uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

katsaus edelliseen numeroon: yleisötiede: kuinka monta tyyppistä kantosiipiä on lentokoneen siivissä (1)

muuttuvan siiven, deltasiiven ja puolisuunnikkaan siiven nousu, laskunopeus ja ohjattavuus eivät ole yhtä hyviä kuin suoran siiven nopea lentovastus on kuitenkin liian suuri, joten mekaanisilla keinoilla voidaan tehdä siiven takasiipi laidunkulmaa voidaan muuttaa tarpeen mukaan lennon aikana, eikö se olisi molempien maailmojen paras? tämä on muuttuvan pyyhkäisyn siiven alkuperä.

muuttuvien pyyhkäisyiden siipien käsite näyttää yksinkertaiselta, mutta sen toteuttamisessa on monia ongelmia. ensinnäkin on kysymys lennon vakaudesta. kun siiven pyyhkäisykulma kasvaa, nostokeskus siirtyy vähitellen taaksepäin, ja pian tulee ongelma, että nostokeskus on kaukana painopisteestä vaikka super valtava vaakasuora häntä voi tukahduttaa sen, se tuo valtavan vastuksen , ja voitto ei ole tappion arvoinen. nostokeskuksen liikkeen vähentämiseksi säädettävän pyyhkäisyn siipi voidaan jakaa vain kahteen osaan. yksinkertaistaa suunnittelua.

lentovakausongelmien minimoimiseksi su-17:n liikkuva osa muodostaa vain puolet f-14:n liikkuvasta osasta, mutta siinä on silti suuri kiinteä osa. muuttuvan pyyhkäisevän siiven kanssa on monia erityisongelmia: siiven alla olevan laskutelineen juurtumispaikkaa ei ole helppo löytää, siiven sisäistä polttoainesäiliötä ei voida suunnitella liikkuvaan osaan, mikä vähentää huomattavasti siiven sisäistä kokonaismäärää polttoainesäiliötila, ja siiven alla olevien aseiden pylväiden on pyörittävä synkronisesti liikkuvan osan kanssa laskutelineen ylläpitämiseksi. kuljetetut aseet on suunnattu eteenpäin, ja niihin liittyy muuttuvan pyyhkäisyn siiven luontaisia ​​mekaanisia ongelmia. siivestä tulee lopulta erittäin painava, mikä kumoaa suuresti säädettävän pyyhkäisyn siiven aerodynaamiset edut.

1960- ja 1970-luvuilla esiintyneen lyhytaikaisen ilmaantumisen jälkeen vaihtuvan pyyhkäisyisiä siipiä käytetään nykyään harvoin. vuonna 1981 lentävä tu-160 oli viimeinen äskettäin valmistettu vaihtuvasiipinen lentokone.

eteenpäin pyyhkäistyjen siipien, suurten pyyhkäisysiipien ja deltasiipien veto pienenee pyyhkäisykulman kautta, mutta ilma on itse asiassa kiinnostunut vain vinosta pyyhkäisykulmasta, eikä se välitä siitä, pyyhkäistäänkö siipi taaksepäin vai eteenpäin. mitä etuja eteenpäin pyyhkäisyistä siiveistä on? eteenpäin pyyhkäisevän siiven ilmavirran jännesuuntainen virtaus on sisäänpäin, ja runko estää lopulta luonnollisesti jännesuuntaisen virtauksen, mikä parantaa siiven tehokkuutta nostovoiman tuottamisessa.

vielä tärkeämpää on, että eteenpäin pyyhkäistyt siivet viivästyttävät suuresti siipien kärjen pysähtymisongelmaa. ilma on viskoosia, ja tämä viskositeetti muodostaa rajakerroksen (kutsutaan myös rajakerrokseksi) rajakerroksessa ilmavirtaus on hidasta ja nostovoiman vaikutus menetetään. kun lennät suuressa iskukulmassa, ilmavirtaus virtaa pyyhkäisyn siiven jänneväliä pitkin, jolloin rajakerros kerääntyy siiven kärkeä kohti, jolloin siiven kärki pysähtyy ensin, jolloin nostokeskus siirtyy kohti siiven juurta, aiheuttaa lentokoneen nokan kohoamisen edelleen ja lopulta koko lentokoneen siiven pysähtymisen.

eteenpäin pyyhkäisevät siivet ovat erilaisia. siipien kärjet ovat "puhtaassa" ilmavirrassa, rajakerros kerääntyy siipien juuriin, nostohäviö on pieni ja siivekkeet ylläpitävät tehokkaan kallistuksen hallinnan. eteenpäin pyyhkäisyillä siipien kiinnittymisen ongelma ei ole ennen kuin melkein koko siipi on pysähtynyt, mikä on paljon myöhemmin kuin takasiipi tämä on hyödyllistä ohjattavuuden parantamiseksi.

