Реферат на тему крылья
Обновлено: 04.07.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Министерство общего и профессионального образования
Секция: Техническое творчество
Бахтин Артем Владимирович и Давыдов Кирилл Владиславович
Учитель физики МБОУ Гимназии № 120
Белова Нина Иосифовна
2.1.Изготовление моделей летательных аппаратов------------------------------------13
Как только люди первый раз взглянули на небесных обитателей, в голову им лезли мысли о том как прекрасен мир с высоты. Они мечтали взлететь как птицы к облакам. Но пока одни мечтали, другие пытались это сделать. Постепенно люди продвигались в направление своих идей. И так человечество прогрессировало и дошло до наших дней. Теперь взглянув на небесные просторы мы можем увидеть самолеты летящие в далекие страны, спутники похожие на звезда… Человек добился многого в полетах над землей и изобрел множество летательных аппаратов. И с недавних пор человек смог достичь наибольшего успеха в полетах как птица. Вингсьют – последнее слово техники, летательный аппарат конструкцией напоминающий птицу или белку - летягу. Человек буквально смог стать птицей и парить в небесах. Но действительно ли что вингсьют стал выдающимся изобретением и так ли он похож на привычный нам парашют.
Аэродинамическое качество парашюта типа “крыло” превышает аэродинамическое качество вингьсюта
Провести сравнительную характеристику аэродинамических качество парашюта типа “крыло” и вингсьюта
1) Изучить принцип работы вингсьюта и парашюта типа крыло
1) Изучить аэродинамику вингсьюта и парашюта
2) Провести эксперименты на доказательство гипотезы
3) Сделать вывод о проделанной работе.
1) Парашют типа “крыло”
3) Крыло самолета
Глава 1. Теоретическая часть
Парашют — устройство из ткани, в основном в виде полусферы, к которому стропами прикреплена подвесная система или груз. Служит для замедления движения предмета в воздухе. Парашюты используются для прыжков из летательных аппаратов (или с фиксированных объектов) с целью безопасного спуска и приземления людей (грузов), для торможения летательных аппаратов при посадке.
Дополнительно персональные парашюты подразделяются на:
- классический (точностный) купол;
Классический парашют типа крыло состоит:
- Из верхней и нижней оболочки ( Основные несущие поверхности купола. Они изготавливаются из ткани с низкой или нулевой воздухопроницаемостью );
- Сопла ( Отверстие в передней части секции для по-ступания воздуха внутрь; купола )
- Слайдера ( Это устройство рифления, предназначенное для замедления раскрытия купола и представляющее собой прямоугольную косынку с кольцами по углам. В кольца продеты все стропы, таким образом, слайдер делит стропы на четыре группы соответственно четырем свободным концам. Он может беспрепятственно скользить (отсюда его название) по стропам or купола до свободных концов, иногда и по свободным концам );
- Клеванты ( Пластиковый или эбонитовый цилиндр со скругленными концами и поперечным сквозным отверстием в середине. Красного цвета. Закреплен на концах строп управления для их фиксации в верхнем положении и удобства управления. В настоящее время вместо клевантов широкое распространение получили мягкие петли );
- Передних и задних свободных концов ( Элемент подвесной системы в виде короткой капроновой ленты, соединяющей стропы с подвесной системой );
1.2.Что такое вингсьют
Вингсьют (англ. Wingsuit; также белка-летяга, бёрдман) — костюм-крыло из ткани. Полёты в вингсьюте являются разновидностью прыжков с парашютом. При полётах в вингсьюте для приземления используется парашют. В отличие от прыжков с парашютом, движение совершается не вниз, а вперед, напоминая полет птицы . Управление вингсьютом происходит посредством изменения угла падения или положения тела.
