νέα

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

ανασκόπηση του προηγούμενου τεύχους: λαϊκή επιστήμη: πόσοι τύποι αεροτομών υπάρχουν στα φτερά του αεροπλάνου (1)

η ταχύτητα απογείωσης, η ταχύτητα προσγείωσης και η ικανότητα ελιγμών της πτέρυγας μεταβλητής σάρωσης, της πτέρυγας δέλτα και της τραπεζοειδούς πτέρυγας δεν είναι τόσο καλές όσο αυτές της ευθείας πτέρυγας, ωστόσο, η αντίσταση πτήσης υψηλής ταχύτητας της ευθείας πτέρυγας είναι πολύ μεγάλη μπορούν να χρησιμοποιηθούν μηχανικά μέσα για την κατασκευή του πίσω πτερυγίου της πτέρυγας η γωνία βόσκησης μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τις ανάγκες κατά τη διάρκεια της πτήσης, δεν θα ήταν το καλύτερο και των δύο κόσμων; αυτή είναι η προέλευση του μεταβλητού swept wing.

η έννοια των μεταβλητών swept wings φαίνεται απλή, αλλά υπάρχουν πολλά προβλήματα στην εφαρμογή της. πρώτον, υπάρχει το θέμα της σταθερότητας της πτήσης. καθώς η γωνία σάρωσης του φτερού αυξάνεται, το κέντρο ανύψωσης κινείται σταδιακά προς τα πίσω και σύντομα θα υπάρξει πρόβλημα ότι το κέντρο ανύψωσης είναι πολύ μακριά από το κέντρο βάρους, ακόμα κι αν η υπερτεράστια οριζόντια ουρά μπορεί να το καταστείλει, θα φέρει τεράστια έλξη , και το κέρδος δεν θα αξίζει την απώλεια. προκειμένου να μειωθεί η κίνηση του κέντρου ανύψωσης, το μεταβλητό πτερύγιο σάρωσης μπορεί να χωριστεί μόνο σε δύο τμήματα. απλοποίηση του μηχανικού σχεδιασμού.

προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν τα προβλήματα ευστάθειας πτήσης, το κινητό τμήμα του su-17 αντιπροσωπεύει μόνο το μισό του ανοίγματος των φτερών του f-14, αλλά εξακολουθεί να έχει ένα μεγάλο σταθερό τμήμα. υπάρχουν πολλά συγκεκριμένα προβλήματα με το μεταβλητό σαρωμένο φτερό: δεν είναι εύκολο να βρεις ένα μέρος για να ριζώσει ο κάτω πτερύγιος προσγείωσης, το ρεζερβουάρ καυσίμου στο φτερό δεν μπορεί να σχεδιαστεί στο κινητό τμήμα, γεγονός που μειώνει σημαντικά τη συνολική εσωτερική πτέρυγα ο χώρος της δεξαμενής καυσίμου και οι πυλώνες του όπλου κάτω από τα φτερά πρέπει να περιστρέφονται συγχρόνως με το κινητό τμήμα για να διατηρηθεί ο εξοπλισμός προσγείωσης τα όπλα που μεταφέρονται είναι στραμμένα προς τα εμπρός και σε συνδυασμό με τα εγγενή μηχανικά προβλήματα της πτέρυγας μεταβλητής σάρωσης. το πτερύγιο θα γίνει τελικά πολύ βαρύ, γεγονός που αντισταθμίζει σημαντικά τα αεροδυναμικά πλεονεκτήματα του πτερυγίου μεταβλητής σάρωσης.

μετά από μια βραχύβια εμφάνιση στις δεκαετίες του 1960 και του 1970, τα φτερά μεταβλητής σάρωσης χρησιμοποιούνται πλέον σπάνια το tu-160, το οποίο πέταξε για πρώτη φορά το 1981, ήταν το τελευταίο αεροσκάφος μεταβλητής σάρωσης.

για φτερά με σάρωση προς τα εμπρός, μεγάλα φτερά σάρωσης και πτερύγια δέλτα, η οπισθέλκουσα μειώνεται μέσω της γωνίας σάρωσης, αλλά ο αέρας ενδιαφέρεται στην πραγματικότητα μόνο για τη λοξή γωνία σάρωσης και δεν ενδιαφέρεται αν το φτερό σαρώνεται προς τα πίσω ή προς τα εμπρός. ποια είναι λοιπόν τα πλεονεκτήματα των μπροστινών πτερύγων που σάρωσαν; η ευρεία ροή της ροής αέρα σε ένα φτερό με σάρωση προς τα εμπρός είναι προς τα μέσα και το σώμα τελικά θα μπλοκάρει φυσικά την ευρεία ροή, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα του πτερυγίου στη δημιουργία ανύψωσης.

