Proprietățile profilului aripii în formă de S. Profilul aripii avionului: tipuri, caracteristici tehnice și aerodinamice, metodă de calcul și portanță maximă. Forța aerodinamică totală și proiecțiile acesteia

Vă aduc în atenție un articol din ciclul materialelor pentru a ajuta designerii amatori ai ALS. Consultant științific - Profesor al Departamentului de Inginerie Aeronautică a Institutului de Aviație din Moscova, Doctor în Științe Tehnice, laureat al Premiului de Stat A.A. Badyagin. Articolul a fost publicat în revista „Wings of the Motherland” # 2 pentru 1987.

De ce, vă întrebați, avem nevoie de un articol despre un profil pentru aeronave ultrauşoare? Răspund - gândurile exprimate în acest articol sunt direct aplicabile în modelarea aeronavelor - vitezele sunt comparabile și, în consecință, abordarea proiectării.

Cel mai bun profil

Designul avionului începe de obicei cu selectarea profilului aripii. După ce a stat o săptămână sau două peste directoare și atlase, fără să le înțeleagă pe deplin, la sfatul unui prieten, îl alege pe cel mai potrivit și construiește un avion care zboară bine. Profilul selectat este declarat cel mai bun. Un alt amator alege un cu totul alt profil în același mod și aeronava lui zboară bine. La a treia, avionul abia decola de la sol, iar la început profilul aripii aparent cel mai avantajos este considerat ca nu mai este potrivit.

Evident, nu totul depinde de configurația profilului. Să încercăm să ne dăm seama. Să comparăm două aripi cu profiluri complet diferite, de exemplu, cu Yak-55 simetric și Clark YH - Yak-50 asimetric. Să definim câteva condiții pentru comparație. În primul rând: aripile cu profile diferite trebuie să aibă un raport de aspect (l).

l = I2 / S,
unde I este intervalul, S este aria.

În al doilea rând: deoarece unghiul de sustentație zero la suprafața aerodinamică simetrică este egal cu 00, îi vom deplasa polara (vezi Fig. 1) la stânga, ceea ce va corespunde fizic instalării aripii pe un avion cu un unghi pozitiv de vrajă. .

Acum, privind graficul, se poate trage cu ușurință o concluzie importantă: în domeniul unghiurilor de zbor de atac, caracteristicile aripii sunt practic independente de forma profilului. Desigur, vorbim despre profiluri aerodinamice aerodinamice care nu au zone de separare intensă a fluxului în intervalul unghiurilor de atac de zbor. Caracteristicile aripii pot fi însă influențate semnificativ prin creșterea raportului de aspect. Pentru comparație, graficul 1 prezintă polarii aripii cu aceleași profiluri, dar cu un raport de aspect de 10. După cum puteți vedea, acestea au mers mult mai abrupte sau, după cum se spune, derivata CU față de a a devenit mai mare (CU este aripa coeficient de portanță, a este unghiul de atac). Aceasta înseamnă că, cu o creștere a alungirii la aceleași unghiuri de atac cu practic aceiași coeficienți de rezistență Cx, se pot obține proprietăți mai mari ale lagărului.

Acum să vorbim despre ce depinde de forma profilului.

În primul rând, profilele au coeficient de ridicare maxim diferit CU max. Deci, pentru aripile simetrice, coeficientul de portanță al aripii este de 1,2 - 1,4, cele obișnuite asimetrice cu o suprafață inferioară convexă pot avea - până la 1,8, cu o concavitate puternică a suprafeței inferioare, uneori ajunge la 2. Cu toate acestea, trebuie de reținut că profilele cu un CU max foarte mare au de obicei Cx și mz - coeficient de moment longitudinal ridicat. Pentru a echilibra o aeronavă cu un astfel de profil, unitatea de coadă trebuie să dezvolte multă forță. Ca urmare, rezistența sa aerodinamică crește, iar câștigul general obținut datorită profilului de rulment ridicat este redus semnificativ.

CU max afectează în mod semnificativ doar viteza minimă a aeronavei - calare. Determină în mare măsură simplitatea tehnicii de pilotare a mașinii. Cu toate acestea, influența CU max asupra vitezei de blocare se manifestă vizibil la sarcini specifice mari pe aripa G/S (G este greutatea aeronavei). În același timp, sub sarcini tipice pentru aeronavele amatoare, adică 30 - 40 kg / m2, un CU max mare nu este semnificativ. Deci, creșterea sa de la 1,2 la 1,6 pe o aeronavă amatoare poate reduce viteza de blocare cu cel mult 10 km/h.

În al doilea rând, forma profilului afectează semnificativ comportamentul aeronavei la unghiuri mari de atac, adică la viteze mici în timpul apropierii de aterizare, în cazul „tragerii accidentale a mânerului spre sine”. În același timp, pentru profilele subțiri cu un deget relativ ascuțit, este caracteristică o blocare ascuțită a fluxului, care este însoțită de o pierdere rapidă a portanței și o blocare ascuțită a aeronavei într-o rotire sau pe nas. Cele mai groase cu un deget tocit se caracterizează printr-o „rupere moale” cu o scădere lentă a ridicării. În același timp, pilotul are întotdeauna timp să înțeleagă că se află într-un mod periculos și să aducă mașina la unghiuri de atac mai mici, dând mânerul departe de el. O stație ascuțită este deosebit de periculoasă dacă aripa are un plan conic și un profil mai subțire la capătul aripii. În acest caz, blocarea fluxului are loc asimetric, aeronava cade brusc pe aripă și se învârte. Este acest caracter care apare în aeronavele Yak-50 și Yak-52, care au un profil foarte subțire la capătul unei aripi puternic conice (9% la capăt și 14,5% la rădăcină) cu un deget foarte ascuțit - Clark YH. Aici se relevă o proprietate importantă a profilelor: cele mai subțiri au un Cy max mai mic și unghiuri critice de atac mai mici, adică unghiurile la care curgerea se blochează.

Aripile cu o grosime relativă constantă a profilului de-a lungul travei au caracteristici de calare mult mai bune. De exemplu, Yak-55, cu o aripă moderat îngustată, cu un profil constant de 18% de-a lungul deschiderii, cu un vârf tocit, atunci când atinge unghiuri mari de atac, coboară lin nasul și intră într-o scufundare, deoarece blocarea fluxului are loc la rădăcina aripii, care nu creează momente de călcâială. Pentru a obține o rădăcină, este mai bine dacă aripa nu are deloc conicitate. Aceste aripi sunt instalate pe majoritatea aeronavelor de pregătire inițială. O blocare timpurie a rădăcinii poate fi cauzată și de instalarea unui preaplin pe aripă, prezentată în Fig. 2. În acest caz, profilul rădăcinii primește o grosime relativă mai mică și „forma portantă mai puțin”. Instalarea unui astfel de aflux pe Yak-50 experimental a schimbat odată în mod semnificativ natura standului avionului: când a ajuns la unghiuri mari de atac, acesta nu a mai căzut pe aripă, ci și-a coborât nasul și a intrat într-o scufundare.