Костюм был оснащен тремя двухслойными крыльями (вместо двух, как в более ранних версиях), способными наполняться набегающим воздушным потоком. Все три тканевых крыла имеют внутри нервюры, надуваются набегающим потоком через воздухозаборники, и при полёте парашютиста вперед создают подъёмную силу. Кроме того, давление внутри крыла создает необходимую жесткость, без которой крыло было бы тяжело держать рукой.
1.3.Крыло самолёта.
Крыло - несущая поверхность, которая создает аэродинамическую подъемную силу, обеспечивающую полет самолета. Также о т размеров и формы крыла зависят лётные качества летательного аппарата.
1.3.1.Конструкция крыла и основные понятия
- Размах крыла - наибольшее расстояние между концевыми точками прямого крыла;
-Поперечное сечение крыла профиль крыла т. е. сечение его плоскостью, перпендикулярной размаху, называется профилем крыла. Разработано много различных форм профилей. Все они могут быть разделены на следующие четыре основных вида:
Наибольшую подъемную силу дают вогнуто-выпуклые крылья. У двояковыпуклых крыльев подъемная сила несколько меньше, чем у вогнуто-выпуклых, но зато меньше лобовое сопротивление. Крылья плосковыпуклым сечением занимают промежуточное место, т. е. подъемная сила и лобовое сопротивление у них меньше, чем у вогнуто-выпуклых, но больше, чем у двояковыпуклых. Наименьшее лобовое сопротивление имеют крылья симметричных двояковыпуклых профилей.
-Передняя кромка – ею называют передний край крыла, которым оно набегает на воздух
-Задняя кромка –это задний край этого же крыла.
-Хорда крыла или хорда профиля - расстояние между кромками
-Абсолютная толщина профиля - это расстояние от верхней до нижней поверхности профиля в сечении, перпендикулярном хорде
-Относительная толщина профиля — это отношение наибольшей толщины к хорде
При относительной толщине:
менее 8% профили считают тонкими
от 8 до 12% — средними,
более 12% — толстыми
Чем толще профиль, тем больше его лобовое сопротивление, но зато, как правило, больше и подъемная сила. И наоборот, чем тоньше профиль, тем меньше его лобовое сопротивление и меньше подъемная сила.
Силы действующие на крыло самолета
Во время полета на крыло самолета действует основные четыре физические силы:
Подъемная сила крыла
Подъёмная сила - одна из составляющих полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате несимметричности обтекания тела потоком. Крыло самолета имеет несимметричный профиль (верхняя часть крыла более выпуклая), вследствие чего скорость потока по верхней кромке крыла будет выше, чем над нижней. Создавшаяся разница давлений и порождает подъёмную силу.
Подъемная сила крыла создается движением частиц воздуха над и под крылом. Ее можно получить или в случае, когда крыло самолета движется относительно воздуха с некоторой скоростью, или если струю воздуха пустить мимо неподвижного крыла. Подъемная сила зависит от скорости частиц воздуха, обтекающих крыло. Малейшее увеличение их скорости вызывает более быстрое увеличение как подъемной силы, так и лобового сопротивления.
Тяга - сила , которая вырабатывается двигателями и толкает самолёт сквозь воздушную среду. Тяге противостоит лобовое сопротивление . В установившемся прямолинейном горизонтальном полёте они приблизительно равны. Если пилот увеличивает тягу, добавляя обороты двигателей, и сохраняет постоянной высоту, тяга превосходит сопротивление воздуха. Самолёт при этом ускоряется. Довольно быстро сопротивление увеличивается и вновь уравнивает тягу. Самолёт стабилизируется на постоянной, но более высокой скорости. Тяга — важнейший фактор для определения скороподъёмности самолёта (как быстро он может набирать высоту). Вертикальная скорость набора высоты зависит не от величины подъёмной силы, а от того, какой запас тяги имеет самолёт. В случаи крыла самолета тяга, увеличивает подъемную силу и силу сопротивления воздуха.
Сила тяжести - сила, с которой Земля притягивает к себе тело. Сила тяжести “тянет” крыло самолета к земли. Ее противоположность это подъемная сила.
