Konfiguracja skrzydła - Wing configuration
Konfiguracja skrzydło z samolotu na czas skrzydło (w tym zarówno szybowców i zasilany samolotów ) jest jego układ podnoszenia i pokrewnych powierzchniach.
Konstrukcje samolotów są często klasyfikowane według konfiguracji ich skrzydeł . Na przykład Supermarine Spitfire to konwencjonalny wolnonośny dolnopłat o prostym, eliptycznym planie o umiarkowanym wydłużeniu i lekkim dwuściennym.
Wypróbowano wiele odmian. Czasami rozróżnienie między nimi jest niewyraźne, na przykład skrzydła wielu nowoczesnych samolotów bojowych można opisać jako przycięte delty złożone z (do przodu lub do tyłu) skośną krawędzią spływu lub jako ostro zwężone skośne skrzydła z dużymi przedłużeniami nasady krawędzi natarcia (lub LERX ). Niektóre z nich są więc tutaj powielane pod więcej niż jednym nagłówkiem. Dotyczy to zwłaszcza skrzydeł o zmiennej geometrii i kombinowanych (zamkniętych).
Większość opisanych tutaj konfiguracji latała (choć tylko bardzo krótko) pełnowymiarowymi samolotami. Godnych uwagi jest również kilka znaczących projektów teoretycznych.
Uwaga dotycząca terminologii: Większość samolotów ze stałym skrzydłem ma lewe i prawe skrzydła w symetrycznym układzie. Ściśle rzecz biorąc, taka para skrzydeł nazywana jest samolotem skrzydłowym lub po prostu samolotem. Jednak w niektórych sytuacjach często nazywa się samolot skrzydłem, jak w przypadku „dwupłatowiec ma dwa skrzydła” lub całość jako skrzydło, jak w „skrzydle dwupłatowca ma dwie płaszczyzny”. Tam, gdzie znaczenie jest jasne, ten artykuł jest zgodny z powszechnym użyciem, a dokładniej tylko tam, gdzie jest to konieczne, aby uniknąć rzeczywistej niejednoznaczności lub nieprawidłowości.
Liczba i położenie głównych samolotów
Samoloty o stałym skrzydle mogą mieć różną liczbę skrzydeł:
-
Jednopłatowiec : jednoskrzydłowy samolot. Od lat 30. większość samolotów to samoloty jednopłatowe. Skrzydło może być montowane w różnych pozycjach względem kadłuba :
- Dolnopłat : montowany w pobliżu lub pod spodem kadłuba.
- Skrzydło środkowe : montowane mniej więcej w połowie kadłuba.
- Skrzydło barkowe : montowane na górnej części lub „barku” kadłuba, nieco poniżej górnej części kadłuba. Skrzydło barkowe jest czasami uważane za podtyp górnopłata.
- Górnopłat : montowany na górnej części kadłuba. W przeciwieństwie do skrzydła naramiennego, dotyczy skrzydła zamontowanego na występie (takim jak dach kabiny) powyżej górnej części kadłuba głównego.
- Skrzydło parasola : uniesione wyraźnie ponad górną część kadłuba, zazwyczaj za pomocą rozpórek kabiny , pylonów lub cokołów.
Dolne skrzydło |
środkowe skrzydło |
Skrzydło na ramię |
Wysokie skrzydło |
Skrzydło parasola |
Statek powietrzny o stałym skrzydle może mieć więcej niż jeden samolot, ułożony jeden nad drugim:
-
Dwupłatowiec : dwa samoloty skrzydłowe podobnej wielkości, ułożone jeden nad drugim. Dwupłatowiec jest z natury lżejszy i mocniejszy niż jednopłat i był najpopularniejszą konfiguracją do lat 30. XX wieku. Pierwszym Wright Flyerem był dwupłatowiec.
- Dwupłatowiec o nierównej rozpiętości : dwupłatowiec, w którym jedno skrzydło (zwykle dolne) jest krótsze od drugiego, jak w Curtiss JN-4 Jenny z I wojny światowej.
- Sesquiplane : dosłownie „półtora płaszczyzny” to rodzaj dwupłatowca, w którym dolne skrzydło jest znacznie mniejsze niż górne skrzydło, albo w rozpiętości, cięciwie lub obu. Nieuport 17 z I wojny światowej był szczególnie udany.
- Półtoragon odwrócony : ma znacznie mniejszą górną część skrzydła. Fiat CR.1 był w produkcji od wielu lat.
- Dwupłatowiec Busemanna : teoretyczna naddźwiękowa konfiguracja skrzydeł, w której fale uderzeniowe między płaszczyznami skrzydeł zakłócają ich energię i opór fal.
Dwupłatowiec |
Dwupłatowiec o nierównej rozpiętości |
Seskwiplane |
Odwrócony półtoraplan |
Dwupłatowiec Busemann w przekroju |
- Triplane : trzy samoloty ułożone jeden nad drugim. Trzypłatowce, takie jak Fokker Dr.I, cieszyły się krótkim okresem popularności podczas I wojny światowej ze względu na ich zwrotność, ale wkrótce zostały zastąpione ulepszonymi dwupłatami.
- Quadruplane : cztery samoloty ułożone jeden nad drugim. Niewielka liczba Armstronga Whitwortha FK10 została zbudowana podczas pierwszej wojny światowej, ale nigdy nie trafiła do służby.
