Vetitë e profilit të krahut në formë s. Profili i krahëve të avionit: llojet, karakteristikat teknike dhe aerodinamike, metoda e llogaritjes dhe ngritja maksimale. Forca totale aerodinamike dhe projeksionet e saj

Unë sjell në vëmendjen tuaj një artikull nga cikli i materialeve për të ndihmuar projektuesit amatorë të ALS. Konsulent shkencor - Profesor i Departamentit të Inxhinierisë së Avionëve të Institutit të Aviacionit të Moskës, Doktor i Shkencave Teknike, laureat i Çmimit Shtetëror A.A. Badyagin. Artikulli u botua në revistën "Krahët e Atdheut" # 2 për 1987.

Pse, ju pyesni, na duhet një artikull në lidhje me një profil për avionët ultra të lehtë? Unë përgjigjem - mendimet e shprehura në këtë artikull janë drejtpërdrejt të zbatueshme në modelimin e avionëve - shpejtësitë janë të krahasueshme, dhe, në përputhje me rrethanat, qasja ndaj dizajnit.

Profili më i mirë

Dizajni i avionit zakonisht fillon me zgjedhjen e profilit të krahut. Pasi ulet për një ose dy javë mbi libra referues dhe atlase, pa i kuptuar plotësisht, me këshillën e një miku, ai zgjedh më të përshtatshmen dhe ndërton një aeroplan që fluturon mirë. Profili i përzgjedhur shpallet më i miri. Një tjetër amator zgjedh një profil krejtësisht të ndryshëm në të njëjtën mënyrë dhe avioni i tij fluturon mirë. Në të tretën, avioni mezi ngrihet nga toka dhe në fillim profili i krahut më të favorshëm në dukje konsiderohet jo më i përshtatshëm.

Natyrisht, jo gjithçka varet nga konfigurimi i profilit. Le të përpiqemi ta kuptojmë. Le të krahasojmë dy krahë me profile krejtësisht të ndryshme, për shembull, me Yak-55 simetrik dhe Clark YH asimetrike - Yak-50. Le të përcaktojmë disa kushte për krahasim. Së pari: krahët me profile të ndryshme duhet të kenë një raport pamjeje (l).

l = I2 / S,
ku unë është hapësira, S është zona.

Së dyti: meqenëse këndi i ngritjes zero për fletën ajrore simetrike është i barabartë me 00, ne do ta zhvendosim polarin e tij (shih Fig. 1) majtas, i cili fizikisht do t'i korrespondojë instalimit të krahut në një aeroplan me një kënd pozitiv magjie. .

Tani, duke parë grafikun, mund të nxirrni lehtësisht një përfundim të rëndësishëm: në rangun e këndeve të fluturimit të sulmit, karakteristikat e krahut janë praktikisht të pavarura nga forma e profilit. Sigurisht, ne po flasim për fletë ajrore të thjeshta që nuk kanë zona të ndarjes intensive të rrjedhës në rangun e këndeve të fluturimit të sulmit. Karakteristikat e krahut, megjithatë, mund të ndikohen ndjeshëm nga rritja e raportit të pamjes. Për krahasim, grafiku 1 tregon polarët e krahëve me të njëjtat profile, por me një raport të pamjes 10. Siç mund ta shihni, ata shkuan shumë më pjerrët, ose, siç thonë ata, derivati ​​CU në lidhje me a u bë më i lartë (CU është koeficienti i ngritjes së krahut, a është këndi i sulmit). Kjo do të thotë se me një rritje të zgjatjes në të njëjtat kënde sulmi me praktikisht të njëjtët koeficientë të tërheqjes Cx, mund të përftohen veti më të larta mbajtëse.

Tani le të flasim për atë që varet nga forma e profilit.

Së pari, profilet kanë koeficient të ndryshëm ngritjeje maksimale CU max. Pra, për krahët simetrik, koeficienti i ngritjes së krahut është 1.2 - 1.4, ato asimetrike të zakonshme me një sipërfaqe të poshtme konveks mund të kenë - deri në 1.8, me një konkavitet të fortë të sipërfaqes së poshtme ndonjëherë arrin 2. Sidoqoftë, duhet të jetë kujtohet se profilet me një max CU shumë të lartë zakonisht kanë koeficient të lartë Cx dhe mz - koeficient gjatësor të momentit. Për të balancuar një avion me një profil të tillë, njësia e bishtit duhet të zhvillojë shumë forcë. Si rezultat, rezistenca e tij aerodinamike rritet, dhe fitimi i përgjithshëm i marrë për shkak të profilit të lartë mbajtës zvogëlohet ndjeshëm.

CU max ndikon ndjeshëm vetëm në shpejtësinë minimale të avionit - stall. Ajo përcakton kryesisht thjeshtësinë e teknikës së pilotimit të makinës. Sidoqoftë, ndikimi i CU max në shpejtësinë e stallimit manifestohet dukshëm në ngarkesa specifike të larta në krahun G / S (G është pesha e avionit). Në të njëjtën kohë, në ngarkesat tipike për avionët amatore, domethënë 30 - 40 kg / m2, një maksimum i madh CU nuk është i rëndësishëm. Pra, rritja e tij nga 1.2 në 1.6 në një avion amator mund të zvogëlojë shpejtësinë e stallës me jo më shumë se 10 km / orë.

Së dyti, forma e profilit ndikon ndjeshëm në sjelljen e avionit në kënde të larta sulmi, domethënë me shpejtësi të ulët gjatë afrimit të uljes, në rast të "tërheqjes së dorezës drejt vetes" aksidentale. Në të njëjtën kohë, për profilet e hollë me një gisht relativisht të mprehtë, është karakteristikë një ngecje e mprehtë e rrjedhës, e cila shoqërohet me një humbje të shpejtë të ngritjes dhe një ngecje të mprehtë të avionit në një rrotullim ose në hundë. Ato më të trasha me gisht të hapur karakterizohen nga një "thyerje e butë" me një rënie të ngadaltë të ngritjes. Në të njëjtën kohë, piloti arrin të kuptojë gjithmonë se është në një gjendje të rrezikshme dhe ta sjellë makinën në kënde më të ulëta sulmi, duke i larguar dorezën. Një stallë e mprehtë është veçanërisht e rrezikshme nëse krahu ka një konik në plan dhe një profil më të hollë në fund të krahut. Në këtë rast, ngecja e rrjedhës ndodh në mënyrë asimetrike, avioni bie befas në krah dhe shkon në një rrotullim. Është ky personazh që shfaqet në aeroplanët Yak-50 dhe Yak-52, të cilët kanë një profil shumë të hollë në fund të një krahu shumë të ngushtuar (9% në fund dhe 14.5% në rrënjë) me një gisht shumë të mprehtë - Clark YH. Këtu zbulohet një veti e rëndësishme e profileve: ato më të holla kanë një Cy max më të ulët dhe kënde kritike më të ulëta të sulmit, domethënë këndet në të cilat ndodh ngecja e rrjedhës.

Krahët me trashësi konstante të profilit relative përgjatë hapësirës kanë karakteristika shumë më të mira të stallës. Për shembull, Yak-55 me një krah të ngushtuar mesatarisht me një profil konstant 18% përgjatë hapësirës me një gisht të hapur, kur arrin kënde të larta sulmi, ul pa probleme hundën dhe shkon në një zhytje, pasi ngecja e rrjedhës ndodh në rrënja e krahut, e cila nuk krijon momente ngërçi. Për të marrë një stallë rrënjë, është më mirë nëse krahu nuk ka fare kon. Janë këto krahë që janë instaluar në shumicën e avionëve të stërvitjes fillestare. Një ngecje e hershme e rrënjës mund të shkaktohet gjithashtu nga instalimi i një tejmbushjeje në krah, treguar në Fig. 2. në këtë rast profili i rrënjës merr trashësi relative më të vogël dhe “formë më pak mbajtëse”. Instalimi i një fluksi të tillë në Yak-50 eksperimental dikur ndryshoi ndjeshëm natyrën e stallës së avionit: kur arrinte kënde të larta sulmi, ai nuk ra më në krah, por uli hundën dhe hyri në një zhytje.