το πιο σημαντικό είναι ότι τα φτερά που σαρώνονται προς τα εμπρός καθυστερούν πολύ το πρόβλημα της ακινητοποίησης της άκρης του φτερού. ο αέρας είναι παχύρρευστος και αυτό το ιξώδες σχηματίζει ένα οριακό στρώμα (ονομάζεται επίσης οριακό στρώμα) στην επιφάνεια του πτερυγίου, η ροή του αέρα είναι αργή και χάνεται η επίδραση της δημιουργίας ανύψωσης. όταν πετάτε σε υψηλή γωνία προσβολής, η ροή αέρα ρέει κατά μήκος του ανοίγματος του σαρωμένου πτερυγίου, προκαλώντας τη συσσώρευση του οριακού στρώματος προς το άκρο του φτερού, προκαλώντας το άκρο του φτερού να σταματήσει πρώτα, προκαλώντας το κέντρο ανύψωσης να μετακινηθεί προς τη ρίζα του φτερού. προκαλώντας περαιτέρω ανύψωση της μύτης του αεροσκάφους και, τελικά, ακινητοποίηση ολόκληρου του αεροσκάφους.

τα φτερά με σάρωση προς τα εμπρός είναι διαφορετικά τα άκρα των φτερών είναι σε «καθαρή» ροή αέρα, η συσσώρευση οριακού στρώματος συμβαίνει στις ρίζες των φτερών, η απώλεια ανύψωσης είναι μικρή και τα πτερύγια διατηρούν αποτελεσματικό έλεγχο κύλισης. τα φτερά με σάρωση προς τα εμπρός δεν έχουν το πρόβλημα της ακινητοποίησης της άκρης του φτερού έως ότου σταματήσει σχεδόν ολόκληρο το φτερό, κάτι που είναι πολύ αργότερα από ένα φτερό με σάρωμα προς τα πίσω. αυτό είναι ευεργετικό για την ενίσχυση της ικανότητας ελιγμών.

ο αέρας ενδιαφέρεται μόνο για το «σκούπισμα» της πτέρυγας δεν έχει σημασία αν είναι σαρωμένο προς τα εμπρός ή προς τα πίσω, οπότε το φτερό μπορεί να σαρωθεί και προς τα εμπρός η παρακάτω εικόνα θα πρέπει να είναι το αμερικανικό x-29 ερευνητικό αεροσκάφος με πτέρυγα προς τα εμπρός.

ωστόσο, τα φτερά με σάρωση προς τα εμπρός έχουν επίσης ένα ουσιαστικό ελάττωμα: την αεροελαστική απόκλιση. τα φτερά δεν είναι άκαμπτα, αλλά έχουν κάποιο βαθμό ευελιξίας.

η ροή αέρα πάνω από την επιφάνεια του πτερυγίου δημιουργεί ανύψωση και η ανύψωση δρα στο φτερό, έτσι η άκρη του φτερού τείνει να στρίβει προς τα πάνω με τη ρίζα του φτερού ως υπομόχλιο. δεδομένου ότι το υπομόχλιο της πτέρυγας που σαρώνεται προς τα εμπρός βρίσκεται πίσω από το άκρο του φτερού, το άκρο του φτερού που σαρώνεται προς τα εμπρός έχει μια φυσική τάση να στρίβει προς τα πίσω και προς τα πάνω επιδεινώνοντας τη συστροφή προς τα πίσω και προς τα πάνω.

αν αφεθούν ανεξέλεγκτες, οι κατασκευές μπορεί γρήγορα να καταστραφούν λόγω υπερβολικής συστροφής. το υπομόχλιο του σαρωμένου πτερυγίου βρίσκεται μπροστά από το άκρο του φτερού και το άκρο του φτερού έχει μια φυσική τάση να στρίβει προς τα εμπρός και προς τα πάνω κάτω από τη δράση της ανύψωσης αυτό το πρόβλημα δεν παρουσιάζεται όταν η τοπική γωνία προσβολής είναι μειωμένη. τις πρώτες μέρες, λόγω των περιορισμών υλικού, τα φτερά με σάρωση προς τα εμπρός δεν μπορούσαν να λύσουν το πρόβλημα της αεροελαστικής απόκλισης και τα φτερά με σάρωση προς τα πίσω έγιναν η μόνη επιλογή. μετά την εμφάνιση σύνθετων υλικών, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η λεγόμενη «αεροελαστική προσαρμογή», ​​δηλαδή, μέσω της έξυπνης διάταξης των κατευθύνσεων των ινών, η δομική ακαμψία είναι υψηλότερη στην κανονική κατεύθυνση παρά στην κατεύθυνση του ανοίγματος και τα προβλήματα που προκαλούνται από η αεροελαστική απόκλιση μπορεί να ξεπεραστεί έξυπνα.