- Wielopłaszczyznowe : wiele płaszczyzn, czasami używane do oznaczania więcej niż jednej lub więcej niż dowolnej liczby. Termin ten jest czasami stosowany do aranżacji układanych w tandem lub w pionie. Wielopłatowiec Horatio Fredericka Phillipsa z1907 rokulatał z powodzeniem z dwustoma płatami skrzydeł. Zobacz także skrzydło tandemowe poniżej.
Trójpłatowiec |
Czteropłatowiec |
Wielopłaszczyznowy |
Schodkowe projekt ma górne skrzydło lekko do przodu dolnej. Od dawna myślano o zmniejszeniu zakłóceń powodowanych przez powietrze o niskim ciśnieniu mieszające się nad dolnym skrzydłem z powietrzem o wysokim ciśnieniu pod górnym skrzydłem; jednak poprawa jest minimalna, a jej główną korzyścią jest poprawa dostępu do kadłuba. Jest powszechny w wielu udanych dwupłatowcach i trójpłatowcach. Zataczanie wsteczne jest również widoczne w kilku przykładach, takich jak Beechcraft Staggerwing .
Nieprzesunięty dwupłatowiec |
Zatacza się do przodu |
Zataczając się do tyłu |
- Tandem skrzydło konstrukcja ma dwa skrzydła, jedno za drugim: patrz Tailplanes i foreplanes poniżej. Niektóre wczesne typy miały tandemowe stosy wielu samolotów, takie jak dziewięcioskrzydłowa latająca łódź Caproni Ca.60 z trzema trójpłatowymi stosami w tandemie.
- Skrzydło krzyżowy to zestaw czterech poszczególnych skrzydeł rozmieszczonych w kształcie krzyża . Krzyż może przybrać jedną z dwóch form:
- Skrzydła równomiernie rozmieszczone na całym przekroju kadłuba, leżące w dwóch płaszczyznach pod kątem prostym, jak w typowym pocisku .
- Skrzydła leżące razem w jednej płaszczyźnie poziomej wokół osi pionowej, jak w skrzydle wirnika krzyżowego lub X-wingu.
Broń ze skrzydłami krzyżowymi |
Skrzydło wirnika krzyżowego lub wirnik ze skrzydłami X |
Wsparcie skrzydła
Aby się podeprzeć, skrzydło musi być sztywne i mocne, a co za tym idzie może być ciężkie. Dodając zewnętrzne usztywnienie, można znacznie zmniejszyć wagę. Pierwotnie takie usztywnienie było zawsze obecne, ale powoduje duży opór przy wyższych prędkościach i nie było używane w szybszych konstrukcjach od wczesnych lat 30. XX wieku.
Rodzaje to:
- Wspornik : samonośny. Cała konstrukcja jest schowana pod aerodynamiczną powłoką, zapewniając czysty wygląd i niski opór.
-
Stężony : skrzydła są podparte przez zewnętrzne elementy konstrukcyjne. Prawie wszystkie konstrukcje wielopłaszczyznowe są usztywnione. Niektóre jednopłatowce, zwłaszcza wczesne konstrukcje, takie jak Fokker Eindecker , są również wzmocnione w celu zmniejszenia masy. Skrzydła usztywnione są dwojakiego rodzaju:
- Rozpórki usztywnione : jedna lub więcej sztywnych podpór wspiera skrzydło, jak w Fokker D.VII . Amortyzator może działać na ściskanie lub rozciąganie w różnych punktach reżimu lotu.
- Drut usztywniony : samodzielnie (jak w Boeingu P-26 Peashooter ) lub, częściej, oprócz rozpórek, druty napinające również pomagają w utrzymaniu skrzydła. W przeciwieństwie do rozpórki drut może działać tylko w napięciu.
Wspornik |
Rozpórka usztywniona |
Drut usztywniony |
- Stężony wielopłaszczyznowy może mieć jedną lub więcej „przęseł”, które są przedziałami utworzonymi przez dodanie rozpórek międzypłaszczyznowych; liczba przęseł dotyczy tylko jednej strony płatów samolotu. Na przykład, de Havilland Tiger Moth to dwupłatowiec jednostanowiskowy, podczas gdy Bristol F.2 Fighter to dwupłatowiec dwustanowiskowy.
Dwupłatowiec jednozatokowy |
Dwuplanowy dwupłatowiec |
-
Skrzydło zamknięte : dwie płaszczyzny skrzydeł są w jakiś sposób połączone lub połączone strukturalnie na końcach lub w ich pobliżu. To usztywnia konstrukcję i może zmniejszyć straty aerodynamiczne na końcach. Warianty obejmują:
- Skrzydło skrzynkowe : górna i dolna płaszczyzna są połączone pionową płetwą między ich końcówkami. Pierwszy oficjalnie świadkiem samotnego startu i lotu, 14-bis Santosa-Dumonta , używał tej konfiguracji, a niektóre dwupłatowce Dunne były również tego typu. Skrzydła tandemowe również były badane (patrz opis skrzydeł połączonych poniżej).
- Skrzydło pierścieniowe : Skrzydło skrzynkowe, którego pionowe płetwy zakrzywiają się w sposób ciągły, płynnie wtapiając się w końcówki skrzydeł. Wczesnym przykładem był Blériot III , który posiadał dwa pierścieniowe skrzydła w tandemie.
