinama vidurinė linija ... Didžiausia stygai statmena atkarpa, esanti tarp stygos ir profilio vidurio linijos, vadinama profilio kreivumas f ... Jei, tada profilis vadinamas simetriškas .

Ryžiai. 2. Sparno profilis

b- profilio styga; c- profilio storis; f- profilio kreivumas; - maksimalaus storio koordinatės; - didžiausio kreivumo koordinatė

Storis c ir profilio kreivumą f, taip pat koordinates ir, kaip taisyklė, matuojamas santykiniais vienetais,, arba procentais , , , .

Sparno profilio pasirinkimas siejamas su įvairių orlaiviui keliamų reikalavimų tenkinimu (reikiamo skrydžio nuotolio, didelio kuro naudojimo efektyvumo, kreiserinio greičio užtikrinimu, saugių kilimo ir tūpimo sąlygų užtikrinimu ir kt.). Taigi lengviesiems orlaiviams su supaprastinta sparnų mechanizacija ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas maksimalios keliamosios galios koeficiento reikšmei užtikrinti, ypač kilimo ir tūpimo metu. Paprastai tokie orlaiviai turi sparną, kurio santykinis profilio storis % = 12 ¸ 15%.

Didelio ikigarsinio skrydžio greičio tolimojo nuotolio orlaiviams, kuriuose dėl sparnų mechanizacijos pasiekiamas padidintas kilimo ir tūpimo režimas, pagrindinis dėmesys skiriamas geresniam našumui kruiziniu režimu, ypač režimų teikimui.

Mažo greičio orlaiviams profiliai pasirenkami iš standartinių (įprastų) NACA arba TsAGI profilių, kuriuos prireikus galima modifikuoti orlaivio kontūro projektavimo etape.

Pavyzdžiui, NACA profiliai su keturių skaitmenų žymenimis gali būti naudojami lengvuose mokomuosiuose orlaiviuose, būtent sparnų ir uodegos galinėse dalyse. Pavyzdžiui, profiliai NACA2412 (santykinis storis % = 12 %, maksimalaus storio koordinatė % = 30 %, santykinis kreivumas % = 2 %, maksimalaus kreivumo koordinatė % = 40 %) ir NACA4412 (% = 12 %, % = 30 % ,% = 4%,% = 40%) turi gana didelę vertę ir sklandžias sustojimo charakteristikas kritinio atakos kampo srityje.

NACA 5 skaitmenų profiliai (230 serija) turi aukščiausią pakėlimą iš visų standartinių serijų, tačiau jų išmušimo charakteristikos yra mažiau palankios.

NACA profiliai su šešių skaitmenų žymėjimu ("laminarinis") turi mažą profilio varžą siaurame koeficiento verčių diapazone. Šie profiliai labai jautrūs paviršiaus šiurkštumui, nešvarumams, susikaupimams.

Klasikiniai (įprasti) profiliai, naudojami lėktuvuose su mažu ikigarsiniu greičiu, išsiskiria gana dideliais vietiniais trikdžiais (iškrovomis) viršutiniame paviršiuje ir atitinkamai mažomis kritinio Macho skaičiaus reikšmėmis. Kritinis Macho skaičius yra svarbus parametras, lemiantis orlaivio pasipriešinimą (for>, orlaivio paviršiuje atsiranda vietinių viršgarsinių srovių regionai ir papildomas bangos pasipriešinimas).