Parametri i tretë, i cili në thelb varet nga forma e profilit, është koeficienti i rezistencës Cx. Sidoqoftë, siç tregon praktika e ndërtimit të avionëve amator, reduktimi i tij në një avion amator me një ngarkesë specifike 30-40 kg / m2, me një shpejtësi maksimale 200-250 km / orë, praktikisht nuk ndikon në karakteristikat e fluturimit. Në këtë interval shpejtësie, performanca e fluturimit praktikisht nuk ndikohet nga pajisjet e uljes që nuk tërhiqen, shiritat, mbajtëset, etj. Edhe cilësia aerodinamike e një aeroplani varet kryesisht nga zgjatja e krahut. Dhe vetëm në nivelin e cilësisë aerodinamike prej 20-25 dhe l më shumë se 15 për shkak të përzgjedhjes së profilit, cilësia mund të rritet me 30-40%. Ndërsa në një avion amator me cilësi 10-12, për shkak të profilit më të suksesshëm, cilësia mund të rritet jo më shumë se 5-10%. Është shumë më e lehtë për të arritur një rritje të tillë, nëse është e nevojshme, duke zgjedhur gjeometrinë e krahut në plan. Vini re një veçori tjetër: në diapazonin e shpejtësive të avionëve amatore, një rritje në trashësinë relative të fletës ajrore deri në 18-20% praktikisht nuk ka asnjë efekt në tërheqjen aerodinamike të krahut, në të njëjtën kohë, koeficientin e ngritjes e krahut rritet ndjeshëm.

Siç e dini, një rritje e konsiderueshme në karakteristikat e mbajtësit të krahut mund të arrihet përmes përdorimit të flapave. Duhet të theksohet një veçori e krahëve me përplasje: kur devijohet, CU max varet pak nga ajo që CU max kishte profilin fillestar dhe përcaktohet, në praktikë, vetëm nga lloji i përplasjes së përdorur. Më e thjeshta, më e përdorur gjerësisht në aeroplanët e huaj me motor të lehtë dhe karakteristikat e tij janë paraqitur në Fig. 3.

Të njëjtat përplasje përdoren në avionët e amatorit tonë P. Almurzin. Fletë me vrima, me dy vrima dhe të varura janë më efikase. Në fig. 4 tregon më të thjeshtat prej tyre dhe për këtë arsye përdoren më shpesh.

CU max me një përplasje me një vrimë mund të arrijë 2.3-2.4 dhe me një përplasje me dy vrima - 2.6 - 2.7. Në shumë tekste të aerodinamikës jepen metoda të ndërtimit gjeometrik të formës së çarjes. Por praktika tregon se hendeku i llogaritur teorikisht duhet ende të rregullohet dhe rregullohet mirë në tunelin e erës, në varësi të gjeometrisë specifike të profilit, formës së krahut, etj. Në këtë rast, slotja ose funksionon, duke përmirësuar karakteristikat e slotit, ose nuk funksionon fare, dhe probabiliteti që teorikisht, pa fryrje, të jetë e mundur të llogaritet dhe të zgjidhet forma e vetme e mundshme e folesë është jashtëzakonisht e vogël. . Edhe aerodinamika profesionale, dhe aq më tepër amatorët, rrallë ia dalin mbanë në këtë. Prandaj, në shumicën e rasteve në aeroplanët amatore, të çarat në flapat dhe hekurat, edhe nëse janë, nuk japin asnjë efekt, dhe një përplasje komplekse me vrima funksionon si më e thjeshta. Sigurisht, mund t'i provoni në pajisje amatore, por së pari duhet ta mendoni me kujdes, duke peshuar të gjitha të mirat dhe të këqijat.

Dhe disa të tjera këshilla praktike, të cilat mund të jenë të dobishme në ndërtimin e avionëve amatore. Është e dëshirueshme që profili i krahut të ruhet me shumë saktësi nga hunda deri në pikën e trashësisë maksimale. Është mirë nëse kjo pjesë e krahut ka një lëkurë të fortë. Pjesa e bishtit mund të mbështillet rreth kanavacës dhe, për të thjeshtuar teknologjinë, madje të drejtohet "nën vizoren", siç tregohet në Fig. 5. Pjesa e lakuar e bishtit të krahut me mbulesën prej liri të varur midis brinjëve nuk ka më kuptim. Buza e pasme e krahut nuk duhet të reduktohet në një "thikë" të mprehtë. Mund të ketë një trashësi 10-15 mm, por jo më shumë se 1,5% të kordës (shih Fig. 5). Kjo nuk ndikon aspak në karakteristikat aerodinamike të krahut, por efikasiteti i aeroplanëve rritet disi dhe thjeshton teknologjinë dhe dizajnin.

Një element i rëndësishëm i profilit është forma e gishtit të këmbës. Opsionet më të zakonshme janë paraqitur në Figurën 6.

Profili i formuar nga "parabola 100" përdoret në hekura dhe timonë që kanë kompensim aerodinamik boshtor kur hunda hyn në rrjedhë, për shembull, në Yak-55. Një formë e tillë "e mprehtë" e gishtit të këmbës me një vlerë shumë të madhe të kompensimit aerodinamik aksial (20% e më shumë) çon në një rritje jolineare të përpjekjeve në shkopin e kontrollit kur analgjet ose timonët devijohen. Më të mirat në këtë drejtim janë çorapet "me majë", si në Su-26.

Për hapjen përdoren profile simetrike të krahëve. Timonat, si hekurat, mund të formohen nga harqe të drejta me një skaj të zbehtë pasues. Bishti me një profil të hollë të sheshtë, si në aeroplanët aerobatikë amerikanë "Pitts", "Laser" dhe të tjerë, ka efikasitet të mjaftueshëm (shih Fig. 7).

Ngurtësia dhe forca e pendës sigurohet nga mbajtëset, rezulton të jetë shumë e lehtë dhe strukturore e thjeshtë. Trashësia relative e profilit është më pak se 5%. Me një trashësi të tillë, karakteristikat e pendës nuk varen aspak nga forma e profilit.

Këtu janë të dhënat për profilet më të përshtatshme për makinat fluturuese amatore. Sigurisht, opsione të tjera janë të mundshme, por vini re se vetitë më të mira në diapazonin e shpejtësisë së avionëve amatore janë 15-18 përqind me një gisht të hapur dhe me një trashësi relative maksimale të vendosur brenda 25% të akordit.

Profilet e rekomanduara kanë karakteristikat e mëposhtme: P-II dhe P-III u zhvilluan në TsAGI. Kanë veti të larta mbajtëse dhe karakteristika të mira në kënde të larta sulmi. Ato u përdorën gjerësisht në vitet 30-40, dhe janë ende në përdorim sot.

NACA-23015 - dy shifrat e fundit tregojnë trashësinë relative në përqindje, e para është numri i grupit. Profili ka një max Cy max mjaft të lartë në Cx të ulët, një koeficient të ulët të momentit gjatësor Mz, i cili përcakton humbje të vogla balancuese. Modeli i stallës për avionët me këtë fletë ajrore është "i butë". NACA - 230 me një trashësi relative prej 12 - 18% përdoret në shumicën e motorëve të lehtë, përfshirë avionët amatorë amerikanë.

NACA - 2418 - për shpejtësi më të vogla se 200 - 250 km / orë konsiderohet më fitimprurëse se NACA - 230. Përdoret në shumë avionë, përfshirë Zlinët Çekosllovak.

GAW është një fletë ajrore superkritike e projektuar nga aerodinamisti amerikan Whitcomb për avionë të lehtë. Fitueshëm me shpejtësi mbi 300 km / orë. Një gisht "i mprehtë" paracakton një thyerje të mprehtë në kënde të larta sulmi, një skaj i pasëm "i përkulur" poshtë kontribuon në një rritje të Cy max.

"Kri-Kri" - profil i laminuar i gliderit, i zhvilluar nga aerodinamisti gjermanoperëndimor Wortman dhe i modifikuar pak nga projektuesi i "Kri-Kri" Francez Colomban. Trashësia relative e profilit është 21.7%, për shkak të së cilës arrihen karakteristika të larta mbajtëse. Ashtu si GAW-1, ky profil kërkon saktësi shumë të lartë konturore teorike dhe Cilesi e larte përfundimet e sipërfaqes së krahëve. Ne japim koordinatat e profilit në mm, të rillogaritura nga projektuesi në akordin e krahut të avionit Kri-Kri, të barabartë me 480 mm.