Al treilea parametru, care depinde în esență de forma profilului, este coeficientul de rezistență Cx. Totuși, așa cum arată practica construcției aeronavelor amatoare, reducerea acesteia pe o aeronavă amatoare cu o sarcină specifică de 30-40 kg/m2, având o viteză maximă de 200-250 km/h, practic nu afectează caracteristicile zborului. În acest interval de viteză, datele de zbor nu sunt practic afectate de trenul de aterizare neretractabil, barele, bretele etc. Chiar și calitatea aerodinamică a unui planor depinde în primul rând de alungirea aripilor. Și numai la nivelul calității aerodinamice de 20-25 și l mai mult de 15 datorită selecției profilului, calitatea poate fi crescută cu 30-40%. În timp ce pe un avion de amatori cu o calitate de 10-12, datorită celui mai reușit profil, calitatea poate fi crescută cu cel mult 5-10%. Este mult mai ușor de realizat o astfel de creștere, dacă este necesar, prin selectarea geometriei aripii în plan. Rețineți încă o caracteristică: în gama de viteze a aeronavelor amatoare, o creștere a grosimii relative a profilului aerodinamic până la 18-20% nu are practic niciun efect asupra rezistenței aerodinamice a aripii, în același timp, coeficientul de portanță. a aripii crește considerabil.

După cum știți, o creștere semnificativă a caracteristicilor lagărelor aripilor poate fi obținută prin utilizarea flapelor. De remarcat o caracteristică a aripilor cu flaps: atunci când este deviată, CU max depinde puțin de ce CU max a avut profilul inițial și este determinată, în practică, doar de tipul de flap folosit. Cel mai simplu, cel mai utilizat pe scară largă pe aeronavele străine cu motor ușor și caracteristicile sale sunt prezentate în Fig. 3.

Aceleași flaps sunt folosite și pe aeronava amatorului nostru P. Almurzin. Clapele cu fante, cu fante duble și suspendate sunt mai eficiente. În fig. 4 prezintă cele mai simple dintre ele și, prin urmare, sunt folosite mai des.

CU max cu clapetă cu o singură fante poate ajunge la 2,3-2,4 și cu clapetă cu două fante - 2,6 - 2,7. În multe manuale de aerodinamică sunt date metode de construcție geometrică a formei slotului. Dar practica arată că decalajul calculat teoretic mai trebuie să fie reglat și reglat fin în tunelul de vânt, în funcție de geometria specifică a profilului, forma aripii etc. În acest caz, slotul fie funcționează, îmbunătățind caracteristicile clapei, fie nu funcționează deloc, iar probabilitatea ca, teoretic, fără suflare, să fie posibilă calcularea și selectarea singurei forme posibile a slotului este extrem de mică. Chiar și aerodinamica profesională, și cu atât mai mult amatorii, rareori reușesc să facă asta. Prin urmare, în majoritatea cazurilor la aeronavele de amatori, fantele de pe flaps și eleroni, chiar dacă sunt, nu au niciun efect, iar o clapetă complexă cu fante funcționează ca cea mai simplă. Desigur, le puteți încerca pe dispozitive de amatori, dar mai întâi ar trebui să vă gândiți bine, cântărind toate argumentele pro și contra.

Și încă câteva sfaturi practice, care poate fi util în construcția de aeronave de amatori. Este de dorit să se mențină foarte precis profilul aripii de la nas până la punctul de grosime maximă. Este bine dacă această parte a aripii are o piele tare. Secțiunea de coadă poate fi acoperită cu o pânză și, pentru a simplifica tehnologia, chiar se poate îndrepta „sub riglă”, așa cum se arată în Fig. 5. Secțiunea curbată a cozii a aripii, cu o acoperire de in, căderea între coaste nu are mai mult sens. Marginea de fugă a aripii nu trebuie să fie redusă la un „cuțit” ascuțit. Poate avea o grosime de 10-15 mm, dar nu mai mult de 1,5% din coarda (vezi Fig. 5). Acest lucru nu afectează deloc caracteristicile aerodinamice ale aripii, dar eficiența eleronanelor crește oarecum și simplifică tehnologia și designul.

Un element important al profilului este forma degetului eleronului. Cele mai comune opțiuni sunt prezentate în Figura 6.

Profilul format de „parabola 100” este folosit pe eleronoane și cârme care au compensare aerodinamică axială atunci când nasul intră în flux, de exemplu, pe Yak-55. O astfel de formă „toncită” a nasului cu o valoare foarte mare a compensării aerodinamice axiale (20% și mai mult) duce la o creștere neliniară a eforturilor pe stick-ul de comandă atunci când eleroanele sau cârmele sunt deviate. Cele mai bune la acest capitol sunt șosetele „ascuțite”, ca la Su-26.

Profilele aripilor simetrice sunt folosite pentru empenaj. Cârmele, ca eleroanele, pot fi formate din arcuri drepte cu o margine de fugă tocită. Coada cu un profil plat subțire, ca la aeronavele de acrobație americană „Pitts”, „Laser” și altele, are o eficiență suficientă (vezi Fig. 7).

Rigiditatea și rezistența penajului este asigurată de bretele, se dovedește a fi foarte ușor și simplu din punct de vedere structural. Grosimea relativă a profilului este mai mică de 5%. Cu o asemenea grosime, caracteristicile penajului nu depind deloc de forma profilului.

Iată datele despre profilele cele mai potrivite pentru aparatele zburătoare amatoare. Desigur, sunt posibile și alte opțiuni, dar rețineți că cele mai bune proprietăți în domeniul de viteză al aeronavelor de amatori sunt 15-18% cu un deget tocit și cu o grosime relativă maximă situată în 25% din coardă.

Profilurile recomandate au următoarele caracteristici: P-II și P-III au fost dezvoltate la TsAGI. Au proprietăți portante ridicate și caracteristici bune la unghiuri înalte de atac. Au fost utilizate pe scară largă în anii 30-40 și sunt încă folosite astăzi.

NACA-23015 - ultimele două cifre indică grosimea relativă în procente, prima este numărul lotului. Profilul are un Cy max suficient de mare la Cx scăzut, un coeficient de moment longitudinal scăzut Mz, ceea ce determină pierderi mici de echilibrare. Modelul de blocare pentru aeronavele cu acest profil aerodinamic este „moale”. NACA - 230 cu o grosime relativă de 12 - 18% este utilizat pe majoritatea motoarelor ușoare, inclusiv pe aeronavele amatoare din SUA.

NACA - 2418 - pentru viteze mai mici de 200 - 250 km / h este considerat mai profitabil decât NACA - 230. Este folosit pe multe avioane, inclusiv pe Zlins cehoslovaci.

GAW este un profil aerocritic proiectat de aerodinamistul american Whitcomb pentru avioane ușoare. Rentabil la viteze de peste 300 km/h. Degetul „ascuțit” predetermina o rupere ascuțită la unghiuri mari de atac, marginea de fugă „îndoită” în jos contribuie la creșterea Su max.

„Kri-Kri” - profil de planor laminat, dezvoltat de aerodinamistul vest-german Wortman și ușor modificat de designerul lui Colomban francez „Kri-Kri”. Grosimea relativă a profilului este de 21,7%, datorită căruia se obțin caracteristici ridicate de rulment. La fel ca GAW-1, acest profil necesită o precizie teoretică foarte mare a conturului și Calitate superioară finisaje suprafeței aripilor. Dam coordonatele profilului in mm, recalculate de proiectant la coarda aripii aeronavei Kri-Kri, egala cu 480 mm.