- Pierścieniowy (cylindryczny) : skrzydło ma kształt walca. Coléoptère miał koncentryczny skrzydła i kadłub. Wystartował i wylądował pionowo, ale nigdy nie osiągnął przejścia do lotu poziomego. Zaproponowano przykłady ze skrzydłem zamontowanym na górze kadłuba, ale nigdy ich nie zbudowano.
- Pierścieniowy (planarny) : skrzydło ma kształt dysku z otworem. Kilka pierścieniowych jednopłatów Lee-Richards latało na krótko przed I wojną światową.
-
Skrzydło złączone : układ tandemowy, w którym przednie dolne skrzydło przesuwa się do tyłu i/lub tylne górne skrzydło przesuwa się do przodu tak, że łączą się na czubkach lub w pobliżu czubków, tworząc ciągłą powierzchnię w kształcie wydrążonego diamentu lub trójkąta. Ligetiego Stratos to rzadki przykład.
- Skrzydło romboidalne : skrzydło zespolone składające się z czterech powierzchni w układzie rombowym. Edwards Romboidalna dwupłatowiec z 1911 roku miał oba skrzydła w tej samej płaszczyźnie, a nie latać.
Skrzydło pudełkowe |
Skrzydło pierścieniowe |
Skrzydło cylindryczne |
Skrzydło połączone |
Płaskie skrzydło pierścieniowe |
Skrzydło romboidalne |
Skrzydła można również scharakteryzować jako:
- Sztywny : wystarczająco sztywny, aby utrzymać profil płata w różnych warunkach przepływu powietrza. Skrzydło sztywne może mieć usztywnienie zewnętrzne i/lub pokrycie z tkaniny.
-
Elastyczny :
- Powierzchnia może być elastyczna, zazwyczaj cienka membrana. Wymaga zewnętrznych usztywnień i/lub naporu wiatru, aby zachować kształt płata . Popularne typy to skrzydło Rogallo , parafoil i większość latawców .
- Inaczej sztywną konstrukcję można zaprojektować tak, aby uginała się, albo dlatego, że jest z natury aeroelastyczna, jak w skrzydle aeroizoklinicznym , albo dlatego, że zmiany kształtu są aktywnie wprowadzane.
Sztywne skrzydło delta |
Elastyczne skrzydło Rogallo |
Plan skrzydła
Plan skrzydła to sylwetka skrzydła widziana z góry lub z dołu.
Zobacz także typy zmiennej geometrii, które zmieniają kształt skrzydła podczas lotu.
Współczynnik proporcji
Współczynnik kształtu jest rozpiętość podzielona przez średnią cięciwy lub średniej. Jest to miara tego, jak długie i smukłe wydaje się skrzydło widziane z góry lub z dołu.
- Niski współczynnik kształtu : skrzydło krótkie i przysadziste. Bardziej wydajna strukturalnie i wyższa chwilowa szybkość przechyłu. Zwykle są używane przez samoloty myśliwskie, takie jak Lockheed F-104 Starfighter , oraz przez bardzo szybkie samoloty, w tym północnoamerykański X-15 .
- Średnie wydłużenie : skrzydło ogólnego przeznaczenia, bardzo szeroko stosowane, np. w transporcie Douglas DC-3 .
- Wysoki współczynnik kształtu : długie i smukłe skrzydło. Bardziej wydajny aerodynamicznie, mający mniejszy opór indukowany. Zwykle są używane przez samoloty poddźwiękowe na dużych wysokościach, takie jak samoloty pasażerskie, takie jak Bombardier Dash 8, oraz przez szybowce o wysokich osiągach, takie jak Glaser-Dirks DG-500 .
Niski współczynnik proporcji |
Umiarkowane proporcje |
Wysoki współczynnik proporcji |
Większość konfiguracji o zmiennej geometrii zmienia w jakiś sposób współczynnik kształtu, celowo lub jako efekt uboczny.
Zmienność akordów wzdłuż rozpiętości
Cięciwa skrzydła może się zmieniać wzdłuż rozpiętości skrzydła, zarówno ze względów konstrukcyjnych, jak i aerodynamicznych.
- Cięciwa stała : równoległe krawędzie natarcia i spływu. Najprostszy w wykonaniu i powszechny tam, gdzie ważny jest niski koszt, na przykład w Piper J-3 Cub, ale nieefektywny, ponieważ zewnętrzna sekcja generuje niewielki udźwig, jednocześnie zwiększając wagę i opór. Czasami znany jako skrzydło Hershey Bar w Ameryce Północnej ze względu na podobieństwo kształtu do tabliczki czekolady.
-
Zwężane : skrzydło zwęża się ku końcowi. Konstrukcyjnie i aerodynamicznie bardziej wydajne niż skrzydło o stałym cięciwie i łatwiejsze do wykonania niż typ eliptyczny.
- Trapezoidalny : skrzydło stożkowe z prostymi krawędziami natarcia i spływu: może być nieskośne lub skośne. Prosto stożkowy skrzydło jest jedną z najczęstszych planforms skrzydłami, jak widać na Messerschmitt Bf 109 .
- Odwrotnie zwężone : skrzydło jest najszersze przy czubku. Strukturalnie nieefektywna, prowadząca do dużej wagi. Pilotowany eksperymentalnie na XF-91 Thunderceptor w celu przezwyciężenia problemów związanych z przeciągnięciem skośnych skrzydeł.
- Mieszanka stożkowa : stożek odwraca się w kierunku nasady. Typowo usztywniony, aby zachować sztywność. Używany w samolotach kooperacyjnych armii Westland Lysander w celu zwiększenia widoczności załogi.