P-52 është një profil modern i zhvilluar në TsAGI për avionët me motor të lehtë. Ka një gisht të hapur dhe një bisht të drejtë.

Yak-55 është një profil simetrik për avionët sportivë aerobatikë. Në krah, trashësia relative është 12-18%, në pendë - 15%. Modeli i stallës së avionit është shumë "i butë" dhe i qetë.

V-16 - Profili simetrik francez, ka një su max të lartë, përdoret në avionët sportivë KAP-21, "Extra-230" dhe të tjerë.

Su-26 - 18%, Su-26 - 12% - profile speciale për avionë sportivë dhe aerobatikë. Su-26-18% përdoret në rrënjën e krahut të Su-26, Su-26 - 12% - në majën e krahut dhe në bisht. Profili ka një gisht "të mprehtë", i cili pakëson disi vetitë mbajtëse, por ju lejon të arrini një përgjigje shumë të ndjeshme të makinës ndaj devijimit të timonëve. Megjithëse një avion i tillë është i vështirë për t'u fluturuar për fillestarët, atletët me përvojë fitojnë aftësinë për të kryer figura që janë të paarritshme për avionët me një reagim "të butë" të vonuar ndaj lëvizjes së dorezës për shkak të gishtit të hapur të profilit. Prishja e një avioni me një profil të tipit Su-26 ndodh shpejt dhe befas, gjë që është e nevojshme kur kryeni figura moderne tapash. Karakteristika e dytë është "ngjeshja" në pjesën e bishtit, e cila rrit efikasitetin e hekurave.

Krahu i Su-26 ka aeroplanë të mëdhenj që zënë pothuajse të gjithë skajin pasues. Nëse "trokasim" neutralin e ajleronëve (të dy menjëherë) me 10 °, Su max do të rritet me rreth 0,2, duke iu afruar Su max-it të një profili të mirë asimetrik. Në të njëjtën kohë, Cx praktikisht nuk rritet, dhe cilësia aerodinamike nuk zvogëlohet, e njëjta gjë vërehet në fletë ajrore të tjera simetrike. Kjo është baza e përdorimit të hekurave, të lidhura kinematikisht me ashensorin, duke kryer funksionet e të dy aleronëve dhe flapave në të njëjtën kohë, si përplasjet në një model të linjës.

Një nga fazat e rëndësishme në ndërtimin e një modeli avioni është llogaritja dhe projektimi i krahëve. Për të projektuar siç duhet një krah, duhet të merren parasysh disa pika: zgjidhni profilet e duhura të rrënjës dhe skajit, zgjidhni ato në mënyrë korrekte në bazë të ngarkesave që ato ofrojnë dhe gjithashtu projektoni saktë fletët ajrore të ndërmjetme.

Ku fillon dizajni i krahëve?

Në fillim të ndërtimit, një skicë paraprake me madhësi të plotë të avionit u bë në letër gjurmuese. Gjatë kësaj faze, vendosa për shkallën e modelit dhe hapjen e krahëve.

Përcaktimi i fushëveprimit

Pasi u miratua hapja paraprake e krahëve, ishte koha për të përcaktuar peshën. Kjo pjesë e llogaritjes ishte e një rëndësie të veçantë. Plani origjinal përfshinte një hapje krahësh prej 115 cm, megjithatë, llogaritja paraprake tregoi se ngarkesa në krahë do të ishte shumë e lartë. Kështu që e zvogëlova modelin në një hapësirë ​​prej 147 cm, duke përjashtuar majat e krahëve. Ky dizajn doli të ishte më i përshtatshëm nga pikëpamja teknike. Pas llogaritjes, më mbetet të bëj një tabelë peshash me vlerat e peshave. Unë gjithashtu shtova vlerat mesatare të peshës së lëkurës në tabelën time, për shembull, pesha e lëkurës balsa të avionit u përcaktua nga unë si produkt i zonës së krahut me dy (për pjesën e poshtme dhe të sipërme të krahut ) me peshën e një metri katror balsa. E njëjta gjë u bë për bishtin dhe ashensorët. Pesha e gypit është marrë duke shumëzuar sipërfaqen e anës dhe majës së trupit me dy dhe me densitetin për metër katror të balsa.

Si rezultat, mora të dhënat e mëposhtme:

• Linden, 24 oz për inç kub
• Balsa 1/32'', 42 oz për inç katror
• Balsa 1/16 '' 85 oz për inç katror

Qëndrueshmëria

Pas përcaktimit të peshës, u llogaritën parametrat e qëndrueshmërisë për të siguruar që avioni do të ishte i qëndrueshëm dhe se të gjitha pjesët do të ishin të madhësisë së duhur.

Për një fluturim të qëndrueshëm, ishte e nevojshme të siguroheshin disa kushte:

1. Kriteri i parë është vlera mesatare e kordës aerodinamike (MAX). Mund të gjendet gjeometrikisht duke shtuar kordën fundore te korda e rrënjës në të dyja anët, dhe kordën e rrënjës në kordonin fundor në të dy anët, dhe më pas lidhet pika ekstreme së bashku. Në pikën e kryqëzimit do të vendoset qendra e MAR.
2. Fokusi aerodinamik i krahut është 0.25 e vlerës MAC.
3. Kjo qendër duhet gjetur si për krahët ashtu edhe për ashensorët.
4. Më pas, përcaktohet pika neutrale e avionit: ajo tregon qendrën e gravitetit të avionit, dhe gjithashtu llogaritet së bashku me qendrën e presionit (qendrën e ngritjes).
5. Më pas, përcaktohet një kufi statik. Ky kriter vlerëson stabilitetin e një avioni: sa më i lartë të jetë, aq më i madh është stabiliteti. Megjithatë, sa më i qëndrueshëm të jetë avioni, aq më i manovrueshëm dhe më pak i kontrollueshëm është. Nga ana tjetër, nuk mund të fluturosh në një aeroplan që është shumë i paqëndrueshëm. Vlera mesatare e këtij parametri është nga 5 në 15%
6. Gjithashtu llogariten raportet e pendës. Këta koeficientë përdoren për të krahasuar efikasitetin aerodinamik të ashensorit për sa i përket raportit të pamjes dhe distancës me krahun.
7. Raporti i bishtit vertikal është zakonisht midis 0.35 dhe 0.8
8. Raporti i bishtit horizontal është zakonisht midis 0.02 dhe 0.05

Zgjedhja e fletës së duhur ajrore

Zgjedhja e profilit të saktë përcakton sjelljen e saktë të aeroplanit në ajër. Më poshtë është një lidhje me një mjet të thjeshtë dhe të përballueshëm për të kontrolluar fletët ajrore. Si bazë për zgjedhjen e fletëve ajrore, zgjodha konceptin që korda në majë të krahut është gjysma e akordit në rrënjë. Zgjidhja më e mirë që gjeta për të shmangur bllokimin e krahut ishte të ngushtoja krahun papritur në majë pa qenë në gjendje të mbaja kontrollin e avionit derisa të arrinte një shpejtësi të mjaftueshme. E arrita këtë duke e kthyer krahun poshtë në majë dhe përmes përzgjedhjes së kujdesshme të profileve rrënjësore dhe fundore.

Në rrënjë, zgjodha fletën ajrore S8036 me një trashësi krahu prej 16% të gjatësisë së kordës. Kjo trashësi bëri të mundur vendosjen e një spar me forcë të mjaftueshme, si dhe një pajisje uljeje të tërhequr brenda krahut. Për pjesën fundore u zgjodh profili - S8037, i cili gjithashtu ka një trashësi prej 16% të trashësisë së kordës. Një krah i tillë do të ngecë në një koeficient të lartë ngritjeje, si dhe në një kënd më të lartë sulmi sesa S8036 me të njëjtin numër Reynolds (ky term përdoret për të krahasuar profile të madhësive të ndryshme: sa më i madh të jetë numri Reynolds, aq më i madh është korda ). Kjo do të thotë që me të njëjtin numër Reynolds në rrënjën e krahut, stalla do të ndodhë më shpejt se në majë, por kontrolli mbi kontrollin do të mbetet. Megjithatë, edhe nëse gjatësia e kordës së rrënjës është dyfishi i gjatësisë së kordës së fundit, ajo ka një numër Reynolds dy herë, dhe rritja e numrit do të vonojë ngecjen. Kjo është arsyeja pse e ktheva majën e krahut poshtë, në mënyrë që të futet në stallë vetëm pas pjesës së rrënjës.