P-52 este un profil modern dezvoltat la TsAGI pentru aeronave cu motoare ușoare. Are un deget tocit și o coadă dreaptă.

Yak-55 este un profil simetric pentru aeronave sportive acrobatice. Pe aripă, grosimea relativă este de 12-18%, pe penaj - 15%. Modelul de blocare al aeronavei este foarte „moale” și neted.

V-16 - Profil simetric francez, are un Su max ridicat, folosit pe avioanele sportive KAP-21, "Extra-230" și altele.

Su-26 - 18%, Su-26 - 12% - profile speciale pentru aeronave sportive și acrobatice. Su-26-18% este folosit în rădăcina aripii Su-26, Su-26 - 12% - în vârful aripii și pe coadă. Profilul are un vârf „ascuțit”, care reduce oarecum proprietățile rulmentului, dar vă permite să obțineți o reacție foarte sensibilă a mașinii la devierea cârmelor. Deși un astfel de avion este dificil de zburat pentru începători, sportivii cu experiență dobândesc capacitatea de a executa figuri care sunt inaccesibile aeronavelor cu un răspuns întârziat „moale” la mișcarea mânerului din cauza vârfului tocit al profilului. Defalcarea unei aeronave cu profil de tip Su-26 are loc rapid și brusc, ceea ce este necesar atunci când se efectuează figuri moderne cu tirbușon. A doua caracteristică este „compresia” în secțiunea de coadă, care crește eficiența eleronanelor.

Aripa lui Su-26 are eleronoane mari care ocupă aproape toată marginea de fugă. Dacă „doborâm” neutrul eleronanelor (ambele deodată) în jos cu 10 °, Su max va crește cu aproximativ 0,2, apropiindu-se de Su max al unui profil asimetric bun. În același timp, Cx practic nu crește, iar calitatea aerodinamică nu scade, același lucru se observă și pe alte profiluri aerodinamice simetrice. Aceasta este baza pentru utilizarea eleronanelor, conectate cinematic cu liftul, care îndeplinesc funcțiile atât ale eleronanelor, cât și ale flapurilor în același timp, precum flapsurile pe un model de linie.

Una dintre etapele importante în construcția unui model de aeronavă este calculul și proiectarea aripilor. Pentru a proiecta corect o aripă, trebuie luate în considerare mai multe puncte: alegeți profilele corecte de rădăcină și de capăt, alegeți-le corect în funcție de încărcările pe care le asigură și, de asemenea, proiectați corect profilurile intermediare.

De unde începe proiectarea aripilor?

La începutul construcției, a fost realizată o schiță preliminară la dimensiunea normală a aeronavei pe hârtie de calc. În această etapă, m-am hotărât asupra dimensiunii modelului și anvergura aripilor.

Determinarea domeniului de aplicare

Odată ce anvergura preliminară a fost aprobată, era timpul să se determine greutatea. Această parte a calculului a fost de o importanță deosebită. Planul inițial includea o anvergură de 115 cm, totuși, calculul preliminar indica că sarcina pe aripi ar fi prea mare. Așa că am redus modelul la o lungime de 147 cm, excluzând vârfurile aripilor. Acest design s-a dovedit a fi mai potrivit din punct de vedere tehnic. După calcul, îmi rămâne să fac un tabel de greutăți cu valorile greutăților. Am adăugat, de asemenea, valorile medii ale greutății pielii la tabelul meu, de exemplu, greutatea pielii de balsa a aeronavei a fost determinată de mine ca produs al aripii cu doi (pentru partea de jos și de sus a aripii ) cu greutatea unui metru pătrat de balsă. Același lucru s-a făcut și pentru coadă și elevatoare. Greutatea fuzelajului a fost obținută prin înmulțirea zonei laterale și a vârfului fuzelajului cu două și cu densitatea unui metru pătrat de balsa.

Ca urmare, am primit următoarele date:

• Tei, 24 oz per inch cub
• Balsa 1/32'', 42 oz per inch pătrat
• Balsa 1/16'' 85 oz pe inch pătrat

Durabilitate

După determinarea greutății, s-au calculat parametrii de stabilitate pentru a se asigura că aeronava va fi stabilă și că toate piesele vor avea dimensiuni adecvate.

Pentru un zbor stabil, a fost necesar să se asigure câteva condiții:

1. Primul criteriu este valoarea medie a coardei aerodinamice (MAX). Poate fi găsit geometric adăugând coarda finală la coarda rădăcinii pe ambele părți și coarda rădăcinii la coarda finală pe ambele părți, apoi conectați puncte extremeîmpreună. În punctul de intersecție va fi situat centrul MAR.
2. Focalizarea aerodinamică a aripii este de 0,25 din valoarea MAR.
3. Acest centru trebuie găsit atât pentru aripi, cât și pentru lifturi.
4. În continuare, se determină punctul neutru al aeronavei: arată centrul de greutate al aeronavei și se calculează, de asemenea, împreună cu centrul de presiune (centrul de sustentație).
5. În continuare, este definită o limită statică. Acest criteriu evaluează stabilitatea unei aeronave: cu cât este mai mare, cu atât este mai mare stabilitatea. Cu toate acestea, cu cât aeronava este mai stabilă, cu atât este mai manevrabilă și mai puțin controlabilă. Pe de altă parte, nu poți zbura într-un avion care este prea instabil. Valoarea medie a acestui parametru este de la 5 la 15%
6. Se calculează și proporțiile penajului. Acești coeficienți sunt utilizați pentru a compara eficiența aerodinamică a ascensorului prin raportul dintre dimensiuni și distanța față de aripă.
7. Raportul vertical de coadă este de obicei între 0,35 și 0,8
8. Raportul de coadă orizontal este de obicei între 0,02 și 0,05

Alegerea profilului aerodinamic potrivit

Selectarea profilului corect determină comportamentul corect al avionului în aer. Mai jos este un link către un instrument simplu și accesibil pentru verificarea profilurilor aerodinamice. Ca bază pentru alegerea profilurilor aerodinamice, am ales conceptul că lungimea coardei la vârful aripii este jumătate din lungimea coardei la rădăcină. Cea mai bună soluție pe care am găsit-o pentru a evita blocarea aripii a fost să conicesc aripa brusc la vârf, fără a putea menține controlul aeronavei până când aceasta a ajuns la o viteză suficientă. Am reușit acest lucru prin întoarcerea aripii în jos la vârf și printr-o selecție atentă a profilelor rădăcinii și capetelor.

La rădăcină, am ales profilul aerodin S8036 cu o grosime a aripii de 16% din lungimea coardei. Această grosime a făcut posibilă așezarea unui spat de rezistență suficientă, precum și a unui tren de aterizare retractabil în interiorul aripii. Pentru partea de capăt s-a ales profilul - S8037, care are și o grosime de 16% din grosimea coardei. O astfel de aripă se va bloca la un coeficient de portanță ridicat, precum și la un unghi de atac mai mare decât S8036 cu același număr Reynolds (acest termen este folosit pentru a compara profile de diferite dimensiuni: cu cât numărul Reynolds este mai mare, cu atât coarda este mai mare. ). Aceasta înseamnă că, cu același număr Reynolds la rădăcina aripii, blocarea va avea loc mai repede decât la vârf, dar controlul asupra controlului va rămâne. Cu toate acestea, chiar dacă lungimea coardei rădăcinii este de două ori lungimea coardei finale, are un număr Reynolds de două ori, iar o creștere a numărului va întârzia blocarea. De aceea am întors vârful aripii în jos, astfel încât să intre doar după rădăcină.