Лобовое сопротивление — сила, препятствующая движению тел в жидкостях и газах. Наряду с подъёмной силой является составляющей полной аэродинамической силы.
Лобовое сопротивление может способствовать как обледенению летательных аппаратов (при низких температурах воздуха), так и вызывать нагревание лобовых поверхностей летательного аппарата при сверхзвуковых скоростях ударной ионизацией.
1. 4 Принцип работы вингсьюта и парашюта.
Летает ли вингсьют или только уменьшает вертикальную скорость за счет аэродинамического сопротивления? Он действительно летает, так как просто его площади недостаточно для такого уменьшения вертикальной скорости и гладкого планирования. Но лететь вингсьюту позволяет только гравитация. Вертикальное падение вызываемое силой гравитации вингсьют превращает в горизонтальный (насколько это возможно) полет. Те же самые принципы лежат в основе полетов планеров, дельтапланов и парашютов типа крыло. Вингсьют летает потому, что имеет аэродинамический профиль, точно так же как крыло самолета, парашют крыло или даже Space Shuttle (космический челнок) В действительности по форма и летным характеристикам вингьют ближе к шатлу, чем к остальным летательным аппаратам.
1. 5 Аэродинамика парашюта.
Существует всего две основные составляющие, которые заставляют парашют замедлять снижение - подъемная сила и сопротивление. Купол типа "крыло" создает себе подъемную силу, приложенную к "крылу" в зависимости от формы купола и его положения по отношению к набегающему потоку. Контролирование потока воздуха над "крылом" и есть искусство пилотирования парашютом.
Сама по себе форма крыла уже создает подъемную силу. Из-за его формы, его изогнутости, воздуху приходится быстрее протекать над куполом, чем под ним. Согласно законам физики, когда скорость воздуха повышается, его давление уменьшается. Это создает область низкого давления над куполом, и соответственно высокого под ним.
Сопротивление так же является к нам в двух своих проявлениях, сопротивлением крыла и “паразитным” сопротивлением. Говоря проще, сопротивление крыла - это результат трения воздуха о крыло. Это “наказание” всех без исключения крыльев, имеющих, хоть какую ни будь площадь, и вы можете говорить об этом как о подъемной силе, толкающей назад! “Паразитное” сопротивление есть результат разрушения формы потока воздуха неравномерностями крыла, и все что с ним связано. Отверстия секций вызывают турбулентность. Швы, укладочные петли, стропы и их держатели, "медуза", слайдер и даже пилот способствуете сопротивлению, при этом, абсолютно не повышая подъемной силы. Парашюты никогда не будут такими же хорошими крыльями, как крылья самолета, из-за своего структурного свойства порождать неимоверное количество паразитного сопротивления.
Подъемная сила и сопротивление - два результата обтекания воздушным потоком верхней части крыла. Именно поток воздуха над крылом создает эти силы для полета, отсюда - быстрее поток - больше значения этих сил. Подъемная сила и сопротивление возрастают в геометрической прогрессии по отношению к скорости: Увеличение скорости вдвое, повышает подъемную силу и сопротивление вчетверо. А это значит только одно: скорость - это ключ ко всему. Двигаться быстро - значит, в данном случае, большая подъемная сила и четкая реакция в управлении.
Для крыла, двигающегося сквозь воздушный поток и порождая подъемную силу, необходима так же сила, толкающая его вперед. Назовем ее тягой. С самолетом все понятно - эту проблему тут решает мотор. У спортивных куполов этим занимается гравитация. В парашютах - крыло стропы передней кромки короче, чем стропы задней кромки ,что вызывает наклон купола вниз. Поток, отклоняющийся у задней кромки, вызывает горизонтальное перемещение. Вес всей системы (вы плюс снаряжение) давят купол вниз. Крыло скользит, как санки с горы, согласно уклону, выставленному передними и задними стропами.