Burimi i aeroportit: airfoiltools.com

Teoria mbi bazat e dizajnit të krahëve

Struktura e krahut duhet të sigurojë ngritje të mjaftueshme për peshën e avionit dhe streset shtesë që lidhen me manovrimin. Kjo arrihet kryesisht nëpërmjet përdorimit të një spari qendror, i cili ka dy rripa, një të sipërm dhe një të poshtëm, një kornizë dhe një lëkurë të hollë. Përkundër faktit se korniza e krahut është e hollë, ajo u siguron krahëve forcë të mjaftueshme përkuljeje. Gjithashtu, dizajni shpesh përfshin pjesë shtesë anësore për të reduktuar zvarritjen në pjesën e përparme të skajit pasues. Ata janë në gjendje të marrin si ngarkesa përkulëse ashtu edhe të rrisin ngurtësinë përdredhëse. Së fundi, buza e përparme mund të shtyhet prapa pas shpatullës për të formuar një kornizë tërthore të mbyllur, të quajtur kornizë në formë D, dhe shërben për thithjen e ngarkesave rrotulluese. Figura tregon profilet më të zakonshme.

1. Krahu i sipërm ka një rreze I me kornizën në qendër dhe një skaj kryesor me një lëkurë të quajtur tub D. Tubi D lejon rritjen e ngurtësisë përdredhëse dhe mund të shtohet në çdo model tjetër të pjesës anësore, dhe gjithashtu mund të zgjatet në skajin pasues për të krijuar një krah me mure të plotë. Për këtë krah, kutia e pasme është thjesht një mbështetje vertikale. Ekziston edhe një aeroplan i thjeshtë kontrolli, me fjalë të tjera, një përplasje, e cila është e varur në krye. Ky dizajn është i lehtë për t'u riprodhuar.
2. Krahu i dytë ka një C-spar, i cili ka një shpatull kryesor të përforcuar që është më i përshtatshëm për të akomoduar ngarkesat ballore. Krahu është i pajisur me një strumbullar qendror që redukton hendekun si dhe zvarritjen në krahasim me strumbullarin e sipërm.
3. Profili i tretë ka një shpatull në formën e një tubi, këto zakonisht janë bërë nga tuba plastikë, janë të përshtatshëm për t'u bërë, por nëse tubat janë të tërthortë ose të përdredhur, atëherë shtrembërimi i krahut mund të bëhet problem. Një pjesë e problemit mund të zgjidhet duke përdorur një tub shtesë në formë D. Përveç kësaj, spar është bërë nga një profil në formë C, i cili rrit ndjeshëm ngurtësinë e krahut. Mentesha është një profil i rrumbullakosur me një pikë rrotullimi në qendër të skajit kryesor të rrumbullakosur për të zvogëluar hendekun e vrimës së butonave dhe për skajet e drejta.
4. Profili i katërt ka një kuti të plotë me një kornizë në pjesën e përparme dhe të pasme. Hapësira ka të njëjtën veçori si profili i mëparshëm dhe të njëjtin plan kontrolli. Por ka panarë në krye dhe në fund për të fshehur boshllëkun.

Të gjitha këto modele të krahëve janë tipike për pjesët anësore dhe për krijimin e sytheve të ankorimit për avionët RC. Këto dizajne, pa përjashtim, janë mënyra e vetme për të zbatuar teknikisht flaps dhe hekura, dhe zgjidhje të tjera të ndryshme mund t'u përshtaten atyre.

C - spar apo kuti spar?

Për avionin tim, zgjodha një C-spar prej druri me një skaj të fortë kryesor dhe një shpatull të thjeshtë vertikal. I gjithë krahu është i veshur me balsa për ngurtësi rrotulluese dhe estetikë.

Druri u zgjodh për të zëvendësuar tubin plastik pasi avioni është projektuar me një kënd të brendshëm 2 gradë dhe lidhja e tubit plastik në qendër të krahut nuk do të jetë në gjendje t'i rezistojë ngarkesave të përkuljes për një kohë të gjatë. Profili C i sparit është gjithashtu më i favorshëm se ai i rrezes I, pasi gjatësia e plotë e folesë duhet të bëhet në shpatull për t'u futur në grilë. Ky kompleksitet i shtuar nuk është në kurriz të një rritjeje të dukshme të raportit të forcës dhe peshës. Spari i kutisë u refuzua gjithashtu pasi shton shumë peshë, megjithatë, nuk është aq i vështirë për t'u ndërtuar dhe është një nga më të mirët për sa i përket forcës. Një shpat i thjeshtë vertikal i kombinuar me një unazë me unazë ishte zgjedhja e modelit të krahut kur pjesa tjetër e krahut ishte e veshur dhe mjaft e fortë pa ndonjë mbështetje shtesë.

• Spar. Spar i krahut është projektuar për të thithur ngarkesën e përkuljes nga ngritësi i krahut. Nuk është projektuar për të thithur forcën përdredhëse të krijuar nga forcat aerodinamike të krahut, por ngarkesa vendoset në lëkurën e krahut. Kjo shpërndarje e ngarkesës është e përshtatshme për ngarkime të lehta dhe shumë efektive, pasi secila pjesë zë vendin e saj.
• Raftet spar të krahëve janë prej bliri të derdhur me përmasa ¼ x ½ x 24 ''. Linden u zgjodh si material sepse trajton mirë dhe ka forcë të mirë për peshën e tij. Për më tepër, lehtësia e blerjes së blloqeve të madhësisë së duhur në dyqane të specializuara është magjepsëse, pasi nuk kisha në dorë një makinë përpunimin e drurit për sharrimin e dërrasave.
• Korniza e krahut është bërë nga një fletë bliri 1/32” e trashë që ngjitet në fllanxhat e pjesëve anësore në krye dhe në fund. Një kornizë e tillë është një domosdoshmëri, sepse përmirëson në mënyrë dramatike ngurtësinë dhe forcën e krahëve, edhe në peshë shumë të ulët.
• Skaji i pasmë/spari i pasmë është bërë nga fletë balsa 1/16” për të ndihmuar në shtimin e ngurtësisë përdredhëse, si dhe në unifikimin e brinjëve të krahëve dhe ngjitjen e rrafsheve të kontrollit në pjesën e pasme të brinjëve.

Dizajn brinjësh me AutoCAD

Rezulton se bërja e brinjëve për një krah trapezoid mund të jetë një përvojë frymëzuese. Ka disa metoda: metoda e parë bazohet në prerjen e profilit të krahut duke përdorur një shabllon, fillimisht për pjesën e rrënjës dhe më pas për majën e krahut. Ai konsiston në bashkimin e të dy profileve së bashku duke përdorur bulonat dhe tërheqjen e të gjithë të tjerëve përgjatë tyre. Kjo metodë është veçanërisht e mirë për të bërë krahë të drejtë. Kufizimi kryesor i metodës është se ajo është e përshtatshme vetëm për krahët me një ngushtim të lehtë. Problemet lindin nga rritja e mprehtë e këndit midis fletëve ajrore me një ndryshim domethënës midis kordës së majës dhe kordës së rrënjës së krahut. Në këtë rast, gjatë montimit, mund të shfaqen vështirësi për shkak të mbetjeve të mëdha të drurit, qosheve të mprehta dhe skajeve të brinjëve, të cilat do të duhet të hiqen. Kështu që unë përdora metodën time: bëra shabllonet e mia për secilën brinjë dhe më pas i përpunova për të marrë formën e përsosur të krahut. Detyra doli të ishte më e vështirë nga sa prisja, pasi modeli i pjesës së rrënjës ishte thelbësisht i ndryshëm nga maja, dhe të gjitha profilet në mes ishin një kombinim i dy atyre të mëparshme, së bashku me gjarpërimin dhe shtrirjen. Kam përdorur Autodesk AutoCAD 2012 Student Addition si programin tim të projektimit pasi kam ngrënë një qen në të kur modeloja aeroplanët RC në të kaluarën. Dizajni i brinjëve zhvillohet në disa faza.