Resursa Airfoil: airfoiltools.com

Teoria despre bazele proiectării aripilor

Structura aripii trebuie să asigure o portanță suficientă pentru greutatea aeronavei și solicitările suplimentare asociate manevrelor. Acest lucru se realizează în principal prin utilizarea unui spate central, care are două curele, una superioară și una inferioară, un cadru și o piele subțire. În ciuda faptului că cadrul aripii este subțire, acesta oferă aripilor o rezistență suficientă la încovoiere. De asemenea, designul include adesea elemente laterale suplimentare pentru a reduce rezistența la rezistență în partea din față a marginii de fugă. Sunt capabili să suporte atât sarcinile de încovoiere, cât și creșterea rigidității la torsiune. În cele din urmă, marginea anterioară poate fi împinsă înapoi în spatele barei pentru a forma un cadru transversal închis, numit în formă de D, și servește la absorbția sarcinilor de torsiune. Figura prezintă cele mai comune profiluri.

1. Aripa superioară are o grindă în I cu cadrul în centru și o margine anterioară cu o piele numită D-tube. Tubul D permite o rigiditate crescută la torsiune și poate fi adăugat la orice alt design de membru lateral și poate fi, de asemenea, extins până la marginea de fugă pentru a crea o aripă complet cu pereți. Pentru această aripă, largul spate este pur și simplu un suport vertical. Există și un simplu plan de control, cu alte cuvinte, o clapă care este articulată în partea de sus. Acest design este ușor de reprodus.
2. Cea de-a doua aripă are un C-spar, care are un largul principal ranforsat, care este mai potrivit pentru a suporta sarcini frontale. Aripa este echipată cu un pivot central care reduce distanța, precum și rezistența în comparație cu pivotul superior.
3. Cel de-al treilea profil are un spar sub forma unei țevi, acestea sunt de obicei realizate din tuburi de plastic, sunt convenabile de realizat, dar dacă tuburile sunt indirecte sau răsucite, atunci răsucirea aripii poate deveni o problemă. O parte a problemei poate fi rezolvată prin utilizarea unui tub suplimentar în formă de D. În plus, baronul este realizat dintr-un profil în formă de C, ceea ce crește semnificativ rigiditatea aripii. Balamaua este un profil rotunjit cu un punct de pivotare în centrul muchiei anterioare rotunjite pentru a reduce decalajul butonierei și pentru marginile drepte.
4. Cel de-al patrulea profil are un spate complet cu un cadru atât în ​​față, cât și în spate. Degajarea are aceeași caracteristică ca profilul anterior și același plan de control. Dar are carene în partea de sus și de jos pentru a ascunde golul.

Toate aceste modele de aripi sunt tipice pentru membrii laterali și pentru crearea buclelor de ancorare pentru aeronavele RC. Aceste modele, fără excepție, sunt singura modalitate de implementare tehnică a flapurilor și eleronanelor, iar diverse alte soluții pot fi adaptate acestora.

C - spar sau box spar?

Pentru aeronava mea, am optat pentru un C-spar din lemn, cu o margine puternică de atac și un largul vertical simplu. Întreaga aripă este învelită în balsa pentru rigiditate la torsiune și estetică.

Lemnul a fost ales pentru a înlocui tubul de plastic, deoarece aeronava este proiectată cu un unghi intern de 2 grade, iar conexiunea tubului de plastic din centrul aripii nu va putea rezista mult timp la sarcinile de îndoire. Profilul C al barei este, de asemenea, mai favorabil decât grinda I, deoarece toată lungimea fantei trebuie făcută în largul pentru a se potrivi în grilă. Această complexitate adăugată nu este în detrimentul unei creșteri vizibile a raportului rezistenței și greutății spate. De asemenea, spatul cutiei a fost respins deoarece adaugă multă greutate, cu toate acestea, nu este atât de greu de construit și este unul dintre cele mai bune din punct de vedere al rezistenței. Un simplu spate vertical combinat cu un caren buclat a fost alegerea designului aripii atunci când restul aripii a fost învelit și suficient de puternic, fără niciun suport suplimentar.

• Spar. Spațiul aripii este proiectat pentru a absorbi sarcina de încovoiere de la ridicarea aripii. Nu este conceput pentru a absorbi forța de răsucire creată de forțele aerodinamice ale aripii, dar sarcina este plasată pe pielea aripii. Această distribuție a sarcinii este potrivită pentru încărcare ușoară și foarte eficientă, deoarece fiecare parte își ia locul.
• Rafturile aripioare sunt realizate din tei turnat cu dimensiunile ¼ x ½ x 24 ’’. Teiul a fost ales ca material pentru că se descurcă bine și are o rezistență bună pentru greutatea sa. În plus, ușurința achiziționării blocurilor de dimensiunea potrivită în magazinele specializate este captivantă, întrucât nu aveam la îndemână o mașină de prelucrat lemnul pentru tăierea plăcilor.
• Cadrul aripii este realizat dintr-o foaie de tei cu grosimea de 1/32” care se atașează de flanșele laterale în partea de sus și de jos. Un astfel de cadru este o necesitate deoarece îmbunătățește dramatic rigiditatea și rezistența aripilor, chiar și la greutate foarte mică.
• Marginea de fugă / spate este realizată din tablă de balsa de 1/16” pentru a ajuta la adăugarea rigidității la torsiune, precum și la unificarea nervurilor aripii și a atașa planurile de control în spatele nervurilor.

Design nervuri cu AutoCAD

Se pare că realizarea de coaste pentru o aripă trapezoidală poate fi o experiență inspirată. Există mai multe metode: prima metodă se bazează pe tăierea profilului aripii cu ajutorul unui șablon, mai întâi pentru partea de rădăcină și apoi pentru vârful aripii. Constă în îmbinarea ambelor profile împreună cu ajutorul șuruburilor și trasarea tuturor celorlalte de-a lungul acestora. Această metodă este deosebit de bună pentru a face aripi drepte. Principala limitare a metodei este că este potrivită numai pentru aripi cu o ușoară conicitate. Problemele apar din creșterea bruscă a unghiului dintre profilele aerodinamice cu o diferență semnificativă între coarda vârfului și coarda rădăcinii aripii. În acest caz, pot apărea dificultăți în timpul asamblarii din cauza deșeurilor mari de lemn, a colțurilor ascuțite și a marginilor nervurilor, care vor trebui îndepărtate. Așa că am folosit propria mea metodă: mi-am făcut propriile șabloane pentru fiecare coastă și apoi le-am procesat pentru a obține forma perfectă a aripilor. Sarcina s-a dovedit a fi mai dificilă decât mă așteptam, deoarece modelul părții rădăcinii era fundamental diferit de vârf, iar toate profilele dintre acestea erau o combinație a celor două anterioare, împreună cu răsucirea și întinderea. Am folosit Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition ca program de proiectare, deoarece am mâncat un câine pe el când modelam avioane RC în trecut. Proiectarea coastelor are loc în mai multe etape.