περί λοξής πτέρυγας

και τα δύο φτερά σάρωσης και τα φτερά σάρωσης προς τα εμπρός είναι συμμετρικά, είτε οι δύο πλευρές σαρώνονται πίσω μαζί, είτε και οι δύο πλευρές σύρονται προς τα εμπρός μαζί. αλλά από την προοπτική της μείωσης της οπισθέλκουσας, δεν υπάρχει κανένας λόγος για τον οποίο η μία πλευρά δεν μπορεί να σαρωθεί προς τα εμπρός και η άλλη πλευρά να σαρωθεί προς τα πίσω για να σχηματιστεί ένα ασύμμετρο λοξό φτερό.

δεδομένου ότι δεν έχει σημασία αν σαρώνετε προς τα εμπρός ή προς τα πίσω, είναι επίσης εντάξει να σαρώνετε προς τα εμπρός και να σαρώνετε πίσω αυτό είναι ένα λοξό φτερό.

(κατά την απογείωση και την προσγείωση, είναι επίπεδο, όπως ένα συνηθισμένο αεροσκάφος με ευθεία πτέρυγα. μετά την απογείωση, γίνεται λοξό φτερό όταν πετάει με μεγάλη ταχύτητα, με το ένα άκρο να σύρεται προς τα εμπρός και το άλλο άκρο προς τα πίσω.)

σε σύγκριση με τα πτερύγια σάρωσης και τα φτερά σάρωσης προς τα εμπρός, η συνολική κατανομή του εμβαδού της διατομής των λοξών φτερών κατά μήκος του άξονα της ατράκτου είναι σχετικά ομοιόμορφη, γεγονός που είναι ευεργετικό για την ικανοποίηση του νόμου της υπερηχητικής περιοχής και για τη μείωση της υπερηχητικής οπισθέλκουσας.

τα σταθερά λοξά φτερά έχουν πλεονεκτήματα, αλλά τα μεταβλητά λοξά φτερά είναι εκεί που λάμπουν.

τα παραδοσιακά φτερά μεταβλητής σάρωσης ενοχλούνται από τη θέση του μεντεσέ, αλλά οι μεντεσέδες των λοξών φτερών με μεταβλητή σάρωση έχουν μόνο μία ιδανική θέση: στη μέση και άλλες θέσεις είναι περιττές. δεδομένου ότι το βάρος και στις δύο πλευρές είναι ισορροπημένο, η μηχανική σχεδίαση της λοξής πτέρυγας με σάρωσης είναι λίγο πιο απλή, κάτι που μοιάζει με τη διαφορά μεταξύ της επέκτασης των χεριών προς τα έξω για να μεταφέρετε απευθείας έναν κουβά ή της μεταφοράς ενός φορτίου στον ώμο. αεροδυναμικά, οι αλλαγές στη γωνία κλίσης διατηρούν επίσης την κίνηση του κέντρου ανύψωσης σχεδόν αμετάβλητη, απλοποιώντας τη σχεδίαση της ευστάθειας πτήσης.

το λοξό φτερό απροσδόκητα λύνει το πρόβλημα της αλλαγής του σαρωμένου φτερού, αλλά το μέρος όπου το λοξό φτερό μπορεί να δείξει καλύτερα την ανωτερότητά του είναι το ιπτάμενο φτερό.

τα φτερά και η άτρακτος των παραδοσιακών αεροσκαφών είναι ξεχωριστά, με τα φτερά να δημιουργούν ανύψωση και την άτρακτο να μεταφέρει ανθρώπους και φορτίο. ωστόσο, η άτρακτος δεν δημιουργεί ανύψωση και είναι "νεκρό βάρος". ο καλύτερος τρόπος είναι να έχετε όλο το φορτίο μέσα στο φτερό, όπου οι απαιτήσεις δομικής αντοχής είναι ελάχιστες. θεωρητικά, εάν η ανύψωση και η βαρύτητα σε κάθε σημείο της πτέρυγας είναι ακριβώς μετατοπισμένες, ένα αεροπλάνο μπορεί να κατασκευαστεί από χαρτί, ελαχιστοποιώντας το δομικό βάρος. φυσικά, αυτό είναι αδύνατο στην πραγματικότητα πριν φτάσει στον ουρανό, το βάρος έχει ήδη πιέσει μέσα από το χάρτινο δέρμα. ωστόσο, αυτό δείχνει ότι η γενική κατεύθυνση του ιπτάμενου πτερυγίου, που δεν έχει άτρακτο και έχει μόνο φτερά, είναι σωστή.