E gjitha fillon me importimin e të dhënave. Mënyra më e shpejtë për të importuar një fletë ajrore (profilet mund të gjenden në bazat e të dhënave të UIUC airfoil) në AutoCAD që kam gjetur është krijimi i një skedari spreadsheet excel si një tabelë me kolona të koordinatave të pikave të profilit x dhe y. E vetmja gjë që duhet të kontrolloni dy herë është nëse pikat e para dhe të fundit korrespondojnë me njëra-tjetrën: nëse merrni një lak të mbyllur. Më pas kopjoni skedarin e marrë përsëri në një skedar txt dhe ruajeni. Pasi të jetë bërë kjo, duhet të ktheheni dhe të nënvizoni të gjithë informacionin mbi temën nëse i keni futur aksidentalisht titujt. Pastaj AutoCAD ekzekuton spline dhe paste për të shënuar pikën e parë në skicë. Shtypim "enter" deri në fund të procesit. Fleta ajrore në thelb përpunohet në atë mënyrë që çdo akord të bëhet një element i veçantë, i cili është shumë i përshtatshëm për ndryshimin e shkallës dhe gjeometrisë.

Vizatimi dhe pozicioni relativ i profileve në përputhje me planin. Buza kryesore dhe pjesët anësore duhet të sillen me kujdes në madhësinë e dëshiruar, duke kujtuar trashësinë e lëkurës. Prandaj, në vizatim, pjesët anësore duhet të vizatohen më të ngushta se sa janë në të vërtetë. Këshillohet që pjesët anësore dhe skaji kryesor të bëhen më të larta se sa janë në të vërtetë, në mënyrë që vizatimi të bëhet më i qetë. Gjithashtu, brazda në pjesët anësore duhet të vendosen në atë mënyrë që pjesa e mbetur e pjesës anësore të futet në brinjë, por të mbetet katrore.

Figura tregon fletët ajrore kryesore përpara se ato të ndahen në ato të ndërmjetme.

Spar dhe lidhja e skajit kryesor me të janë të lidhura së bashku në mënyrë që më vonë të mund të përjashtohen nga ndërtimi.

Fletët e avionit bashkohen së bashku për të formuar formën e krahut, me skajin dhe skajin kryesor të dukshëm.

Spar dhe buza kryesore janë hequr duke përdorur operacionin "zbris", tregohet pjesa tjetër e krahut.

Krahu zgjatet duke përdorur funksionet "solidedit" dhe "shell". Më tej, rrafshet e pjesës rrënjësore të krahut dhe majës zgjidhen në mënyrë alternative, hiqen dhe ajo që përftohet është lëkura e krahut. Prandaj, pjesa e brendshme e lëkurës së krahut është baza për brinjët.

Funksioni Section Plane gjeneron skica të çdo profili.

Pas kësaj, nën komandën "plani i seksionit", zgjidhet krijimi i një seksioni. Me këtë komandë mund të shfaqen profilet e krijuara në të gjitha pikat e profilit. Për të ndihmuar në shtrirjen e brinjëve të krahut, unë rekomandoj fuqimisht krijimin e një linje horizontale në çdo seksion nga buza e pasme e krahut në skajin kryesor. Kjo do të lejojë që krahu të përafrohet siç duhet nëse është i ndërtuar me rrotullim, dhe gjithashtu ta bëjë atë drejt.

Meqenëse këto shabllone janë krijuar në të vërtetë duke pasur parasysh lëkurat e krahëve, vija e brendshme e profilit është vija e duhur për brinjët.

Tani që të gjitha brinjët janë shënuar me komandën "tekst", ato janë gati për printim. Në çdo faqe me brinjë, vendosa një kuti skematike me një platformë të disponueshme për printim në një printer. Brinjët e vogla mund të printohen në letër të trashë, ndërsa për fletë ajrore të mëdha do të funksionojë letra e zakonshme, e cila më pas përforcohet para prerjes.

Komplet i plotë i pjesëve

Pas projektimit të krahut, analizimit dhe përzgjedhjes së të gjitha pjesëve të nevojshme për të bërë një model avioni, u bë një listë e gjithçkaje që nevojitet për ndërtim.

qëllimi i punës

Hulumtoni rrjedhën rreth profilit të krahut pa marrë parasysh hapësirën e tij, d.m.th. krahë me hapësirë ​​të pafundme. Zbuloni se si ndryshon modeli i rrjedhës së fletës ajrore kur ndryshon këndi i sulmit. Studimi duhet të kryhet për tre mënyra - ngritje dhe ulje nënsonike, lundrim nënsonik dhe fluturime supersonike. Përcaktoni forcën e ngritjes dhe tërheqjes që vepron në krah. Ndërtoni një polare të krahut.

TEORI E SHKURTËR

Profili i krahut- seksioni i krahut me një rrafsh paralel me rrafshin e simetrisë së avionit (seksioni A-A). Ndonjëherë një profil kuptohet si një seksion pingul me skajin kryesor ose pasues të krahut (seksioni BB).

Akord i profilit b - një segment që lidh pikat më të largëta të profilit.

Hapësira e krahëve l - distanca ndërmjet rrafsheve paralele me rrafshin e simetrisë dhe që prekin skajet e krahut.

Korda qendrore (rrënjë).b 0 - korda në rrafshin e simetrisë.

Akord i funditb K - akord në pjesën e fundit.

Këndi i fshirjes në skajin kryesorχ PC - këndi ndërmjet tangjentës me vijën e skajit të përparmë dhe rrafshit pingul me kordën qendrore.

Siç u tregua në punën e mëparshme, forca totale aerodinamike është R zbërthehet në forcë ngritëse Y dhe forca e rezistencës X:

Forca e ngritjes dhe forca e tërheqjes përcaktohen duke përdorur formula të ngjashme:

ku C Y dhe ME NS- koeficientët e ngritjes dhe rezistencës, përkatësisht;

ρ - dendësia e ajrit;

V- shpejtësia e trupit në raport me ajrin;

S- zona efektive e trupit.

Hulumtimi zakonisht nuk merret nga vetë forcat. Y dhe NS, dhe me koeficientët e tyre C Y dhe C X .

Merrni parasysh rrjedhën e ajrit rreth një pllake të hollë:

Nëse pllaka është instaluar përgjatë rrjedhës (këndi i sulmit është zero), atëherë rrjedha do të jetë simetrike. Në këtë rast, rrjedha e ajrit nuk devijohet nga pllaka dhe forca ngritëse Yështë e barabartë me zero. Rezistenca X minimale, por jo zero. Do të krijohet nga forcat e fërkimit të molekulave të ajrit në sipërfaqen e pllakës. Forca e plotë aerodinamike Rështë minimale dhe përkon me forcën e rezistencës X.

Le të fillojmë të devijojmë pjatën pak nga pak. Për shkak të kositjes së rrjedhës, forca ngritëse shfaqet menjëherë. Y... Rezistenca X rritet pak për shkak të rritjes së prerjes tërthore të pllakës në lidhje me rrjedhjen.

Ndërsa këndi i sulmit rritet gradualisht dhe pjerrësia e rrjedhës rritet, ngritja rritet. Natyrisht, rezistenca gjithashtu po rritet. Këtu duhet theksuar se në kënde të ulëta sulmi, ngritja rritet ndjeshëm më shpejt se zvarritja.

Ndërsa këndi i sulmit rritet, bëhet më e vështirë që rryma e ajrit të rrjedhë rreth pllakës. Forca ngritëse, megjithëse vazhdon të rritet, është më e ngadaltë se më parë. Por rezistenca po rritet gjithnjë e më shpejt, duke kapërcyer gradualisht rritjen e ngritjes. Si rezultat, forca totale aerodinamike R fillon të mbështetet prapa.

Dhe pastaj papritmas fotografia ndryshon në mënyrë dramatike. Avionët e ajrit nuk janë në gjendje të rrjedhin pa probleme rreth sipërfaqes së sipërme të pllakës. Pas pllakës formohet një vorbull e fuqishme. Ngritja bie ndjeshëm dhe zvarritja rritet. Ky fenomen quhet STOP në aerodinamikë. Krahu i "shqyer" pushon së qeni krah. Ai ndalon së fluturuari dhe fillon të bjerë

Le të tregojmë varësinë e koeficientëve të ngritjes ME Y dhe forcat e rezistencës ME NS nga këndi i sulmit α në tabela.