Totul începe cu importarea datelor. Cea mai rapidă modalitate de a importa un profil aerodinamic (profilurile pot fi găsite în bazele de date de profil aerodinamic UIUC) în AutoCAD pe care l-am găsit este de a crea un fișier de calcul Excel sub forma unui tabel cu coloane de coordonate ale punctelor de profil x și y. Singurul lucru care ar trebui verificat este dacă primul și ultimul punct corespund unul cu celălalt: dacă obțineți o buclă închisă. Apoi copiați înapoi fișierul primit într-un fișier txt și salvați-l. După ce ați făcut acest lucru, ar trebui să vă întoarceți și să evidențiați toate informațiile despre subiect dacă ați introdus din greșeală titluri. Apoi AutoCAD rulează spline și paste pentru a marca primul punct din schiță. Apăsăm „enter” până la sfârșitul procesului. Profilul aerodinamic este în principiu prelucrat în așa fel încât fiecare coardă să devină un element separat, ceea ce este foarte convenabil pentru schimbarea scării și geometriei.

Desenul si pozitia relativa a profilelor conform planului. Marginea anterioară și părțile laterale trebuie ajustate cu atenție la dimensiunea dorită, ținând cont de grosimea pielii. Prin urmare, în desen, elementele laterale ar trebui să fie desenate mai înguste decât sunt în realitate. Este recomandabil să faceți longoanele și marginea anterioară mai sus decât sunt în realitate, pentru a face desenul mai neted. De asemenea, canelurile de pe elementele laterale ar trebui să fie amplasate în așa fel încât partea rămasă a elementului lateral să se potrivească în nervuri, dar să rămână pătrată.

În figura sunt prezentate profilurile aerodinamice principale înainte de a fi subdivizate în cele intermediare.

Spatul și îmbinarea muchiei anterioare cu acesta sunt conectate împreună, astfel încât ulterior să poată fi excluse din construcție.

Profilele aerodinamice sunt împerecheate împreună pentru a forma forma aripii, cu spatele și marginea anterioară vizibile.

Spațiul și marginea anterioară au fost îndepărtate folosind operația de „scădere”, restul aripii este afișat.

Aripa este extinsă folosind funcțiile „solidedit” și „shell”. În plus, planurile rădăcinii aripii și vârfurile sunt selectate alternativ, îndepărtate, iar ceea ce se obține este pielea aripii. Prin urmare, partea interioară a pielii aripii este baza pentru coaste.

Funcția Plan de secțiune generează schițe ale fiecărui profil.

După aceea, sub comanda „plan de secțiune”, este selectată crearea unei secțiuni. Cu această comandă, profilurile create în toate punctele profilului pot fi afișate. Pentru a ajuta la alinierea nervurilor aripii, recomand cu tărie crearea unei linii orizontale în fiecare secțiune de la marginea de fugă a aripii până la marginea anterioară. Acest lucru va permite ca aripa să fie aliniată corespunzător dacă este construită cu torsiune, precum și să o facă drept.

Deoarece aceste șabloane sunt create de fapt având în vedere pielea aripilor, linia de profil interioară este linia corectă pentru coaste.

Acum că toate nervurile au fost marcate cu comanda „text”, acestea sunt gata de imprimat. Pe fiecare pagină cu nervuri am plasat o cutie schematică cu o platformă disponibilă pentru imprimare pe o imprimantă. Nervurile mici pot fi imprimate pe hârtie groasă, în timp ce profilele mari pot fi imprimate pe hârtie simplă, care este apoi întărită înainte de tăiere.

Set complet de piese

După proiectarea aripii, analizarea și selectarea tuturor pieselor necesare pentru fabricarea unui model de aeronavă, s-a făcut o listă cu tot ce este necesar pentru construcție.

scopul muncii

Investigați debitul din jurul profilului aripii fără a lua în considerare deschiderea acestuia, adică. aripi de anvergură infinită. Aflați cum se modifică tiparul curgerii profilului aerodinamic atunci când se schimbă unghiul de atac. Studiul ar trebui efectuat pentru trei moduri - decolare și aterizare subsonică, croazieră subsonică și zboruri supersonice. Determinați forța de susținere și de tracțiune care acționează asupra aripii. Construiește o aripă polară.

SCURT TEORIE

Profilul aripii- secţiunea aripii printr-un plan paralel cu planul de simetrie al aeronavei (secţiunea A-A). Uneori, un profil este înțeles ca o secțiune perpendiculară pe marginea anterioară sau posterior a aripii (secțiunea BB).

Coarda de profil b - un segment care leagă punctele cele mai îndepărtate ale profilului.

Anvergura aripilor l - distanta dintre planele paralele cu planul de simetrie si care ating capetele aripii.

Coarda centrală (rădăcină).b 0 - coarda în planul de simetrie.

Sfârșitul acorduluib K - acord la secțiunea finală.

Unghiul de măturare pe marginea anterioarăχ PC - unghiul dintre tangenta la linia muchiei anterioare si planul perpendicular pe coarda centrala.

După cum sa indicat în lucrările anterioare, forța aerodinamică totală este R se descompune în forță de ridicare Yși forța de rezistență X:

Forța de ridicare și forța de tracțiune sunt determinate folosind formule similare:

Unde C Yși CU NS- coeficienții de portanță și respectiv de rezistență;

ρ - densitatea aerului;

V- viteza corpului fata de aer;

S- zona eficienta a corpului.

Cercetarea nu este de obicei tratată de forțele înseși. Yși NS, și cu coeficienții lor C Yși C X .

Luați în considerare fluxul de aer în jurul unei plăci subțiri:

Dacă placa este instalată de-a lungul fluxului (unghiul de atac este zero), atunci fluxul va fi simetric. În acest caz, fluxul de aer nu este deviat de placă și de forța de ridicare Y este zero. Rezistenţă X minim, dar nu zero. Acesta va fi creat de forțele de frecare ale moleculelor de aer de pe suprafața plăcii. Forță aerodinamică completă R este minimă și coincide cu forța de rezistență X.

Să începem să deviăm placa puțin câte una. Datorită cosirii fluxului, forța de ridicare apare imediat. Y... Rezistenţă X crește ușor datorită creșterii secțiunii transversale a plăcii în raport cu debitul.

Pe măsură ce unghiul de atac crește treptat și panta curgerii crește, portanța crește. Evident, și rezistența este în creștere. Trebuie remarcat aici că la unghiuri mici de atac, portanța crește semnificativ mai repede decât rezistența la rezistență.

Pe măsură ce unghiul de atac crește, devine mai dificil ca fluxul de aer să curgă în jurul plăcii. Forța de ridicare, deși continuă să crească, este mai lentă decât înainte. Dar rezistența crește din ce în ce mai rapid, depășind treptat creșterea liftului. Ca rezultat, forța aerodinamică totală Rîncepe să se aplece pe spate.