ilma kiinnostaa vain siiven "pyyhkäisy" ei ole väliä onko se pyyhkäisy eteenpäin vai taaksepäin, joten siipi voidaan pyyhkiä myös eteenpäin eteenpäin pyyhkäisevä siipi tutkimuslentokone.

eteenpäin suuntautuneilla siipillä on kuitenkin myös olennainen puute: aeroelastinen ero. siivet eivät ole jäykkiä, mutta niillä on tietty joustavuus.

ilmavirta siiven pinnan yli synnyttää nostovoimaa ja nosto vaikuttaa siipiin, joten siiven kärki pyrkii kiertymään ylöspäin siiven juuren ollessa tukipisteenä. koska eteenpäin pyyhkäisyn siiven tukipiste on siivenkärjen takana, eteenpäin pyyhkäisevän siiven kärjellä on luonnollinen taipumus kiertyä taaksepäin ja ylöspäin pahentaa vääntymistä taaksepäin ja ylöspäin.

jos sitä ei valvota, rakenteet voivat nopeasti vaurioitua liiallisesta vääntymisestä. pyyhkäisyn siiven tukipiste on siiven kärjen edessä, ja siiven kärjellä on luonnollinen taipumus vääntyä eteenpäin ja ylöspäin noston vaikutuksesta. tätä ongelmaa ei esiinny, kun paikallista iskukulmaa pienennetään. alkuaikoina eteenpäin pyyhkäistyt siivet eivät materiaalirajoitusten vuoksi pystyneet ratkaisemaan aeroelastisen hajaantumisen ongelmaa, ja taaksepäin pyyhkäistyt siivet tulivat ainoaksi vaihtoehdoksi. komposiittimateriaalien syntymisen jälkeen voidaan käyttää ns. "aeroelastista räätälöintiä", eli kuitujen suuntajen näppärän järjestelyn ansiosta rakenteellinen jäykkyys on normaalisuunnassa korkeampi kuin jännesuuntaan ja siitä aiheutuvat ongelmat. aeroelastinen ero voidaan voittaa taitavasti.

noin vino siipi

sekä pyyhkäiset siivet että eteenpäin pyyhkäiset siivet ovat symmetrisiä, joko molemmat puolet pyyhkäistään takaisin yhteen tai molemmat puolet pyyhkäistään eteenpäin yhdessä. mutta vastuksen vähentämisen näkökulmasta ei ole mitään syytä, miksi toista puolta ei voi pyyhkiä eteenpäin ja toista puolta taaksepäin epäsymmetrisen vinon siiven muodostamiseksi.

koska sillä ei ole väliä, pyyhkäisetkö eteenpäin vai taaksepäin, on myös hyvä pyyhkäistä eteenpäin ja taaksepäin. tämä on amerikkalainen ad-1-tutkimuslentokone.

(lähdessään ja laskeutuessaan se on litteä, aivan kuten tavallinen suorasiipinen lentokone. lähdön jälkeen siitä tulee suurella nopeudella lentäessään vino siipi, jonka toinen pää on pyyhkäisty eteenpäin ja toinen pää taaksepäin.)

pyyhkäisyihin ja eteenpäin pyyhkäisiin siipiin verrattuna vinojen siipien kokonaispoikkileikkauspinta-alajakauma rungon akselilla on suhteellisen tasainen, mikä on hyödyllistä transonisen alueen lain noudattamisen ja transonisen vastuksen vähentämisen kannalta.

kiinteillä vinoilla siiveillä on etuja, mutta vaihtelevasti pyyhkäisevät vinot siivet ovat siellä, missä ne loistavat.

perinteisiä säädettävän pyyhkäisyisiä siipiä vaivaa saranoiden asento, mutta säädettävän pyyhkäisyisen vinon siiven saranoilla on vain yksi ihanteellinen asento: keskellä ja muut asennot ovat tarpeettomia. koska paino molemmilla puolilla on tasapainossa, taaksepäin pyyhkäisyn vinon siiven mekaaninen rakenne on hieman yksinkertaisempi, mikä on kuin ero käsien ojentamisessa ulospäin suoraan kauhan kantamiseksi tai kuorman kantamisen välillä olkapäällä. aerodynaamisesti kaltevuuskulman muutokset pitävät myös hissin keskipisteen liikkeen suunnilleen ennallaan, mikä yksinkertaistaa lentovakauden suunnittelua.

vino siipi ratkaisee yllättäen pyyhkäisyn siiven vaihtoongelman, mutta paikka, jossa vino siipi voi paremmin osoittaa ylivoimansa, on lentävä siipi.