Le të kombinojmë dy grafikët që rezultojnë në një. Përgjatë abshisës do të shtyjmë vlerat e koeficientit të rezistencës ME NS, dhe ordinata është koeficienti i ngritjes ME Y .

Kurba që rezulton quhet WING POLARA - grafiku kryesor që karakterizon karakteristikat e fluturimit të krahut. Vizatimi në akset koordinative të vlerave të koeficientëve të ngritjes C Y dhe rezistencës C X, ky grafik tregon madhësinë dhe drejtimin e veprimit të forcës totale aerodinamike R.

Nëse supozojmë se rryma e ajrit lëviz përgjatë boshtit C X nga e majta në të djathtë, dhe qendra e presionit (pika e aplikimit të forcës totale aerodinamike) është në qendër të koordinatave, atëherë për secilin nga këndet e sulmit të analizuara më parë, vektori i forcës totale aerodinamike do të shkojë nga origjinën në pikën polare që korrespondon me këndin e dhënë të sulmit. Tre pika karakteristike dhe këndet përkatëse të sulmit mund të shënohen lehtësisht në polar: kritike, ekonomike dhe më të favorshme.

Këndi kritik i sulmit- ky është këndi i sulmit, kur tejkalohet, ndodh ngecja e rrjedhës. ku ME Y maksimale dhe avioni mund të mbahet në ajër me shpejtësinë më të ulët të mundshme. Kjo është e dobishme kur bëni një qasje. Shihni pikën (3) në figura.

Këndi ekonomik i sulmit A është këndi i sulmit në të cilin tërheqja aerodinamike e krahut është minimale. Nëse e vendosni krahun në një kënd ekonomik sulmi, atëherë ai do të jetë në gjendje të lëvizë me shpejtësi maksimale.

Këndi më i mirë i sulmitËshtë këndi i sulmit në të cilin raporti i koeficientëve të ngritjes dhe zvarritjes C Y /C X maksimale. Në këtë rast, këndi i devijimit të forcës aerodinamike nga drejtimi i lëvizjes së rrjedhës së ajrit është maksimal. Kur krahu vendoset në këndin më të favorshëm të sulmit, ai do të fluturojë më larg.

Cilësia aerodinamike e krahutËshtë raporti i koeficientëve C Y /C X kur e vendos krahun në këndin më të favorshëm të sulmit.

Rradhe pune

Zgjedhja e profilit të krahut:

Një bibliotekë e gjerë e profileve të aviacionit mund të gjendet në faqen e internetit të Universitetit të Illinois: http://aerospace.illinois.edu/m-selig/ads/coord_database.html

Këtu është një bazë prej rreth 1600 profileve të ndryshme të krahëve. Çdo profil ka foton e tij (në formatin * .gif) dhe një tabelë të koordinatave të pjesëve të sipërme dhe të poshtme të profilit (në formatin * .dat). Baza e të dhënave është e disponueshme falas dhe përditësohet vazhdimisht. Përveç kësaj, kjo faqe përmban lidhje me bibliotekat e tjera të profileve.

Zgjidhni çdo profil dhe shkarkoni skedarin * .dat në kompjuterin tuaj.

Redaktimi i skedarit * .dat me koordinatat e profilit:

Përpara se të importoni një skedar me koordinatat e profilit në SW, ai duhet të korrigjohet Microsoft Excel... Por nëse e hapni direkt këtë skedar në Excel, atëherë të gjitha koordinatat do të jenë në një kolonë.

Na duhen koordinatat X dhe Y profilet ishin në kolona të ndryshme.

Prandaj, fillimisht ne fillojmë Excel, dhe më pas hapim skedarin tonë * .dat prej tij. Në listën rënëse, tregoni "Të gjithë skedarët". Në magjistarin e tekstit, ne specifikojmë formatin e të dhënave - me karakterin ndarës "Hapësirë".

Tani X dhe Y koordinon secilën në kolonën e vet:

Tani fshijmë rreshtin 1 me tekst, rreshtin 2 me të dhëna të jashtme dhe rreshtin bosh 3. Më pas, shikojmë të gjitha koordinatat dhe gjithashtu fshijmë linjat boshe, nëse ka.

Shtojmë gjithashtu një kolonë të tretë për koordinatën Z... Në këtë kolonë, mbushni të gjitha qelizat me zero.

Dhe ne e zhvendosim të gjithë tabelën në të majtë.

Skedari i redaktuar * .dat duhet të duket diçka si kjo:

Ruaje këtë skedar si një skedar teksti (skedari i kufizuar).

Krijimi i një profili në SW:

Krijo një pjesë të re në SW.

Ekzekutoni komandën "Kurve përmes pikave XYZ" në skedën "Elementet".

Do të hapet një dritare:

Klikoni OK dhe futni kurbën e profilit të krahut në dokument.

Nëse merrni një paralajmërim se kurba është vetë-kryqëzuese (kjo është e mundur për disa profile), atëherë duhet ta modifikoni manualisht skedarin në Excel për të eliminuar vetë-kryqëzimin.

Tani kjo kurbë duhet të shndërrohet në një skicë. Për ta bërë këtë, krijoni një skicë në rrafshin e përparmë:

Ekzekutoni komandën "Transform Objects" në skedën "Sketch" dhe specifikoni kurbën e profilit tonë si një element për transformim.

Meqenëse kurba fillestare është shumë e vogël (akordi i profilit është vetëm 1 mm!), Më pas duke përdorur komandën "Scale Objects" ne e rrisim profilin një mijë herë në mënyrë që vlerat e forcave aerodinamike pak a shumë të korrespondojnë me ato reale.

Mbyllni skicën dhe përdorni komandën Extruded Boss / Base për të nxjerrë skicën në një gjatësi të fortë 1000 mm. Në fakt mund të ekstrudoni në çdo gjatësi, gjithsesi ne do të zgjidhim problemin e rrjedhës dy-dimensionale.

Fryrja e profilit në modulin Flow Simulation:

Është e nevojshme të fryni profilin që rezulton në tre mënyra shpejtësie: ngritje dhe ulje nënsonike (50 m / s), lundrim nënsonik (250 m / s) dhe supersonik (500 m / s) në kënde të ndryshme sulmi: -5 °, 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 40 °.

Në këtë rast, është e nevojshme të ndërtohen fotografi në prerje tërthore për çdo rast dhe të përcaktohet forca ngritëse dhe forca e rezistencës që vepron në profil.

Kështu, është e nevojshme të kryeni llogaritjen 18 herë në Simulimin e Rrjedhës dhe të plotësoni tabelën e mëposhtme:

Rrotullimi i krahut në SW kryhet duke përdorur komandën Move / Copy Bodies.

Parametrat e përbashkët të projektit janë si më poshtë: lloji i problemit (i jashtëm pa marrë parasysh zgavrat e mbyllura), lloji i mjedisit të lëngshëm (rrjedhja ajri, laminare dhe turbulente, numra të mëdhenj Mach për modalitetin supersonik), shpejtësia në drejtim të boshtit. NS V NS= 50, 250 dhe 500 m / s. Lërini pjesën tjetër të parametrave si parazgjedhje.

Në vetitë e domenit llogaritës, specifikoni llojin e problemit - Modelimi 2D.

Ne tregojmë qëllimi i llogaritjes- sipërfaqësore, vendosim shenja për shpejtësi mesatare X dhe Y, si dhe për forcat në X dhe Y.

Si përfundim, janë ndërtuar 6 grafikë - varësia e ashensorit Y dhe forcat e rezistencës X nga këndi i sulmit α si dhe 3 polare krahësh.

Pyetje kontrolli

Çfarë është një profil krahu?

Cili është këndi i sulmit?

Çfarë është Wingspan?

Si ndryshon një rrjedhë rreth një krahu me një hapësirë ​​të kufizuar nga një rrjedhë rreth një krahu me një hapësirë ​​të pafundme?

Çfarë është një akord krahu?

Cilat janë akordet e krahëve?