- Stała cięciwa ze zwężającą się częścią zewnętrzną : typowa odmiana spotykana na przykład w wielu typach Cessna .
Stały akord |
Stożkowy (trapezowy) |
Odwrócona stożkowa |
Mieszanka stożkowa |
Stała cięciwa, zwężająca się na zewnątrz |
-
Eliptyczny : krawędzie natarcia i spływu są zakrzywione w taki sposób, że długość cięciwy zmienia się eliptycznie w stosunku do rozpiętości. Teoretycznie najwydajniejszy, ale trudny do wykonania. Słynny używany w Supermarine Spitfire . (Zauważ, że wteorii aerodynamiki termin „eliptyczny” opisuje optymalny rozkład siły nośnej na skrzydle, a nie jego kształt).
- Półeliptyczny : tylko krawędź natarcia lub spływu jest eliptyczna, a druga prosta, jak w przypadku eliptycznych krawędzi spływu Seversky P-35 .
Eliptyczny |
Półeliptyczny |
- Skrzydło ptaka : zakrzywiony kształt przypominający rozpostarte skrzydło ptaka. Popularny w pionierskich latach i osiągnął pewien sukces na Etrich Taube, gdzie jego plansza była inspirowana nasionami zanonia ( Alsomitra macrocarpa ).
- Skrzydło nietoperza : forma z żebrami promienistymi. 1901 Whitehead No. 21 był przedmiotem roszczeń do pierwszego kontrolowanego lotu z napędem.
-
Okrągły : w przybliżeniu okrągły kształt. Vought XF5U stosowania dużych śrub w pobliżu zakończenia, które Vought twierdził rozpraszane jego wiry WingTip, a jej integralną ogona samolotu stabilności.
- Latający spodek : okrągłe skrzydło latające. Z natury niestabilny, jak zademonstrował Avrocar .
- Skrzydło tarczowe : wariant, w którym obraca się cała tarcza. Popularny na zabawkach, takich jak Frisbee .
- Płaskie skrzydło pierścieniowe : koło ma otwór, tworząc zamknięte skrzydło (patrz wyżej). Lee-Richards pierścieniowe jednopłat przeleciał tuż przed I wojną światową.
Ptasi |
Nietoperz |
Okólnik |
Latający spodek |
Płaski pierścieniowy |
-
Delta : trójkątny plan z zagiętą krawędzią natarcia i prostą krawędzią spływu. Oferuje zalety skośnego skrzydła, z dobrą wydajnością konstrukcyjną i małą powierzchnią czołową. Wadami są niskie obciążenie skrzydła i duża powierzchnia zwilżania potrzebne do uzyskania stabilności aerodynamicznej. Warianty to:
- Delta bezogonowa : klasyczna, szybka konstrukcja, stosowana na przykład w serii Dassault Mirage III .
- Tailed delta : dodaje konwencjonalny statecznik, aby poprawić prowadzenie. Używany w Mikojan-Gurewicz MiG-21 .
- Przycięte delta : końcówki skrzydeł są odcięte. Pomaga to uniknąć oporu końcówki przy dużych kątach natarcia. Fairey delta 1 miał również ogon. W skrajnym przypadku łączy się w konfigurację „stożkowatą”.
- Złożona delta lub podwójna delta : wewnętrzna sekcja ma (zwykle) bardziej strome wygięcie krawędzi natarcia, jak w Saab Draken . Poprawia to siłę nośną przy dużych kątach natarcia i opóźnia lub zapobiega przeciągnięciu. Dla kontrastu, Saab Viggen ma wewnętrzną część o zmniejszonym omiataniu, aby uniknąć zakłóceń ze strony przedniego płata.
- Delta Ogival : gładko wymieszana podwójna krzywa „kieliszek do wina” obejmująca krawędzie natarcia i wierzchołek przyciętej delty złożonej. Widziany w bezogonowej formie na naddźwiękowych transportach Concorde .
Bezogonowa delta |
Ogoniasta delta |
Przycięta delta |
Delta złożona |
delta ostrołukowa |
Zamiatanie skrzydła
Skrzydła mogą być cofnięte lub czasami do przodu z różnych powodów. Niewielki stopień wychylenia jest czasami używany do regulacji środka nośności, gdy z jakiegoś powodu skrzydło nie może być zamocowane w idealnej pozycji, na przykład z powodu widoczności pilota z kokpitu. Inne zastosowania opisano poniżej.
- Prosta : rozciąga się pod kątem prostym do linii lotu. Najbardziej wydajne pod względem konstrukcyjnym skrzydło, było powszechne w konstrukcjach wolnoobrotowych od pierwszych dni Wright Flyer .
- Wymiatane do tyłu (aka „skrzydło skośne”): skrzydło przesuwa się do tyłu od nasady do czubka. W przykładach ogona wczesnych, takich jak samoloty Dunne , co pozwoliło zewnętrznej sekcji bocznych działać jak konwencjonalny usterzenie ogonowe (ogon), aby zapewnić stabilność aerodynamicznego. Przyprędkościach transsonicznych skośne skrzydła mają mniejszy opór, ale mogą źle radzić sobie w przeciągnięciach lub w ich pobliżu i wymagają dużej sztywności, aby uniknąć aeroelastyczności przy dużych prędkościach. Powszechne w konstrukcjach o wysokim poziomie poddźwiękowym i wczesnych naddźwiękowych, takich jak Hawker Hunter .