Și apoi dintr-o dată imaginea se schimbă dramatic. Jeturile de aer nu pot curge lin în jurul suprafeței superioare a plăcii. Un vârtej puternic se formează în spatele plăcii. Ridicarea scade brusc și glisarea crește. Acest fenomen se numește STOP în aerodinamică. Aripa „smulsă” încetează să mai fie o aripă. Se oprește din zbor și începe să cadă

Să arătăm dependența coeficienților de ridicare CU Y și forțele de rezistență CU NS din unghiul de atac α pe grafice.

Să combinăm cele două grafice rezultate într-unul singur. De-a lungul abscisei, amânăm valorile coeficientului de rezistență CU NS, iar ordonata este coeficientul de portanță CU Y .

Curba rezultată se numește WING POLARA - graficul principal care caracterizează proprietățile de zbor ale aripii. Trasarea pe axele de coordonate a valorilor coeficienților de portanță C Y si rezistenta C X, acest grafic arată magnitudinea și direcția de acțiune a forței aerodinamice totale R.

Dacă presupunem că fluxul de aer se deplasează de-a lungul axei C X de la stânga la dreapta, iar centrul de presiune (punctul de aplicare al forței aerodinamice totale) se află în centrul coordonatelor, apoi pentru fiecare dintre unghiurile de atac analizate anterior, vectorul forței aerodinamice totale va merge de la originea la punctul polar corespunzător unghiului de atac dat. Trei puncte caracteristice și unghiurile corespunzătoare de atac pot fi marcate cu ușurință pe polar: critic, economic și cel mai avantajos.

Unghiul critic de atac- acesta este unghiul de atac, atunci când este depășit, are loc blocarea fluxului. în care CU Y maxim si aeronava poate fi tinuta in aer la cea mai mica viteza posibila. Acest lucru este util atunci când faceți o abordare. A se vedea punctul (3) din figuri.

Unghiul economic de atac Este unghiul de atac la care rezistența aerodinamică a aripii este minimă. Dacă setați aripa la un unghi economic de atac, atunci se va putea mișca cu viteză maximă.

Cel mai bun unghi de atac Este unghiul de atac la care raportul coeficienților de portanță și rezistență la rezistență C Y /C X maxim. În acest caz, unghiul de deviere al forței aerodinamice față de direcția de mișcare a fluxului de aer este maxim. Când aripa este setată la cel mai avantajos unghi de atac, va zbura cel mai departe.

Calitate aerodinamică a aripilor Este raportul dintre coeficienți C Y /C X la setarea aripii la cel mai avantajos unghi de atac.

Comandă de lucru

Selectarea profilului aripii:

O bibliotecă extinsă de profiluri de aviație poate fi găsită pe site-ul web al Universității din Illinois: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

Aici este o bază de aproximativ 1600 de profiluri de aripi diferite. Fiecare profil are imaginea sa (în format * .gif) și un tabel de coordonate ale părților superioare și inferioare ale profilului (în format * .dat). Baza de date este disponibilă gratuit și actualizată constant. În plus, acest site conține link-uri către alte biblioteci de profil.

Alegeți orice profil și descărcați fișierul * .dat pe computer.

Editare * fișier .dat cu coordonatele profilului:

Înainte de a importa un fișier cu coordonatele profilului în SW, acesta trebuie corectat în Microsoft Excel... Dar dacă deschideți direct acest fișier în Excel, atunci toate coordonatele vor fi într-o singură coloană.

Avem nevoie de coordonatele Xși Y profilele erau în coloane diferite.

Prin urmare, începem mai întâi Excel și apoi deschidem fișierul nostru * .dat din acesta. În lista derulantă, indicați „Toate fișierele”. În vrăjitorul de text, specificăm formatul datelor - cu caracterul separator „Spațiu”.

Acum Xși Y coordonatele fiecăruia în propria sa coloană:

Acum ștergem linia 1 cu text, linia 2 cu date străine și linia goală 3. În continuare, ne uităm prin toate coordonatele și, de asemenea, ștergem liniile goale, dacă există.

Adăugăm și o a treia coloană pentru coordonată Z... În această coloană, umpleți toate celulele cu zerouri.

Și mutam întreaga masă la stânga.

Fișierul editat * .dat ar trebui să arate cam așa:

Salvați acest fișier ca fișier text (delimitat de file).

Crearea unui profil în SW:

Creați o piesă nouă în SW.

Rulați comanda „Curba prin puncte XYZ” din fila „Elemente”.

Se va deschide o fereastră:

Faceți clic pe OK și introduceți curba profilului aripii în document.

Dacă primiți un avertisment că curba se auto-intersectează (acest lucru este posibil pentru unele profiluri), atunci trebuie să editați manual fișierul în Excel pentru a elimina auto-intersecția.

Acum această curbă trebuie convertită într-o schiță. Pentru a face acest lucru, creați o schiță pe planul frontal:

Rulați comanda „Transform Objects” din fila „Sketch” și specificați curba profilului nostru ca element pentru transformare.

Deoarece curba inițială este foarte mică (coarda profilului este de numai 1 mm!), Apoi, folosind comanda „Scale Objects” creștem profilul de o mie de ori, astfel încât valorile forțelor aerodinamice să corespundă mai mult sau mai puțin cu cele reale.

Închideți schița și utilizați comanda Extruded Boss / Base pentru a extruda schița într-un solid de 1000 mm lungime. De fapt, puteți extruda la orice lungime, totuși vom rezolva problema fluxului bidimensional.

Suflarea profilului în modulul Flow Simulation:

Este necesar să aruncați profilul rezultat în trei moduri de viteză: decolare și aterizare subsonică (50 m / s), croazieră subsonică (250 m / s) și supersonică (500 m / s) la diferite unghiuri de atac: -5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.

În acest caz, este necesar să se construiască imagini în secțiune transversală pentru fiecare caz și să se determine forța de ridicare și forța de rezistență care acționează asupra profilului.

Astfel, este necesar să efectuați calculul de 18 ori în Flow Simulation și să completați următorul tabel:

Rotirea aripii în SW se realizează cu ajutorul comenzii Mutare/Copiere corpuri.

Parametri comuni ale proiectului sunt următoarele: tipul problemei (externă fără a ține cont de cavitățile închise), tipul de fluid (aer, flux laminar și turbulent, numere Mach mari pentru modul supersonic), viteza în direcția axei NS V NS= 50, 250 și 500 m/s. Lăsați restul parametrilor în mod implicit.

În proprietățile domeniului de calcul, specificați tipul problemei - Modelare 2D.

Indicăm scopul calculului- superficial, punem note pentru viteze medii Xși Y, precum și pentru forțele pe Xși Y.

În concluzie, sunt construite 6 grafice - dependența liftului Yși forțele de rezistență X din unghiul de atac α precum și 3 polari aripi.

Întrebări de control

Ce este un profil de aripă?

Care este unghiul de atac?

Ce este Wingspan?

Cum este un flux în jurul unei aripi cu o deschidere finită diferit de un flux în jurul unei aripi cu o deschidere infinită?

Ce este un acord de aripă?

Care sunt acordurile aripilor?

Cum se determină forța de ridicare și de tracțiune (formule)?

Cum arată graficele de dependență C Yși C X din unghiul de atac α ?

Ce este aripa polară?