Si të përcaktohet forca e ngritjes dhe tërheqjes (formula)?

Si duken grafikët e varësisë C Y dhe C X nga këndi i sulmit α ?

Çfarë është polari i krahut?

Cilat janë pikat karakteristike në polar?

Cila është cilësia aerodinamike e një krahu?

Forca totale aerodinamike dhe projeksionet e saj

Kur llogaritet performanca kryesore e fluturimit të një avioni, si dhe stabiliteti dhe kontrollueshmëria e tij, është e nevojshme të njihen forcat dhe momentet që veprojnë në avion.

Forcat aerodinamike që veprojnë në sipërfaqen e avionit (presioni dhe fërkimi) mund të reduktohen në vektorin kryesor të forcave aerodinamike të aplikuara në qendër të presionit (Fig. 1), dhe një palë forcash, momenti i të cilave është i barabartë me momenti kryesor i forcave aerodinamike në raport me qendrën e masës së avionit.

Oriz. 1. Forca totale aerodinamike dhe projeksionet e saj në rastin dydimensional (aeroplan).

Forca aerodinamike zakonisht vendoset nga projeksionet në akset e sistemit të koordinatave të shpejtësisë (GOST 20058-80). Në këtë rast, projeksioni në bosht , marrë me shenjën e kundërt quhet forcë zvarritëse , projeksioni në bosht - ngritës aerodinamik , projeksion në bosht - forca anësore aerodinamike . Këto forca mund të shprehen në terma të koeficientëve të tërheqjes pa dimension , ngritje dhe forca anësore , përkatësisht:

; ; ,

ku është koka me shpejtësi të lartë, N / m 2; - shpejtësia e ajrit, m / s; r është dendësia e masës së ajrit, kg / m 3; S - zona e krahut të avionit, m 2. Karakteristikat kryesore aerodinamike përfshijnë gjithashtu cilësinë aerodinamike.

.

Karakteristikat aerodinamike të krahut varen nga parametrat gjeometrikë të fletës së fluturimit dhe të krahut, orientimi i krahut në rrjedhje (këndi i sulmit a dhe rrëshqitja b), parametrat e ngjashmërisë (numrat Reynolds Re dhe Mach), lartësia e fluturimit. H, si dhe nga parametra të tjerë . Numrat Mach dhe Reynolds janë pa dimension dhe përcaktohen nga shprehjet

ku a A është shpejtësia e zërit, n është koeficienti kinematik i viskozitetit të ajrit në m 2 / s, është madhësia karakteristike (si rregull, supozohet se ku është korda mesatare aerodinamike e krahut). Për të përcaktuar karakteristikat aerodinamike të një avion, ndonjëherë përdoren metoda më të thjeshta, të përafërta. Një avion konsiderohet si një grup pjesësh të veçanta: krahu, trupi i avionit, boshti, kështjellat e motorit, etj. Përcaktohen forcat dhe momentet që veprojnë në secilën prej pjesëve individuale. Në këtë rast përdoren rezultatet e njohura të studimeve analitike, numerike dhe eksperimentale. Forcat dhe momentet që veprojnë në rrafsh gjenden si shuma e forcave dhe momenteve përkatëse që veprojnë në secilën pjesë të tij, duke marrë parasysh ndikimin e tyre të ndërsjellë.

Sipas metodës së propozuar, llogaritja e karakteristikave aerodinamike të krahut kryhet nëse specifikohen disa karakteristika gjeometrike dhe aerodinamike të profilit të krahut.

Zgjedhja e profilit të krahut

Karakteristikat kryesore gjeometrike të profilit përcaktohen nga parametrat e mëposhtëm. Korda e një profili është një segment i drejtë i lidhur me dy pikat më të largëta të profilit. Akordi e ndan profilin në dy pjesë: e sipërme dhe e poshtme. Segmenti më i madh pingul me kordën, i mbyllur midis kontureve të sipërme dhe të poshtme të profilit, quhet trashësia e profilit c (fig. 2). Linja që lidh mesin e segmenteve pingul me kordën dhe e mbyllur midis kontureve të sipërme dhe të poshtme të profilit quhet vija e mesme ... Segmenti më i madh pingul me kordën, i mbyllur midis kordës dhe vijës së mesme të profilit, quhet lakim i profilit f ... Nëse, atëherë thirret profili simetrike .

Oriz. 2. Profili i krahut

b- korda e profilit; c- trashësia e profilit; f- lakimi i profilit; - koordinata e trashësisë maksimale; - koordinata e lakimit maksimal

Trashësia c dhe lakimi i profilit f, si dhe koordinatat dhe, si rregull, maten në njësi relative,,, ose përqindje , , , .

Zgjedhja e profilit të krahut shoqërohet me plotësimin e kërkesave të ndryshme për aeroplanin (sigurimi i diapazonit të kërkuar të fluturimit, efikasiteti i lartë i karburantit, shpejtësia e lundrimit, sigurimi i kushteve të sigurta të ngritjes dhe uljes, etj.). Pra, për avionët e lehtë me mekanizim të thjeshtuar të krahëve, vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet sigurimit të vlerës maksimale të koeficientit të ngritjes, veçanërisht gjatë ngritjes dhe uljes. Si rregull, avionë të tillë kanë një krah me një vlerë të madhe të trashësisë relative të fletës ajrore% = 12 ¸ 15%.

Për avionët me rreze të gjatë me një shpejtësi të lartë fluturimi nënsonik, në të cilin arrihet një rritje në mënyrat e ngritjes dhe uljes për shkak të mekanizimit të krahëve, theksi vihet në arritjen e performancës më të mirë në modalitetin e lundrimit, në veçanti, në ofrimin e mënyrave.

Për avionët me shpejtësi të ulët, zgjedhja e profileve bëhet nga një seri profilesh standarde (konvencionale) NACA ose TsAGI, të cilat, nëse është e nevojshme, mund të modifikohen në fazën e projektimit të konturit të avionit.

Për shembull, profilet NACA me përcaktime katërshifrore mund të përdoren në avionët e lehtë të trajnimit, përkatësisht për seksionet e krahëve dhe të bishtit. Për shembull, profilet NACA2412 (trashësia relative% = 12%, koordinata e trashësisë maksimale% = 30%, lakimi relative% = 2%, koordinata e lakimit maksimal% = 40%) dhe NACA4412 (% = 12%,% = 30% ,% = 4%,% = 40%) kanë një vlerë mjaft të lartë dhe karakteristika të qetë të stallës në zonën e këndit kritik të sulmit.

Profilet 5-shifrore NACA (seri 230) kanë ngritjen më të lartë nga të gjitha seritë standarde, por performanca e tyre e shkëputjes është më pak e favorshme.

Profilet NACA me një përcaktim me gjashtë shifra ("laminar") kanë një rezistencë të ulët të profilit në një gamë të ngushtë vlerash koeficienti. Këto profile janë shumë të ndjeshme ndaj vrazhdësisë së sipërfaqes, papastërtisë, grumbullimit.

Profilet klasike (konvencionale) të përdorura në aeroplanët me shpejtësi të ulët nënsonike dallohen nga shqetësime (shkarkime) mjaft të mëdha lokale në sipërfaqen e sipërme dhe, në përputhje me rrethanat, nga vlera të vogla të numrit kritik Mach. Numri kritik Mach është një parametër i rëndësishëm që përcakton tërheqjen e avionit (për>, në sipërfaqen e avionit shfaqen rajone të rrymave supersonike lokale dhe zvarritje shtesë të valëve).