Aktyviai ieškant būdų, kaip padidinti kreiserinį skrydžio greitį (nedidinant orlaivio pasipriešinimo), atsirado poreikis ieškoti būdų, kaip dar labiau padidinti lyginant su klasikiniais greičio profiliais. Šis padidinimo būdas yra sumažinti viršutinio paviršiaus kreivumą, dėl kurio sumažėja trikdžių didelėje viršutinio paviršiaus dalyje. Esant nedideliam superkritinio aerodinaminio profilio viršutinio paviršiaus kreivumui, jo sukuriama kėlimo dalis mažėja. Siekiant kompensuoti šį reiškinį, profilio uodegos dalis apipjaustoma sklandžiai lenkiant žemyn ("atvarto" efektas). Šiuo atžvilgiu vidurinė superkritinių profilių linija turi savybę S - vaizdinis vaizdas su nulenkta uodegos dalimi. Superkritiniams aerodinaminiams paviršiams paprastai būdingas neigiamas aerodinaminio profilio nosies kreivumas. Visų pirma, MAKS 2007 aviacijos parodoje UAB „Tupolev“ ekspozicijoje buvo pristatytas orlaivio TU-204-100SM modelis su nupjautu sparnu, kuris leidžia susidaryti vaizdą apie sparno geometrines charakteristikas. šaknies skyrius. Žemiau esančioje nuotraukoje (3 pav.) matomas „pilvo“ profilis ir gana plokščia viršutinė dalis, būdinga superkritiniams profiliams. Superkritiniai profiliai, palyginti su įprastais greičio profiliais, gali padidėti maždaug = 0,05 ¸ 0,12 arba padidinti storį % = 2,5 ¸ 5%. Pastorintų profilių naudojimas leidžia padidinti sparno kraštinių santykį = 2,5 ¸ 3 arba apytiksliai sumažinti slinkimo kampą nuo sparno = 5 ¸ 10 ° išsaugant vertę .

Ryžiai. 3. Tu-204-100SM lėktuvo sparno profilis

Superkritinių aerodinaminių paviršių naudojimas skleidžiant sparnus yra viena iš pagrindinių šiuolaikinio transporto ir aerodinamikos gerinimo krypčių. keleivinis lėktuvas.

Pažymėtina, kad turint neabejotiną superkritinių aerodinaminių profilių pranašumą, lyginant su įprastais, kai kurie jų trūkumai yra padidėjusi nardymo sukimo momento koeficiento vertė ir plona aerodinaminio profilio uodegos dalis.

Pagrindinės riboto tarpatramio sparno geometrinės ir aerodinaminės charakteristikos

Per pastaruosius 30 ¸ 40 metų pagrindinis ikigarsinių tolimųjų reisų orlaivių sparnų tipas buvo nulenkiamas (c = 30 ¸ 35 °) sparnas, kurio kraštinių santykis yra siaurėjantis h. = 3 ¸ 4. Aviacijos parodoje MAKS - 20072 pristatyti perspektyvūs keleiviniai orlaiviai (Tu - 334, Sukhoy Superjet 100) turėjo kraštinių santykį. Pažanga didinant sparno kraštinių santykį buvo pasiekta daugiausia naudojant kompozitines medžiagas sparno konstrukcijoje.

Ryžiai. 4. Vieno skydo sparnas

Sparno pjūvis simetrijos plokštumoje vadinamas šaknies profilis , o jo akordas yra šaknis ; atitinkamai sparno galuose, pabaigos profilis ir terminalo styga ... Atstumas nuo vieno galo profilio iki kito vadinamas sparnų plotis ... Sparno profilio styga gali skirtis išilgai jo tarpatramio. Šaknies stygos ir užpakalinės stygos santykis vadinamas sparno smailėjimas h. Santykiai vadinami sparnų pailginimas ... čia S yra sparno projekcijos plotas į plokštumą, statmeną sparno simetrijos plokštumai ir kurioje yra šaknies styga. Jei skrydžio metu galai yra nukreipti šaknies dalies atžvilgiu, jie kalba apie sparnų šlavimas ... Fig. 4 parodytas kampas tarp statmenos simetrijos plokštumai ir priekinio sparno krašto, kuris lemia priekinio krašto valymas ... Jie taip pat kalba apie anglį nušluoti užpakalinį kraštą , bet svarbiausia - kampas (arba tiesiog c) fokusavimo linija , t.y. išilgai linijos, jungiančios sparnų profilių židinius išilgai jo tarpatramio. Sparno, kurio susiaurėjimas nulinis, židinio linija yra nulinė, sparno kraštai nėra statmeni sparno simetrijos plokštumai. Tačiau paprastai manoma, kad tai tiesus sparnas, o ne nušluotas sparnas. Jei sparno galai yra nukreipti atgal, palyginti su šaknies dalimi, tada jie sako apie teigiamą šlavimą jei į priekį – apie neigiamas ... Jei priekiniai ir galiniai sparno kraštai neturi įlinkimų, tai išilgai tarpatramio judėjimas nesikeičia. Priešingu atveju šlavimas gali pakeisti jo reikšmę ir net ženklą.