Care sunt punctele caracteristice de pe polar?

Care este calitatea aerodinamică a unei aripi?

Forța aerodinamică totală și proiecțiile acesteia

Atunci când se calculează performanța principală de zbor a unei aeronave, precum și stabilitatea și controlabilitatea acesteia, este necesar să se cunoască forțele și momentele care acționează asupra aeronavei.

Forțele aerodinamice care acționează pe suprafața aeronavei (presiune și frecare) pot fi reduse la vectorul principal al forțelor aerodinamice aplicate în centrul presiunii (Fig. 1) și o pereche de forțe, al căror moment este egal cu cel principal. moment al forțelor aerodinamice în raport cu centrul de masă al aeronavei.

Orez. 1. Forța aerodinamică totală și proiecțiile acesteia în cazul bidimensional (plan).

Forța aerodinamică este stabilită de obicei prin proiecții pe axele sistemului de coordonate ale vitezei (GOST 20058-80). În acest caz, proiecția pe axă , luat cu semnul opus se numeste forța de tragere , proiecția pe axă - ridicare aerodinamică , proiectie pe axa - forță laterală aerodinamică . Aceste forțe pot fi exprimate în termeni de coeficienți de rezistență adimensionali , ridicare și forță laterală , respectiv:

; ; ,

unde este înălțimea vitezei, N / m 2; - viteza aerului, m/s; r este densitatea masei aerului, kg / m 3; S - suprafata aripii aeronavei, m 2. Principalele caracteristici aerodinamice includ și calitatea aerodinamică.

.

Caracteristicile aerodinamice ale aripii, depind de parametrii geometrici ai profilului aerodinamic și aripii, orientarea aripii în flux (unghiul de atac a și alunecarea b), parametrii de similitudine (numerele Reynolds Re și Mach), altitudinea de zbor H, precum și din alți parametri . Numerele Mach și Reynolds sunt adimensionale și sunt determinate de expresii

Unde A Este viteza sunetului, n este coeficientul cinematic al vâscozității aerului în m 2 / s, este dimensiunea caracteristică (de regulă, se presupune, unde este coarda aerodinamică medie a aripii). Pentru a determina caracteristicile aerodinamice ale un avion, se folosesc uneori metode mai simple, aproximative. Aeronava este considerată ca un set de piese separate: aripă, fuzelaj, empenaj, nacelele motorului etc. Sunt determinate forțele și momentele care acționează asupra fiecărei părți individuale. În acest caz, sunt utilizate rezultatele cunoscute ale studiilor analitice, numerice și experimentale. Forțele și momentele care acționează asupra planului se găsesc ca suma forțelor și momentelor corespunzătoare care acționează asupra fiecărei părți a acestuia, ținând cont de influența lor reciprocă.

Conform tehnicii propuse, calculul caracteristicilor aerodinamice ale aripii se realizeaza daca sunt specificate unele caracteristici geometrice si aerodinamice ale profilului aripii.

Selectarea profilului aripii

Principalele caracteristici geometrice ale profilului sunt stabilite de următorii parametri. Coarda unui profil este un segment de linie dreaptă conectat la cele două puncte cele mai îndepărtate ale profilului. Coarda împarte profilul în două părți: superior și inferior. Cel mai mare segment perpendicular pe coardă, închis între contururile superioare și inferioare ale profilului, se numește grosimea profilului c (fig. 2). Linia care leagă punctele medii ale segmentelor perpendiculare pe coardă și închisă între contururile superioare și inferioare ale profilului se numește linia de mijloc ... Cel mai mare segment perpendicular pe coardă, cuprins între coardă și linia mediană a profilului, se numește curbura profilului f ... Dacă, atunci profilul este apelat simetric .

Orez. 2. Profilul aripii

b- coarda profilului; c- grosimea profilului; f- curbura profilului; - coordonata grosimii maxime; - coordonata de curbură maximă

Grosime c iar curbura profilului f, precum și coordonatele și, de regulă, măsurate în unități relative, sau în procente , , , .

Alegerea profilului aripii este asociată cu satisfacerea diferitelor cerințe pentru aeronavă (asigurarea intervalului de zbor necesar, eficiența ridicată a combustibilului, viteza de croazieră, asigurarea condițiilor de decolare și aterizare în siguranță etc.). Deci, pentru aeronavele ușoare cu mecanizare simplificată a aripii, trebuie acordată o atenție deosebită asigurării valorii maxime a coeficientului de portanță, în special în timpul decolării și aterizării. De regulă, astfel de aeronave au o aripă cu o valoare mare a grosimii relative a profilului aerodinamic% = 12 ¸ 15%.

Pentru aeronavele cu rază lungă de acțiune cu o viteză de zbor subsonică ridicată, în care se realizează o creștere a modurilor de decolare și aterizare datorită mecanizării aripii, se pune accent pe obținerea unor performanțe mai bune în modul de croazieră, în special pe furnizarea de moduri.

Pentru aeronavele cu viteză redusă, alegerea profilurilor se face dintr-o serie de profile standard (convenționale) NACA sau TsAGI, care, dacă este necesar, pot fi modificate în etapa de proiectare a aeronavei.

Astfel, profilele NACA cu denumiri din patru cifre pot fi utilizate pe aeronavele ușoare de antrenament, și anume, pentru secțiunile de aripi și de coadă. De exemplu, profilele NACA2412 (grosimea relativă% = 12%, coordonatele grosimii maxime% = 30%, curbura relativă% = 2%, coordonatele curburii maxime% = 40%) și NACA4412 (% = 12%,% = 30% ,% = 4%,% = 40%) au o valoare destul de mare și caracteristici de blocare netede în zona unghiului critic de atac.

Profilele NACA din 5 cifre (seria 230) au cea mai mare putere dintre toate seriile standard, dar performanța lor de rupere este mai puțin favorabilă.

Profilele NACA cu o denumire de șase cifre ("laminare") au o rezistență de profil scăzută într-un interval restrâns de valori ale coeficientului. Aceste profile sunt foarte sensibile la rugozitatea suprafeței, murdărie, depuneri.

Profilurile clasice (convenționale) utilizate la avioanele cu viteze subsonice scăzute se disting prin perturbări locale (descărcări) destul de mari pe suprafața superioară și, în consecință, valori mici ale numărului Mach critic. Numărul critic Mach este un parametru important care determină rezistența aeronavei (pentru>, pe suprafața aeronavei apar regiuni de curenți supersonici locali și rezistența suplimentară a valului).