το ιπτάμενο φτερό χρησιμοποιεί τη δομή του φτερού για να μεταφέρει το φορτίο, το οποίο μεγιστοποιεί την αεροδυναμική απόδοση της κατασκευής και εξαλείφει τα προβλήματα καταπόνησης της ρίζας του πτερυγίου

x47b

ελλειπτικό φτερό

εάν δεν δημιουργηθεί ώθηση, όλη η ενέργεια που μεταφέρεται από το αεροσκάφος στον αέρα θα σχηματίσει οπισθέλκουσα και οι δίνες στην άκρη των πτερυγίων είναι πολύ σημαντικό μέρος της αντίστασης πτήσης. σχεδιάστε σωστά την κατανομή ανύψωσης έτσι ώστε να δημιουργείται λιγότερη ανύψωση κοντά στα άκρα των φτερών και η αντίσταση που δημιουργείται από τη ροή γύρω από τα φτερά θα μειωθεί φυσικά τζετ στον β' παγκόσμιο πόλεμο έτσι προέκυψε το διαμορφωμένο φτερό.

το διάσημο ελλειπτικό φτερό του βρετανικού μαχητικού αεροσκάφους spitfire έχει σχεδιαστεί για να μειώνει τη ροή στην άκρη του πτερυγίου και να βελτιστοποιεί την κατανομή ανύψωσης, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

μια φυσική προέκταση της ελλειπτικής πτέρυγας είναι η στρογγυλή πτέρυγα. το κυκλικό φτερό όχι μόνο συγκεντρώνει τα μέρη που δημιουργούν ανύψωση προς τη ρίζα του φτερού, αλλά συμμορφώνεται επίσης περισσότερο με τον νόμο της περιοχής, ειδικά στην περίπτωση μιας κυκλικής πτέρυγας χωρίς άτρακτο. αυτό το είδος ιπτάμενου δίσκου δεν είναι μόνο κατάλληλο για όλα τα εύρη ταχύτητας, από την αιώρηση έως την υπερηχητική ταχύτητα στη θεωρία, είναι επίσης ένα από τα αγαπημένα άτομα επιστημονικής φαντασίας το πρόβλημα του ελέγχου πτήσης είναι πιο δύσκολο να λυθεί όχι μόνο ο βραχίονας ελέγχου είναι πολύ δύσκολος, αλλά ο σχεδιασμός του κινητήρα, του ακροφυσίου και της επιφάνειας ελέγχου πρέπει να επανεξεταστεί.

το πιο ακραίο είναι φυσικά ο ιπτάμενος δίσκος αυτό είναι το καναδικό avrocar σχεδιάστηκε για την πολεμική αεροπορία των ηπα, έτσι είναι βαμμένο στην πολεμική αεροπορία των ηπα, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα.

φτερά

ένας άλλος τρόπος για να λυθεί το πρόβλημα της ροής των άκρων των φτερών είναι η χρήση πτερυγίων, τα οποία είναι κάθετα πτερύγια που στέκονται στα άκρα των φτερών και εμποδίζουν άμεσα τη ροή της άκρης των φτερών. αεροδυναμικά, τα winglets επεκτείνουν το αποτελεσματικό άνοιγμα των φτερών και αυξάνουν την ανύψωση. εάν σχεδιαστούν σωστά, τα φτερά μπορούν να επιτύχουν ένα αποτελεσματικό άνοιγμα φτερών που υπερβαίνει το πραγματικό "άνοιγμα των φτερών", αλλά τα φτερά αυξάνουν επίσης την οπισθέλκουσα και το βάρος και επίσης φέρνουν αεροδυναμική έλξη παρεμβολής στη μετάβαση της επιφάνειας των πτερυγίων.

χωρίς ελλειπτικά φτερά ή ιπτάμενους δίσκους, τα φτερά μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά την επίδραση της ροής γύρω από τα άκρα των φτερών.

τα φτερά μπορούν να επεκταθούν ταυτόχρονα προς τα πάνω και προς τα κάτω, ή μπορούν να επεκταθούν μόνο προς τα πάνω. τα φτερά είναι μια πολύ αποτελεσματική προσέγγιση όταν αξιοποιείτε τις δυνατότητες των παλαιών σχεδίων ή όταν το άνοιγμα των φτερών περιορίζεται από τις συνθήκες του αεροδρομίου. αλλά όταν σχεδιάζετε ένα φτερό από την αρχή, η αύξηση του ανοίγματος είναι συχνά απλούστερη και πιο αποτελεσματική.

μια σύντομη ιστορία της ανάπτυξης των winglets

τα φτερά όχι μόνο γυρίζουν προς τα πάνω, αλλά μπορούν επίσης να γέρνουν προς τα κάτω. αυτό είναι το πτερύγιο του a320.