- Skok do przodu : skrzydło odchyla się do przodu od nasady. Korzyści są podobne do zamiatania do tyłu, ponadto pozwala uniknąć problemów z przeciągnięciem i ma mniejsze straty na końcówkach, co pozwala na mniejsze skrzydło, ale wymaga jeszcze większej sztywności, aby uniknąć aeroelastycznego trzepotania, jak w Sukhoi Su-47 . W HFB 320 Hansa Jet zastosowano wychylenie do przodu, aby zapobiec przechodzeniu dźwigara skrzydła przez kabinę. Małesamoloty z łopatkami mogą używać wymachu do przodu, aby utrzymać prawidłowy CoG .
Niektóre typy zmiennej geometrii różnią się skosem skrzydła podczas lotu:
- Swing-wing : zwany także „zmiennym skrzydłem zamiatającym”. Skrzydła lewego i prawego ramienia różnią się skosem, zwykle do tyłu. Widziany w kilku typach samolotów wojskowych, takich jak General Dynamics F-111 Aardvark .
- Skrzydło skośne : pojedyncze skrzydło o pełnej rozpiętości obraca się wokół swojego punktu środkowego tak, że jedna strona zagarnia się do tyłu, a druga do przodu. Latający nasamolocie badawczym NASA AD-1 .
Proste |
Zmieciony |
Przesunięty do przodu |
Zmienny skok (swing-wing) |
Skrzydło skośne o zmiennej geometrii |
Zmienność przeciągnięcia wzdłuż rozpiętości
Kąt skośnego skrzydła może być również zmieniany lub wygięty wzdłuż rozpiętości:
- Półksiężyc : zewnętrzna część skrzydła jest odchylona mniej ostro niż część wewnętrzna, aby uzyskać najlepszy kompromis między transonicznym opóźnieniem wstrząsów a kontrolą przepływu spanwise . Używane na Handley Page Victor .
- Wygięta strzała : aerodynamicznie identyczna jak w delcie złożonej, ale z krawędzią spływu również załamaną do wewnątrz. Testowany eksperymentalnie na General Dynamics F-16XL .
- Skrzydło M : wewnętrzna sekcja skrzydła odchyla się do przodu, a zewnętrzna część odchyla się do tyłu. Pozwala na silne omiatanie skrzydła, jednocześnie minimalizując niepożądane skutki zginania aeroelastycznego . Okresowo badany, ale nigdy nie używany w samolocie.
- Skrzydło W : odwrócone skrzydło M. Proponowany dla Blohm & Voss P.188, ale studiował jeszcze mniej niż M-wing i ostatecznie nigdy nie był używany.
Półksiężyc |
Zakręcona strzała |
M-skrzydło |
W-skrzydło |
Asymetryczny
W kilku asymetrycznych samolotach lewa i prawa strona nie są swoimi lustrzanymi odbiciami:
- Asymetryczny układ : Blohm & Voss BV 141 miał oddzielne przesunięcie kadłuba i gondoli załogi po obu stronach, aby zapewnić załodze dobre pole widzenia.
- Rozpiętość asymetryczna : w kilku włoskich myśliwcach, takich jak Ansaldo SVA , jedno skrzydło było nieco dłuższe niż drugie, aby przeciwdziałać momentowi obrotowemu silnika.
- Skrzydło skośne : jedno skrzydło przesuwa się do przodu, a drugie do tyłu. NASA AD-1 miał pełnej rozpiętości konstrukcji skrzydła o zmiennej płaszczyzny.
Asymetryczny | Przeciwdziałanie momentu obrotowego przez asymetryczną rozpiętość |
Skrzydło skośne o zmiennej geometrii |
Tailplany i przodki
Klasyczne skrzydło o przekroju aerodynamicznym jest niestabilne w pochyleniu i wymaga pewnego rodzaju poziomej powierzchni stabilizującej. Nie może również zapewnić żadnej znaczącej kontroli pochylenia, wymagając osobnej powierzchni sterowej (windy) zamontowanej w innym miejscu - zwykle na stabilizatorze poziomym.
- Konwencjonalne „ statecznika poziomego ” powierzchni w tylnej części statku powietrznego formowania części ogona albo usterzenie ogonowe . Nie stał się konwentem przez kilka lat po Wrightach, a Blériot VII z 1907 roku był pierwszym udanym przykładem.
- Canard : powierzchnia „foreplane” z przodu samolotu. Powszechny w pionierskich latach, ale od wybuchu I wojny światowej żaden model produkcyjny nie pojawił się aż do Saaba Viggena w 1967 roku.
- Tandem : dwa główne skrzydła, jedno za drugim. Oba zapewniają znaczny wzrost. Przykładem jest Rutan Quickie . Aby zapewnić stabilność wzdłużną, skrzydła muszą różnić się charakterystyką aerodynamiczną: zazwyczaj kąt natarcia i/lub wybrane profile różnią się między dwoma skrzydłami.
- Trzy powierzchnie : zarówno konwencjonalne powierzchnie pomocnicze, jak i kaczki. Współczesne przykłady obejmują Sukhoi Su-33 , a pionierskie przykłady obejmują Voisin-Farman I .