Një kërkim aktiv i mënyrave për të rritur shpejtësinë e fluturimit të lundrimit (pa rritur rezistencën e avionit) ka çuar në nevojën për të gjetur mënyra për të rritur më tej në krahasim me profilet klasike të shpejtësisë. Kjo mënyrë e rritjes është për të reduktuar lakimin e sipërfaqes së sipërme, e cila çon në uljen e shqetësimeve në një pjesë të konsiderueshme të sipërfaqes së sipërme. Me një lakim të vogël të sipërfaqes së sipërme të fletës ajrore superkritike, fraksioni i ngritjes së krijuar prej tij zvogëlohet. Për të kompensuar këtë fenomen, pjesa e bishtit të profilit shkurtohet duke e përkulur pa probleme nga poshtë (efekti "flap"). Në këtë drejtim, vija e mesme e profileve superkritike ka një karakteristikë S - pamje figurative, me një palosje poshtë të seksionit të bishtit. Fletët ajrore superkritike zakonisht karakterizohen nga lakim negativ në hundën e fletëve ajrore. Në veçanti, në shfaqjen ajrore MAKS 2007 në ekspozitën e SHA Tupolev, u prezantua një model i avionit TU-204-100SM me një krah të cunguar, i cili bën të mundur marrjen e një ideje për karakteristikat gjeometrike të krahut. seksioni rrënjë. Fotoja më poshtë (Fig. 3.) tregon praninë e profilit “bark” dhe një pjese të sipërme mjaft të sheshtë, karakteristikë e profileve superkritike. Profilet superkritike, në krahasim me profilet e shpejtësisë konvencionale, mund të rriten me afërsisht = 0,05 ¸ 0,12 ose të rrisin trashësinë me% = 2,5 ¸ 5%. Përdorimi i profileve të trasha lejon rritjen e raportit të krahut me = 2,5 ¸ 3 ose uljen e këndit të fshirjes nga krahu përafërsisht = 5 ¸ 10 ° gjatë ruajtjes së vlerës .

Oriz. 3. Profili i krahut të avionit Tu-204-100SM

Përdorimi i fletëve ajrore superkritike në rregullimin e krahëve të fshirë është një nga drejtimet kryesore për përmirësimin e aerodinamikës së transportit modern dhe avion pasagjerësh.

Duhet të theksohet se me avantazhin e padyshimtë të fletëve ajrore superkritike, në krahasim me ato të zakonshmet, disa nga disavantazhet e tyre janë një rritje në vlerën e koeficientit të çift rrotullimit të zhytjes dhe një seksion i hollë bishti i fletëve ajrore.

Karakteristikat themelore gjeometrike dhe aerodinamike të një krahu me hapësirë ​​të kufizuar

Gjatë 30 ¸ 40 viteve të fundit, lloji kryesor i krahut për avionët me distanca të gjata nënsonike ka qenë një krah i fshirë (c = 30 ¸ 35 °) me një raport pamjeje, i bërë me një h të ngushtuar = 3 ¸ 4. Avionët premtues të pasagjerëve të paraqitur në shfaqjen ajrore MAKS - 20072 (Tu - 334, Sukhoy Superjet 100) kishin një raport pamjeje. Progresi në rritjen e raportit të pamjes së krahut është arritur kryesisht nëpërmjet përdorimit të materialeve të përbëra në strukturën e krahëve.

Oriz. 4. Krahu me një panel

Seksioni i krahut në rrafshin e simetrisë quhet profilin e rrënjës , dhe akordi i tij është rrënjë ; në skajet e krahut, përkatësisht, profili i fundit dhe korda terminale ... Distanca nga një profil fundor në tjetrin quhet hapje krahësh ... Akordi i profilit të krahut mund të ndryshojë përgjatë hapësirës së tij. Raporti i kordës së rrënjës me kordën pasuese quhet ngushtimi i krahut h. Marrëdhënia quhet zgjatja e krahut ... Këtu Sështë zona e projeksionit të krahut në rrafshin pingul me rrafshin e simetrisë së krahut dhe që përmban kordonin rrënjë. Nëse, gjatë fluturimit, skajet devijohen në lidhje me seksionin rrënjë, ato flasin spastrim i krahëve ... Në fig. 4 tregon këndin midis pingules me rrafshin e simetrisë dhe skajit kryesor të krahut, i cili përcakton spastrim i skajit kryesor ... Ata flasin edhe për qymyrin fshij buzë zvarritëse , por më e rëndësishmja - këndi (ose thjesht c) linjë fokusi , d.m.th. përgjatë një linje që lidh vatrat e profileve të krahëve përgjatë hapësirës së saj. Me fshirje zero përgjatë vijës fokale për një krah me një ngushtim jo zero, skajet e krahëve nuk janë pingul me rrafshin e simetrisë së krahut. Sidoqoftë, përgjithësisht konsiderohet të jetë një krah i drejtë dhe jo një krah i fshirë. Nëse skajet e krahut janë devijuar mbrapa në lidhje me seksionin rrënjë, atëherë ata thonë në lidhje me spastrimin pozitiv nëse përpara - rreth negativ ... Nëse skajet kryesore dhe të pasme të krahut nuk kanë kthesa, atëherë fshirja nuk ndryshon përgjatë hapësirës. Përndryshe, fshirja mund të ndryshojë kuptimin dhe madje edhe shenjën.

Krahët moderne të fshirë me një kënd fshirjeje c = 35 ° të avionëve të linjës kryesore nënsonike, të projektuar për shpejtësi lundrimi që korrespondojnë me = 0,83 ¸ 0,85, kanë një trashësi mesatare relative të krahut% = 10 ¸ 11%, dhe krahë superkritikë me një kënd fshirjeje c = 28 ¸ 30 ° (për avionët premtues) rreth% = 11 ¸ 12%. Shpërndarja e trashësisë mbi hapësirën e krahëve përcaktohet nga kushtet për realizimin e një vëllimi të dobishëm të dhënë dhe zvarritja minimale e valës. Për të realizuar efektin e rrëshqitjes në pjesët anësore të krahëve të fshirë, përdoren profile me një vendndodhje "më përpara" të pikës së trashësisë maksimale në krahasim me pjesën tjetër të krahut.

Nuk janë të vendosura në të njëjtin rrafsh, atëherë krahu ka një kthesë gjeometrike (Fig. 6), e cila karakterizon këndin j.

Oriz. 6. Profilet e krahut fundor dhe rrënjësor në prani të përdredhjes gjeometrike

Studimet e modeleve aerodinamike të avionëve kanë treguar se përdorimi i fletëve ajrore superkritike në kombinim me kthesën gjeometrike bën të mundur sigurimin. Në këtë punë, ne përdorim një teknikë të përafërt për përcaktimin e karakteristikave aerodinamike të krahut, bazuar në përdorimin e të dhënave eksperimentale. Llogaritja e koeficientëve aerodinamikë dhe e krahut kryhet në disa faza. Të dhënat fillestare për llogaritjen janë disa karakteristika gjeometrike dhe aerodinamike të fletës ajrore. Këto të dhëna mund të merren, në veçanti, nga atlasi i profileve.

Sipas rezultateve të llogaritjes së koeficientëve aerodinamikë, ndërtohet një varësi dhe një varësi polare. . Një formë tipike e këtyre varësive për shpejtësi të ulëta nënsonike është paraqitur, përkatësisht, në Fig. 7 dhe fig. tetë.

Profili klasik i krahut është si më poshtë

Trashësia më e madhe është e vendosur në rreth 40% të akordit.

Në këtë rast, vija e mesme ndryshon afërsisht në të njëjtën mënyrë.

Profilet e tilla quheshin superkritike (superkritike). Ata evoluan shpejt në profile superkritike të gjeneratës së dytë - pjesa e përparme po afrohej simetrike dhe nënprerja u rrit.

Lëvizja e pjesës së mesme të profilit poshtë do të sillte përparim shtesë në shpejtësi.

por zhvillim të mëtejshëm ndaloi në këtë drejtim - prerja edhe më e fortë e bëri skajin pasues shumë të hollë për sa i përket forcës. Një tjetër disavantazh i krahut superkritik të gjeneratës së dytë ishte momenti i zhytjes, i cili duhej të përballohej nga ngarkesa në bishtin horizontal.

Ne vendosëm: meqenëse nuk mund të bësh prerje nga pas, duhet të bësh prerje përpara.

Ata shkruajnë për rezultatin:

"Siç mund ta imagjinoni, kjo detyrë u zgjidh shkëlqyeshëm. Dhe zgjidhja ishte po aq e zgjuar aq edhe e thjeshtë - ne aplikuam një prerje në pjesën e përparme të poshtme të krahut dhe e reduktuam atë në pjesën e pasme. Përparësitë e profilit superkritik.

Tani inxhinierët kanë një mundësi të drejtpërdrejtë për të rritur shpejtësinë e fluturimit me më shumë se 10% pa rritur fuqinë e motorit, ose për të rritur forcën e krahut pa rritur masën e tij.