Чем больше масса, давящая купол вниз - тем эта самая тяга больше. Мы будем считать отношение массы к площади купола так называемой "загрузкой купола", которая является очень важным показателем для пилота. В Америке загрузка купола считается отношение полного веса парашютиста и системы в фунтах к площади купола в квадратных футах. Это заставляет нас быть уверенным в том, что при постоянной неизменной загрузке купола его перемещение по вертикали и горизонту так же буде постоянным.
Однако загрузка купола может катастрофически изменятся во время поворота. Нельзя не заметить, что при некоторых маневрах вы можете так же здорово уменьшать загрузку крыла на какой-то момент. На многих куполах пилоты могут совершать повороты, которые подбрасывают их тело вверх, в то время как купол уходит вниз, при этом, на какое то время стропы ослабляются - что означает уменьшение загрузки практически до нуля на какое-то мгновение.
В то же время, большая масса (тяга) значительно улучшают управление.
Вингсьют и парашют имеет одинаковый принцип работы, в основе его полета, принцип работы парашюта. Но их конструкции сильно отличаются.
1.6.Аэродинамическое качество
Для того что бы сравнить летательные аппараты в теории мы прибегла к такой безразмерной единицы измерения как аэродинамическое качество.
Аэродинамическое качество летательного аппарата – это отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению.
Подъёмная сила представляет собой полезную составляющую аэродинамической силы, которая поддерживает летательный аппарат в воздухе. Лобовое сопротивление, напротив, приводит к дополнительному расходу энергии летательного аппарата и является вредной составляющей. Таким образом, их отношение позволяет характеризовать качество летательного аппарата.
Вот так аэродинамическое качество выглядит в виде формулы:
- коэффициент лобового сопротивления;
- коэффициент подъёмной силы.
В более простом представлении аэродинамическое качество можно расценивать как расстояние, которое может пролететь летательный аппарат с некоторой высоты в штиль с выключенным двигателем (если он вообще есть). Например, на планере качество обычно около 30, а на дельтаплане — 10). То есть с высоты в 1 километр спортивный планер сможет пролететь в идеальных условиях приблизительно 30 км, а дельтаплан — 10.
Аэродинамическое качество спортивных парашютов типа "крыло" 3-4.
Аэродинамическое качество вингсьюта 2.5.
Это говорит о том что парашют пролетит большее расстояние, чем вингсьют .
Проверила: Исламова М.Ш.
1. Геометрические характеристики крыласамолета
1.1. Аэродинамические силы и характеристики крыла самолета
1.2. Этапы полета самолета: взлет, набор высоты
КРЫЛО И ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ
Крыло самолетапредназначено для создания подъемной силы, необходимой для поддержки самолета в воздухе.
Аэродинамическое качество крыла тем больше, чем больше подъемная сила и меньше лобовое сопротивление.
Подъемная сила и лобовое сопротивление крыла зависят от геометрических характеристик крыла.
Геометрические характеристики крыла в основном сводятся к характеристикам крыла в плане и характеристикам профиля крыла.Кроме сил давления, на поверхность крыла по касательной к ней действуют силы трения, которые обусловлены вязкостью воздуха и целиком определяются процессами, происходящими в пограничном слое.
Суммируя распределенные по поверхности крыла силы давления и трения, получим равнодействующую силу, которая называется полной аэродинамической силой.
Точка приложения полной аэродинамической силы на хорде профилякрыла называется центром давления.
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КРЫЛА САМОЛЕТА
Геометрические характеристики крыла сводятся в основном к характеристикам формы крыла в плане и к характеристикам профиля крыла. Крылья современных самолетов по форме в плане могут быть (Рис. 7): эллипсовидные (а), прямоугольные (б), трапециевидные (в), стреловидные (г) и треугольные (д)
Наилучшей ваэродинамическом отношении является эллипсовидная форма, но такое крыло сложно в производстве, поэтому редко применяется. Прямоугольное крыло менее выгодно с точки зрения аэродинамики, но значительно проще в изготовлении. Трапециевидное крыло по аэродинамическим характеристикам лучше прямоугольного, но несколько сложнее в изготовлении.