- Ogon zaburtowy : podzielony na dwie części, każda połówka zamontowana na krótkim bomie tuż za końcówką skrzydła. Składa się on z zewnętrznych stateczników poziomych (OHS) i może zawierać dodatkowe stateczniki pionowe (płetwy) montowanych na wysięgniku lub nie. W tej pozycji powierzchnie ogona konstruktywnie oddziałują z wirami końcówek skrzydeł, aby znacznie zmniejszyć opór. Używany dla Scaled Composites SpaceShipOne .
- Bezogonowy : bez oddzielnej powierzchni, z przodu lub z tyłu. Powierzchnie nośne i stabilizujące można łączyć w jednej płaszczyźnie, tak jak w przypadku Short SB.4 Sherpa, którego całe sekcje końcówek skrzydeł pełniły funkcję elevonów . Alternatywnie profil płata może być zmodyfikowany, aby zapewnić naturalną stabilność, jak w Dunne D.5 . Samoloty posiadające statecznik ogonowy, ale bez pionowej płetwy ogonowej, zostały również opisane jako „bezogonowe”.
Konwencjonalny ogon |
Kaczka |
Tandem |
Trzy powierzchnie |
Ogon zaburtowy |
Bezogonowy |
Dwuścienny i anhedralny
Kątowanie skrzydeł w górę lub w dół od nasady do czubka może pomóc w rozwiązaniu różnych problemów konstrukcyjnych, takich jak stabilność i kontrola w locie.
- Dwuścienny : czubki są wyższe niż korzeń jak u Santos-Dumont 14-bis , co daje płytki kształt „V” patrząc z przodu. Dodaje stabilność boczną.
- Anhedral lub catahedral : czubki są niżej niż korzeń, jak na pierwszym Wright Flyer ; przeciwieństwo dwuścienności. Służy do zmniejszania stabilności, gdy jakaś inna funkcja powoduje zbyt dużą stabilność.
Niektóre dwupłatowce mają różne stopnie dwuścienne / anhedralne na różnych skrzydłach. Sopwith Camel miał płaską górną skrzydło i dwuścienny na dolnym skrzydle, podczas gdy Hanriot HD-1 miał dwuścienny na górnym skrzydle ale nikt na niższy.
Dwuścienny |
Anhedral |
Dwupłatowiec dwupłatowy na obu skrzydłach |
Dwupłatowiec dwupłatowy na dolnym skrzydle |
W skrzydle zakrzywionym lub wielościennym kąt dwuścienny zmienia się na całej rozpiętości. (Zauważ, że opis „zagięty” różni się w użyciu. Zobacz także Plan strzałki zagięty.)
- Skrzydło mewy : ostre dwuścienne w części nasady skrzydła, niewielkie lub żadne w części głównej, jak wmyśliwcu PZL P.11 . Czasami używany do poprawy widoczności do przodu i do góry oraz może być używany jako górne skrzydło dwupłatowca, jak na Polikarpow I-153 .
- Skrzydło mewy odwrócone : anhedral na części korzeniowej, dwuścienna na głównej części. Przeciwieństwo skrzydła mewy. Może być używany do skrócenia długości nóg podwozia montowanych na skrzydłach, umożliwiając jednocześnie podniesienie kadłuba, jak w niemieckimbombowcu nurkującym Junkers Ju 87 Stuka .
- Zagięta lub pochylona szczytówka : dwuścienna sekcja szczytówki różni się od głównego skrzydła. Końcówki mogą mieć dwuścienne w górę, jak w F-4 Phantom II lub w dół, jak w Northrop XP-56 Black Bullet .
Skrzydło mewy |
Odwrócone skrzydło mewy |
Wskazówki dwuścienne |
Wskazówki dotyczące anhedry |
- Skrzydło kanał zawiera część skrzydła, tworząc kanał wokół częściowe lub bezpośrednio za pomocą śmigła. Latający od 1942 roku tylko w formie prototypu, w szczególności na samolocie Custer Channel Wing .
Skrzydło kanału |
Skrzydła kontra ciała
Niektóre projekty nie mają wyraźnego połączenia między skrzydłem a kadłubem lub korpusem. Może to wynikać z braku jednego lub drugiego z nich lub z połączenia się ze sobą:
- Latające skrzydło : samolot nie ma wyraźnego kadłuba ani poziomego ogona (chociaż mogą występować płetwy i strąki, pęcherze itp.), tak jak w bombowcu B-2 stealth .
- Blended body lub blended wing-body : płynne przejście między skrzydłem a kadłubem, bez twardej linii podziału. Zmniejsza zwilżony obszar, a także może zmniejszyć zakłócenia między przepływem powietrza nad nasadą skrzydła a sąsiednim korpusem, w obu przypadkach zmniejszając opór. Samolot szpiegowski Lockheed SR-71 jest przykładem tego podejścia.
- Korpus podnoszący : samolot nie ma rozpoznawalnych skrzydeł, ale opiera się na kadłubie (zwykle przy dużych prędkościach lub pod dużym kątem natarcia), aby zapewnić aerodynamiczne unoszenie, tak jak w X-24 .
Latające skrzydło |
Mieszane ciało |
Podnoszenie ciała |
Niektóre projekty mogą należeć do wielu kategorii w zależności od interpretacji, na przykład wiele UAV lub dronów może być postrzeganych jako bezogonowe zmieszane skrzydło lub jako latające skrzydło z głębokim pasem centralnym.
Zmienna geometria
Zmienna geometria samolot jest w stanie zmienić jego konfigurację fizyczną podczas lotu.