O căutare activă a modalităților de creștere a vitezei de croazieră a zborului (fără a crește rezistența aeronavei) a condus la necesitatea de a găsi modalități de creștere în continuare în comparație cu profilele de viteză clasice. Acest mod de creștere este reducerea curburii suprafeței superioare, ceea ce duce la o scădere a perturbațiilor pe o parte semnificativă a suprafeței superioare. Cu o curbură mică a suprafeței superioare a profilului aerocritic, fracția de suspensie generată de aceasta scade. Pentru a compensa acest fenomen, secțiunea de coadă a profilului aerodinamic este tăiată prin îndoirea lină în jos (efect de „clapă”). În acest sens, linia de mijloc a profilelor supercritice are o caracteristică S - vedere figurativă, cu o rabatare în jos a secțiunii cozii. Pentru profilurile aerocritice, de regulă, există o curbură negativă în nasul profilului aerodinamic. În special, la show-ul aerian MAKS 2007, în expoziția JSC Tupolev, a fost prezentat un model al aeronavei TU-204-100SM cu o aripă trunchiată, ceea ce face posibil să ne facem o idee despre caracteristicile geometrice ale aripii. secțiune rădăcină. Fotografia de mai jos (Fig. 3.) arată prezența profilului „abdomen” și a unei părți superioare destul de plată, tipică profilurilor supercritice. Profilurile supercritice, în comparație cu profilele convenționale de viteză, pot crește cu aproximativ = 0,05 ¸ 0,12 sau pot crește grosimea cu% = 2,5 ¸ 5%. Utilizarea profilelor îngroșate permite creșterea raportului de aspect al aripii cu = 2,5 ¸ 3 sau scăderea unghiului de baleiaj față de aripă cu aproximativ = 5 ¸ 10 ° în timpul stocării valorii .

Orez. 3. Profilul aripii aeronavei Tu-204-100SM

Utilizarea profilurilor supercritice în aranjarea aripilor înclinate este una dintre principalele direcții de îmbunătățire a aerodinamicii transportului modern și aeronave de pasageri.

Trebuie remarcat faptul că, cu avantajul incontestabil al profilelor aerocritice, în comparație cu cele obișnuite, unele dintre dezavantajele acestora sunt o creștere a valorii coeficientului de cuplu de scufundare și o secțiune subțire de coadă a profilului aerodinamic.

Caracteristicile geometrice și aerodinamice de bază ale unei aripi cu deschidere finită

În ultimii 30 ¸ 40 de ani, principalul tip de aripă pentru aeronavele subsonice de lungă durată a fost o aripă înclinată (c = 30 ¸ 35 °) cu un raport de aspect, realizată cu o îngustare h. = 3 ¸ 4. Avioanele de pasageri promițătoare prezentate la salonul aerian MAKS - 20072 (Tu - 334, Sukhoy Superjet 100) au avut un raport de aspect. Progresul în creșterea raportului de aspect al aripii a fost realizat în principal prin utilizarea materialelor compozite în structura aripii.

Orez. 4. Aripă cu un singur panou

Secțiunea aripii în planul de simetrie se numește profil rădăcină , iar acordul său este rădăcină ; la capetele aripii, respectiv, profilul final și coarda terminală ... Se numește distanța de la un profil de capăt la altul anvergura aripilor ... Coarda profilului aripii poate varia de-a lungul deschiderii sale. Se numește raportul dintre rădăcina și coarda finală îngustarea aripii h. Relația se numește prelungirea aripilor ... Aici S este aria de proiecție a aripii pe planul perpendicular pe planul de simetrie al aripii și care conține coarda rădăcinii. Dacă, în timpul zborului, capetele sunt deviate față de secțiunea rădăcină, se vorbește despre ele măturarea aripilor ... În fig. 4 prezintă unghiul dintre perpendiculara pe planul de simetrie și marginea anterioară a aripii, ceea ce determină mătura la marginea anterioară ... Se vorbește și despre cărbune măturați marginea de fugă dar cel mai important unghiul (sau doar c) linia de focalizare , adică de-a lungul unei linii care leagă focarele profilelor aripilor de-a lungul anvergurei sale. La măturarea zero de-a lungul liniei focale pentru o aripă cu îngustare diferită de zero, marginile aripii nu sunt perpendiculare pe planul de simetrie al aripii. Cu toate acestea, este în general considerată a fi o aripă dreaptă, mai degrabă decât o aripă înclinată. Dacă capetele aripii sunt deviate înapoi în raport cu secțiunea rădăcină, atunci spun ei despre măturarea pozitivă dacă înainte - despre negativ ... În cazul în care marginile de sus și de jos ale aripii nu au îndoituri, atunci măturarea nu se schimbă de-a lungul deschiderii. În caz contrar, măturarea își poate schimba semnificația și chiar semnul.

Aripi moderne înclinate cu un unghi de înclinare c = 35 ° ale aeronavelor subsonice de linie principală proiectate pentru viteze de croazieră corespunzătoare = 0,83 ¸ 0,85, au o grosime relativă medie a aripii% = 10 ¸ 11%, iar aripile supercritice cu un unghi de baleiaj c = 28 ¸ 30 ° (pentru aeronave promițătoare) aproximativ% = 11 ¸ 12%. Distribuția grosimii pe anvergura aripilor este determinată din condițiile de realizare a unui volum util dat și rezistența minimă a valului. Pentru a realiza efectul de alunecare în secțiunile laterale ale aripilor măturate, se folosesc profile cu o locație „mai înainte” a punctului de grosime maximă în comparație cu restul aripii.

Nu sunt situate în același plan, atunci aripa are o răsucire geometrică (Fig. 6), care caracterizează unghiul j.

Orez. 6. Profilele aripilor de capăt și rădăcină în prezența răsucirii geometrice

Studiile modelelor aerodinamice de aeronave au arătat că utilizarea profilurilor aerocritice în combinație cu răsucirea geometrică face posibilă furnizarea. În această lucrare, folosim o tehnică aproximativă pentru determinarea caracteristicilor aerodinamice ale aripii, bazată pe utilizarea datelor experimentale. Calculul coeficienților aerodinamici și al aripii se realizează în mai multe etape. Datele inițiale pentru calcul sunt unele caracteristici geometrice și aerodinamice ale profilului aerodinamic. Aceste date pot fi preluate, în special, din atlasul de profiluri.

Pe baza rezultatelor calculării coeficienților aerodinamici se construiește dependența și polar - dependența . O formă tipică a acestor dependențe pentru viteze subsonice scăzute este prezentată, respectiv, în Fig. 7 și fig. opt.

Profilul clasic al aripii este următorul

Cea mai mare grosime este situată la aproximativ 40% din coardă.

În acest caz, linia de mijloc se schimbă aproximativ în același mod.

Astfel de profiluri au fost numite supercritice (supercritice). Au evoluat rapid în profile supercritice de a doua generație - partea frontală se apropia simetrică, iar subcotarea a crescut.

Deplasarea părții de mijloc a profilului în jos ar aduce un avans suplimentar în viteză.

dar dezvoltare ulterioară s-a oprit în această direcție - decuparea și mai puternică a făcut ca muchia de fugă să fie prea subțire din punct de vedere al rezistenței. Un alt dezavantaj al aripii supercritice de generația a 2-a a fost momentul de scufundare, care trebuia oprit de sarcina de pe coada orizontală.

Ne-am hotărât: deoarece nu poți tăia din spate, trebuie să tunzi din față.

Ei scriu despre rezultat:

"După cum vă puteți imagina, această sarcină a fost rezolvată cu brio. Și soluția a fost pe cât de ingenioasă, pe atât de simplă - am aplicat un decupare în partea inferioară din față a aripii și am redus-o în spate. avantajele profilului supercritic.

Acum inginerii au o oportunitate directă de a crește viteza de zbor cu mai mult de 10% fără a crește puterea motorului sau de a crește puterea aripii fără a-i crește masa.