Стреловидные и треугольные в плане крылья в аэродинамическом отношении на дозвуковыхскоростях уступают трапециевидным и прямоугольным, но на околозвуковых и сверхзвуковых имеют значительные преимущества. Поэтому такие крылья применяются только на самолетах, летающих на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ КРЫЛА САМОЛЕТА
Для современных сверхзвуковых и околозвуковых самолетов удлинение крыла не превышает 2- 5.
Длясамолетов малых скоростей величина удлинения может достигать 12-15, а для планеров до 25.
Для дозвуковых самолетов сужение крыла обычно не превышает 3, а для околозвуковых и сверхзвуковых оно может изменяться в широких пределах.
Углом стреловидности χ называется угол между линией передней кромки крыла и поперечной осью самолета. Стреловидность также может быть замерена по линии фокусов (проходящей нарасстоянии 1/4 хорды от ребра атаки) или по другой линии крыла. Для околозвуковых самолетов она достигает 45°, а для сверхзвуковых - до 60°.
Углом поперечного V крыла называется угол между поперечной осью самолета и нижней поверхностью крыла (Рис. 8). У современных самолетов угол поперечного V колеблется от +5° до -15°.
Профилем крыла называется форма.
Механизация крыла – перечень устройств, которые устанавливаются на крыло самолета для изменения его характеристик на протяжении разных стадий полета. Основное предназначение крыла самолета – создание подъемной силы. Этот процесс зависит от нескольких параметров – скорости движения самолета, плотности воздуха, площади крыла и его коэффициента подъемной силы.
Механизация крыла непосредственно влияет на площадь крыла и на его коэффициент подъемной силы, а также косвенно на его скорость. Коэффициент подъемной силы зависит от кривизны крыла и его толщины. Соответственно можно сделать вывод, что механизация крыла кроме площади крыла еще и увеличивает его кривизну и толщину профиля.
На самом деле не совсем так, ведь увеличение толщины профиля связано с большими технологическими сложностями, не столь эффективно и больше ведет к увеличению лобового сопротивления, потому этот пункт необходимо отбросить, соответственно механизация крыла увеличивает его площадь и кривизну. Делается это с помощью подвижных частей (плоскостей), расположенных в определенных точках крыла. По месторасположению и функциям, механизация крыла делится на закрылки, предкрылки и спойлеры (интерсепторы).
Далее мы рассмотрим особенности конструкции поворотных и треугольных крыльев.
Поворотные крылья:
Как известно, центроплан — это та самая часть самолетного крыла, которая соединяет левую и правую плоскости и служит, собственно, для крепления крыла к фюзеляжу. В соответствии с логикой центроплан должен быть жесткой конструкцией. Но 21 декабря 1979 года в воздух поднялся самолет NASA AD-1, у которого крыло крепилось к фюзеляжу… на шарнире и могло поворачиваться, придавая самолету асимметричную форму.
Впрочем, все началось гораздо раньше — с сумрачного тевтонского гения Рихарда Фогта, главного конструктора легендарной фирмы Blohm & Voss. Фогт, известный нетипичным подходом к проектированию авиатехники, уже строил асимметричные самолеты и знал, что подобная схема не мешает летательному аппарату быть устойчивым в воздухе. И в 1944-м на свет появился проект Blohm & Voss and P.202.
Основной идеей Фогта была возможность значительно снизить лобовое сопротивление при полетах на высоких скоростях. Самолет взлетал с обычным симметричным крылом (поскольку крыло малой стреловидности имеет высокий коэффициент подъемной силы), а в полете оно поворачивалось в плоскости, параллельной оси фюзеляжа, тем самым уменьшая сопротивление. Собственно, это было одно из решений по реализации изменяемой стреловидности крыла — одновременно немцы отрабатывали и классическую симметричную стреловидность на самолете Messerschmitt Р.1101.