Niektóre typy jednostek o zmiennej geometrii przechodzą między konfiguracjami ze skrzydłami stałymi i skrzydłami obrotowymi. Aby uzyskać więcej informacji na temat tych hybryd, zobacz podnośnik z napędem .
Zmienna plansza
- Skrzydło o zmiennym skoku lub Swing-wing . Skrzydła lewego i prawego ramienia różnią się skosem, zwykle do tyłu. Pierwsze udane przemiatanie skrzydeł w locie zostało przeprowadzone przez Bell X-5 na początku lat 50. XX wieku. W Beech Starship tylko przednie kaczki mają zmienne przechylenie.
- Skrzydło skośne : pojedyncze skrzydło o pełnej rozpiętości obraca się wokół swojego punktu środkowego, tak jak w NASA AD-1 , tak że jedna strona odchyla się do tyłu, a druga do przodu.
- Skrzydło teleskopowe : zewnętrzna część teleskopów skrzydłowych nad lub w wewnętrznej części skrzydła, o różnej rozpiętości, wydłużeniu i powierzchni skrzydła, tak jak w szybowcu FS-29 TF .
- Zdejmowane skrzydło . W badaniu WS110A zaproponowano długie skrzydło do startu i przelotu poddźwiękowego, które następnie odłączało zewnętrzne panele, aby opaść, pozostawiając skrzydło o krótkiej rozpiętości do lotu naddźwiękowego. (Patrz także skrzydło ślizgowe poniżej.)
- Wysuwane skrzydło lub rozkładane skrzydło : część skrzydła chowa się do głównej struktury samolotu, aby zmniejszyć opór i drgania na małej wysokości podczas lotu z dużą prędkością i jest wysuwana tylko do startu, rejsu z małą prędkością i lądowania. Gerin Varivol dwupłatowiec, który poleciał w 1936 roku, przedłużony przedniej i tylnej krawędzi, aby zwiększyć powierzchnię skrzydła.
Zmienny skok (swing-wing) |
Skrzydło skośne o zmiennej geometrii |
Skrzydło teleskopowe |
Rozszerzanie skrzydła |
- Skrzydło składane : część skrzydła rozkłada się do startu i lądowania oraz składa się do lotu z dużą prędkością. Zewnętrzne sekcje skrzydła XB-70 Valkyrie złożyły się podczas rejsu naddźwiękowego. (Wiele samolotów ma skrzydła, które można złożyć w celu przechowywania na ziemi lub na pokładzie statku; nie są to skrzydła składane w znaczeniu tutaj użytym).
Składane skrzydło |
Sekcja zmienna
- Zmienny zasięg : samolot skrzydła może przechylać się w górę lub w dół w stosunku do kadłuba. Skrzydło Vought F-8 Crusader zostało obrócone, podnosząc krawędź natarcia podczas startu, aby poprawić osiągi. Jeśli na skrzydle zamontowane są napędzane wirniki śmigła ,aby umożliwić pionowy start lubosiągi STOVL , łączy się zkategorią napędzanych podnośników .
- Zmienny camber : sekcje krawędzi natarcia i/lub spływu całego obrotu skrzydła w celu zwiększenia efektywnego pochylenia skrzydła, a czasem także jego powierzchni. Poprawia to manewrowość. Wczesny przykład poleciał na Westland N.16 z 1917 roku.
- Zmienna grubość : górna część środkowa skrzydła może zostać podniesiona w celu zwiększenia grubości skrzydła i pochylenia podczas lądowania i startu, a zmniejszona w celu zwiększenia prędkości. Charles Rocheville i inni latali eksperymentalnym samolotem.
Skrzydło o zmiennym natężeniu |
Zmienna camber aerofoil |
Płat o zmiennej grubości |
Wielopostaciowość
Polimorficzny skrzydło jest w stanie zmienić liczbę samolotów w locie. Nikitin-Shevchenko „składane” myśliwskich prototypów stanie zrobienie między konfiguracji dwupłatowych i monoplan po starcie przez zagięcie dolnego skrzydła w zagłębieniu w górnej części skrzydła.
Skrzydło poślizgu jest odmianą polimorficzną idei, przy czym niska skrzydło monoplan był wyposażony w drugi rozłącznego „poślizgu” skrzydło powyżej, do wspomagania startu, który następnie wyrzucane po wysoko. Pomysł narodził się po raz pierwszy na eksperymentalnym Hillson Bi-mono .
Skrzydło polimorficzne |
Skrzydło ślizgowe |
Drobne niezależne powierzchnie
Samoloty mogą mieć dodatkowe drobne powierzchnie aerodynamiczne. Niektóre z nich są traktowane jako część ogólnej konfiguracji skrzydła:
- Winglet : mała płetwa na końcu skrzydła, zwykle skierowana ku górze. Zmniejsza rozmiar wirów rzucanych przez końcówkę skrzydła, a tym samym również opór końcówki.
- Pas : mała powierzchnia, zwykle dłuższa niż szeroka i zamontowana na kadłubie. Pasy mogą być rozmieszczone w różnych pozycjach w celu poprawy zachowania aerodynamicznego. Przedłużenia korzeni na krawędzi natarcia (LERX) są czasami określane mianem wing strakes.