Šiuolaikiniai ikigarsinio pagrindinio lėktuvo sparnai, kurių kampas c = 35 °, skirti kreiseriniam greičiui, atitinkančiam = 0,83 ¸ 0,85, vidutinis santykinis sparnų storis % = 10 ¸ 11 %, o superkritiniai sparnai, kurių judėjimo kampas c = 28 ¸ 30° (perspektyviam orlaiviui) apie % = 11 ¸ 12 %. Storio pasiskirstymas per sparnų plotį nustatomas pagal tam tikro naudingo tūrio ir minimalaus bangos pasipriešinimo realizavimo sąlygas. Siekiant realizuoti slydimo efektą šoninėse braukiamų sparnų dalyse, naudojami profiliai, kurių maksimalaus storio taško vieta yra „labiau į priekį“, palyginti su likusia sparno dalimi.

Jei nėra toje pačioje plokštumoje, sparnas turi geometrinį posūkį (6 pav.), kuris apibūdina kampą j.

Ryžiai. 6. Galiniai ir šakniniai sparnų profiliai esant geometriniam posūkiui

Orlaivių aerodinaminių modelių tyrimai parodė, kad naudojant superkritinius aerodinaminius paviršius kartu su geometriniu posūkiu, galima užtikrinti. Šiame darbe naudojame apytikslę sparno aerodinaminių charakteristikų nustatymo metodiką, pagrįstą eksperimentiniais duomenimis. Aerodinaminių koeficientų ir sparno skaičiavimas atliekamas keliais etapais. Pradiniai skaičiavimo duomenys yra kai kurios aerodinaminės aerodinaminės charakteristikos. Šiuos duomenis visų pirma galima paimti iš profilių atlaso.

Pagal aerodinaminių koeficientų skaičiavimo rezultatus sudaroma priklausomybė ir polinė priklausomybė . Tipiška šių mažų ikigarsinių greičių priklausomybių forma parodyta atitinkamai Fig. 7 ir pav. aštuoni.

Klasikinis sparno profilis yra toks

Didžiausias storis yra maždaug 40% stygos.

Šiuo atveju vidurinė linija keičiasi maždaug taip pat.

Tokie profiliai buvo vadinami superkritiniais (superkritiniais). Jie greitai išsivystė į 2-osios kartos superkritinius profilius – priekinė dalis artėjo prie simetriškos, o sumažinimas padidėjo.

Vidurinės profilio dalies perkėlimas žemyn padidintų greitį.

bet tolimesnis vystymas sustojo šia kryptimi – dėl dar stipresnio įpjovimo galinė briauna tapo per plona stiprumo atžvilgiu. Kitas 2-osios kartos superkritinio sparno trūkumas buvo nardymo momentas, kurį turėjo atremti horizontalios uodegos apkrova.

Nusprendėme: kadangi negalima apkarpyti gale, reikia apkarpyti priekyje.

Jie rašo apie rezultatą:

"Kaip galite įsivaizduoti, ši užduotis buvo išspręsta puikiai. Ir sprendimas buvo toks pat genialus, kaip ir paprastas – priekinėje apatinėje sparno dalyje apkarpėme, o gale sumažinome. Superkritinio profilio pranašumai.

Dabar inžinieriai turi tiesioginę galimybę padidinti skrydžio greitį daugiau nei 10% nedidinant variklio galios arba padidinti sparno stiprumą nedidinant jo masės.