Выгоды поворотных крыльев
Преимущества у асимметрично изменяемой стреловидности те же, что и у симметричной. Когда самолет взлетает, требуется высокая подъемная сила, когда же летит на высокой скорости (особенно выше скорости звука), подъемная сила уже не столь актуальна, а вот высокое лобовое сопротивление начинает мешать. Авиаинженерам приходится искать компромисс. Изменяя же стреловидность, самолет приспосабливается к режиму полета. Расчеты показывают, что расположение крыла под углом 60° к фюзеляжу значительно снизит аэродинамическое сопротивление, увеличивая максимальную крейсерскую скорость и снижая расход топлива.
Крыло OWRA RPW могло поворачиваться на угол до 45°, у беспилотника имелся рудиментарный фюзеляж и хвост — по сути, это был летающий макет, центральным и единственно интересным элементом которого было крыло. Основную часть исследований проводили в аэродинамическом тоннеле, часть — в реальном полете. Крыло показало себя неплохо, и в NASA приняли решение о строительстве полноценного самолета.
Недостатки
Главный недостаток симметричной стреловидности — это техническая сложность механизма изменения, его солидные масса и стоимость. При асимметричном изменении устройство значительно проще — по сути, ось с жестким креплением крыла и поворачивающий ее механизм.
Конечно, у асимметричного изменения стреловидности есть и недостатки — в частности, асимметрия лобового сопротивления, паразитные поворачивающие моменты, ведущие к избыточному крену и рысканию. Но все это уже в 1970-х годах можно было победить частичной автоматизацией органов управления.
В первом случае в плюсах — экономия топлива и повышение скорости при прочих равных показателях с обычными авиалайнерами. Во втором наибольшее значение имеет минимизация волнового сопротивления в момент, когда самолет достигает критического числа Маха.
Первые модели
Мало кто знает, что первый самолет с изменяемой геометрией крыла был построен вовсе не немцами во время Второй мировой (как утверждает большинство источников), а французскими пионерами авиации бароном Эдмоном де Маркаем и Эмилем Моненом в далеком 1911 году. Моноплан Маркая-Монена был представлен публике в Париже 9 декабря 1911 года, а полугодом позже совершил свой первый успешный полет.
Треугольные крылья
У треугольных крыльев за счет использования малых относительных толщин и малого удлинения можно до минимума свести волновое сопротивление, что особенно важно для сверхзвуковых скоростей полета. В то же время, большие хорды в корневой части крыла обеспечивают получение в этой зоне больших строительных высот, что уменьшает массу конструкции и дает большие объемы для размещения топлива и другой полезной нагрузки. Треугольные крылья обладают большой жесткостью и менее подвержены явлениям аэроупругости. С другой стороны, большая стреловидность по передней кромке и малый размах этих крыльев уменьшают его несущую способность и снижают эффективность механизации, что отрицательно сказывается на взлетно-посадочных характеристиках самолета. Наиболее распространенные конструктивно- силовые схемы треугольных крыльев:
1. многолонжеронное крыло с лонжеронами, перпендикулярными плоскости симметрии самолета (а);
2. однолонжеронное крыло с дополнительными стенками (б);
3. многолонжеронное крыло с лонжеронами, расположенными по образующим крыла (в);
4. кессонное крыло с вспомогательными стенками (г);
5. лонжеронное крыло с подкосной балкой (д).
Особенности силовой работы треугольных крыльев заключаются в следующем.
Лонжероны, силовые панели, стенки, поставленные перпендикулярно плоскости симметрии самолета, обеспечивают наименьшую массу конструкции за счет передачи нагрузки с крыла на фюзеляж по кратчайшему пути. Однако в технологическом отношении такая схема сложна, т.к. пояса лонжеронов, отбортовки продольных стенок в этом случае криволинейны и имеют переменные по размаху малки.