- Chine : ostrokrawędziowy profil biegnący wzdłuż kadłuba. Kiedy jest używany aerodynamicznie, jest wysuwany na zewnątrz, tworząc powierzchnię nośną, zwykle wtapiając się w skrzydło główne. Oprócz poprawy obsługi przy niskiej prędkości (duży kąt natarcia), zapewnia dodatkową siłę nośną przy dużych prędkościach naddźwiękowych, co minimalizuje wzrost oporu. Widziany na Lockheed SR-71 Blackbird .
- Wąsy : mała powierzchnia kaczki o wysokim współczynniku kształtu , bez ruchomej powierzchni sterowej. Zazwyczaj jest chowany do lotu z dużą prędkością. Kieruje powietrze w dół na nasadę skrzydła, aby opóźnić przeciągnięcie. Widziany na Dassault Milan .
Dodatkowe drobne funkcje
Na istniejącej powierzchni aerodynamicznej, takiej jak skrzydło główne, można zastosować dodatkowe drobne elementy:
Wysoki wzrost
Urządzenia wysokiego podnoszenia utrzymują siłę nośną przy niskich prędkościach i opóźniają przeciągnięcie, aby umożliwić wolniejsze prędkości startu i lądowania:
- Listwa i szczelina : Listwa krawędzi natarcia to mały płat wystający przed główną krawędzią natarcia. Za nim szczelina przęsła tworzy szczelinę krawędzi natarcia. Powietrze przepływające przez szczelinę jest odchylane do tyłu przez listwę i przepływa nad skrzydłem, dzięki czemu samolot może latać z mniejszą prędkością bez separacji przepływu lub przeciągnięcia. Listwa może być stała lub chowana.
- Klapa : aerodynamiczna powierzchnia na zawiasach, zwykle na krawędzi spływu, która jest obracana w dół, aby zwiększyć siłę nośną i opór. Typy obejmują gładkie, szczelinowe i dzielone. Niektóre, takie jak Fowler Flaps , również rozciągają się do tyłu, aby zwiększyć powierzchnię skrzydeł. Krueger klapa jest urządzenie do krawędzi natarcia.
- Mankiet : przedłużenie krawędzi natarcia, które modyfikuje przekrój płata, zwykle w celu poprawy charakterystyki przy niskich prędkościach.
Spanwise kontrola przepływu
Na skośnym skrzydle powietrze ma tendencję do płynięcia zarówno na boki, jak i do tyłu, a zmniejszenie tego może poprawić wydajność skrzydła:
- Ogrodzenie skrzydłowe : płaska płyta rozciągająca się wzdłuż pasa skrzydła i na niewielką odległość w pionie. Służy do kontrolowania spanwise przepływu powietrza nad skrzydłem.
- Krawędź natarcia Dogtooth : tworzy ostrą przerwę w przepływie powietrza nad skrzydłem, zakłócając przepływ spanwise.
- Ząbkowana krawędź natarcia : zachowuje się jak ząb.
Tworzenie wirów
Urządzenia wirowe utrzymują przepływ powietrza przy niskich prędkościach i opóźniają przeciągnięcie, tworząc wir, który ponownie zasila warstwę graniczną w pobliżu skrzydła.
- Generator wirów : mały trójkątny występ na górnej powierzchni czołowej skrzydła; zwykle kilka jest rozmieszczonych wzdłuż rozpiętości skrzydła. Generatory Vortex wytwarzają dodatkowy opór przy wszystkich prędkościach.
- Vortilon : płaska płyta przymocowana do spodu skrzydła w pobliżu jego zewnętrznej krawędzi natarcia, mniej więcej równolegle do normalnego przepływu powietrza. Przy niskich prędkościach efekty szczytowe powodują lokalny przepływ przęsełkowy, który jest odchylany przez wir, tworząc wir przechodzący w górę i nad skrzydłem.
- Przedłużenie korzenia wiodącej krawędzi (LERX) : generuje silny wir nad skrzydłem przy dużych kątach natarcia, ale w przeciwieństwie do generatorów wirów może również zwiększyć siłę nośną przy tak dużych kątach, jednocześnie tworząc minimalny opór w locie poziomym.
Redukcja oporu
- Korpus antywstrząsowy : opływowy kształt gondoli dodany do krawędzi natarcia lub spływu aerodynamicznej powierzchni, aby opóźnić wystąpienie uderzenia i zmniejszyć opór fal transsonicznych. Czasami nazywana marchewką Küchemann .
- Różnego rodzaju owiewki , takie jak bąble, pylony i pojemniki na końcówki skrzydeł, zawierające sprzęt, który nie mieści się w skrzydle, a którego jedynym celem aerodynamicznym jest zmniejszenie oporu wytwarzanego przez sprzęt.
- Fillet , rodzaj owiewki: małe zakrzywione wypełnienie na styku dwóch powierzchni, takich jak skrzydło i kadłub, płynnie łącząc je ze sobą w celu zmniejszenia oporu.
Zobacz też
Uwagi
Bibliografia
- Kermode, AC; Mechanika lotu , wydanie ósme (metryczne), Pitman, Londyn, 1972. ISBN 0-273-31623-0
- Taylor, John WR The Lore of Flight , Universal Books, Londyn, 1990. ISBN 0-9509620-1-5 .
- „Co to jest? Charakterystyka samolotu, która pomaga zwiadowcy” . Lot . 4 czerwca 1942. s. 562-564.
Zewnętrzne linki
- Wysokie skrzydło, dolne skrzydło — artykuł o lotach o zaletach pozycji skrzydła