perinteisten lentokoneiden siivet ja runko ovat erillisiä, siivet tuottavat nostovoimaa ja runko kuljettaa ihmisiä ja rahtia. runko ei kuitenkaan tuota nostovoimaa ja on "kuollut paino". tämä ongelma aiheuttaa suurta rasitusta siiven juurille ja on rakenteellisesti tehoton. paras tapa on saada kaikki kuorma siiven sisällä, missä rakenteelliset lujuusvaatimukset ovat minimaaliset. teoriassa, jos nostovoima ja painovoima siiven jokaisessa pisteessä ovat täsmälleen kohdakkain, lentokone voidaan valmistaa paperista, mikä minimoi rakenteellisen painon. todellisuudessa tämä on tietysti mahdotonta ennen kuin se pääsee taivaalle, paino on jo painunut paperin läpi. tämä kuitenkin osoittaa, että lentävän siiven, jossa ei ole runkoa ja vain siivet, yleinen suunta on oikea.

lentävä siipi käyttää siipirakennetta kuorman kantamiseen, mikä maksimoi rakenteen aerodynaamisen tehokkuuden ja eliminoi siiven juurijännitysongelmat. tämä on amerikkalainen b-2

x47b

elliptinen siipi

jos työntövoimaa ei synny, kaikki lentokoneen ilmaan siirtämä energia muodostaa vastuksen ja siipien kärkien pyörteet ovat erittäin tärkeä osa lentovastusta. suunnittele nostojakauma oikein niin, että siipien kärkien lähellä syntyy vähemmän nostovoimaa, ja siipien kärkien ympärillä olevan virtauksen aiheuttama vastus pienenee. tämä on brittiläisen spitfire-hävittäjän kuuluisa elliptinen muoto jet toisessa maailmansodassa näin muotoiltu siipi syntyi.

brittiläisen spitfire-hävittäjäkoneen kuuluisa elliptinen siipi on suunniteltu vähentämään siipien kärkien virtausta ja optimoimaan nostojakauma, kuten yllä olevassa kuvassa näkyy.

elliptisen siiven luonnollinen jatke on pyöreä siipi. pyöreä siipi ei ainoastaan ​​keskitä nostoa tuottavia osia siiven juurta kohti, vaan se myös noudattaa enemmän pinta-alalakia, etenkin jos kyseessä on pyöreä lentävä siipi ilman runkoa. tällainen lentävä kiekko ei sovellu vain teoriassa kaikille nopeusalueille leijumisesta yliäänenopeuteen, vaan se on myös scifi-ihmisten suosikki lennonohjauksen ongelma on vaikeampi ratkaista. ohjausvarsi ei ole vain erittäin vaikea, lyhyt, moottorin, suuttimen ja ohjauspinnan suunnittelua on harkittava uudelleen.

äärimmäisempi on tietysti lentävä lautanen. se on suunniteltu yhdysvaltain ilmavoimille, joten se on maalattu yllä olevassa kuvassa.

siivet

toinen tapa ratkaista siivenkärkien virtausongelma on käyttää siivenkärkiä, jotka ovat pystysuoraa siivenkärkien päällä ja estävät suoraan siipien kärkien virtauksen. aerodynaamisesti siivet pidentävät tehollista siipien kärkiväliä ja lisäävät nostovoimaa. oikein suunniteltuina siipien kärkiväli voi saavuttaa tehokkaan siipien kärkivälin, joka ylittää todellisen "siipien kärkivälin", mutta siivet lisäävät myös vastusta ja painoa ja tuovat myös aerodynaamisen häiriövastuksen siiven pinnan siirtymäkohtaan.

ilman elliptisiä siipiä tai lentäviä lautasia siivet voivat tehokkaasti vähentää virtauksen vaikutusta siivenpäiden ympärillä.

siivekkeitä voidaan pidentää ylös ja alas samanaikaisesti tai ne voidaan pidentää vain ylöspäin. valinta näiden kahden välillä on luonnollisesti kompromissi nostovoiman lisäämisen ja painon ja vastuksen vähentämisen välillä. winglets on erittäin tehokas tapa hyödyntää vanhojen mallien potentiaalia tai kun lentokentän olosuhteet rajoittavat siipien kärkiväliä. mutta kun siipi suunnitellaan tyhjästä, jännevälin kasvattaminen on usein yksinkertaisempaa ja tehokkaampaa.

lyhyt historia winglettien kehityksestä

siivekkeet eivät vain kääntyvät ylöspäin, vaan voivat myös pudota alaspäin. tämä on a320:n siipi.