Расположение лонжеронов по образующим линиям крыла обеспечивает прямолинейность и постоянство малок указанных элементов по размаху, что значительно упрощает их изготовление, но масса крыла такой схемы увеличивается за счет большей длины лонжеронов и необходимости постановки силовой бортовой нервюры.
Схема с подкосной балкой обеспечивает конструктивную простоту создания в крыле ниши для размещения стойки шасси.
При расчете на прочность такие крылья рассматривать как тонкостенные нельзя. Так как здесь толщина обшивки соизмерима с толщиной крыла, допущение о постоянстве напряжений по толщине обшивки, принимаемое при расчете тонкостенных конструкций, неправомерно. Расчетными схемами для крыльев без продольных стенок является изотропная пластина, а для крыльев со стенками - анизотропная пластина.
Сравнительная оценка конструктивно шиловых схем треугольных крыльев.
В крыльях с параллельным продольным набором в сравнении с крыльями со сходящимся продольным набором длина лонжеронов меньше, бортовая нервюра не нагружается большими изгибающими моментами из-за отсутствия перелома лонжеронов у борта фюзеляжа, что делает эти крылья более рациональными в весовом отношении.
Преимущества
· Имеет малое относительное удлинение
Недостатки
· Возникновение и развитие волнового кризиса;
· Большие сопротивления и более резкое падение максимального аэродинамического качества при изменении угла атаки, что затрудняет достижение большего потолка и радиуса действия.
Использованные материалы:
3. Конструкция самолетов: учебник для студентов авиационных специальностей вузов / Житомирский Г. И. – 3-е изд., перераб.и доп. – М.: Машиностроение, 2005.
По простому говоря, это поперечное сечение крыла (не крыльев, а именно крыла, об этом мы с вами договорились здесь).
Однако по простому, да не совсем, потому что профиль крыла – это, говоря официальным языком, одна из основных составляющих, формирующих летательный аппарат и самолет в частности, так как крыло все же его неотъемлемая часть. Совокупность некоторого количества профилей составляют целое крыло, причем по всему размаху крыла они могут быть разные. А от того, какие они будут, зависит назначение самолета и то, как он будет летать. Например, скоростной и высотный самолет всегда имеет тонкий профиль крыла с острой передней кромкой. Известные предствители этого класса – самолеты МИГ-25 и МИГ-31. В то же время большинство пассажирских лайнеров имеют профиль с большой относительной толщиной и закругленной передней кромкой.
Типов профилей достаточно много, но форма их принципиально всегда каплевидна. Этакая сильно вытянутая горизонтальная капля. Однако капля эта обычно далека от совершенства, потому что кривизна верхней и нижней поверхностей у разных типов разная, как впрочем и толщина самого профиля. Классика – это когда низ близок к плоскости, а верх выпуклый по определенному закону. Это так называемый несимметричный профиль, но есть и симметричные, когда верх и низ имеют одинаковую кривизну.
Каждый образец математически рассчитывается согласно законам королевы авиационных наук аэродинамики. А потом продувается в аэродинамической трубе на различных режимах для имитации полетных условий и сбора необходимых характеристик.
Эволюция профиля крыла. Исторические разработки NASA.
Всеми полученными данными потом могут пользоваться разработчики различной авиационной техники (от авиа моделистов до современных самолетов) для выбора подходящего варианта. Существуют даже так называемые таблицы профилей. А профиль крыла, о котором мы говорим, вообще-то более точно называется аэродинамический профиль крыла, потому что это один из основных терминов, которыми оперирует аэродинамика.
Разработка аэродинамических профилей проводилась практически с начала истории авиации, проводится она и сейчас.
Делается это в специализированных учреждениях. Ярчайшим представителем такого рода учреждений в России является ЦАГИ – Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского. А в США – такие функции выполняет Исследовательский центр в Лэнгли (подразделение NASA).
Читайте также: