Ezeket a profil alakja, a sík alakja és a szárny elölnézete határozza meg.

Szárnyprofil a szárnyszakasz alakjának (kontúrjának) nevezzük, amelyet a szárnynak a repülőgép szimmetriasíkjával párhuzamos síkkal való metszéséből kapunk. A 3.2. ábra mutatja a szárnyprofilok alakját.

Rizs. 3.2 Szárnyak szárnyalakjai

1 - szimmetrikus; 2 - nem szimmetrikus; 3 - sík-domború; 4 - bikonvex; 5 - S-alakú; 6 - laminált; 7 - lencsés; 8 - rombusz alakú; 9 - D kiemelkedő

Az első repülőgép szárnyai vékony ívelt lemezek voltak.

1910-1912 között NEM. Zsukovszkijt elméletileg fejlesztették ki homorú 4. szárnyprofil, amely nagy teherbírású.

Később áttért a sík-domborúés bikonvex profilok 2.3.

S alakú az 5. profilok rendelkeznek a legjobb stabilitási jellemzőkkel. Laminált A 6-os profilok csökkentett légellenállással rendelkeznek, ha maximális sebességgel repülnek.

Szuperszonikus repülőgépekhez fejlesztettek ki lencse alakú körívek metszéspontjából kialakított 7 szárnyprofilok.

Hiperszonikus repülésekre vonatkozik rombusz alakúés ék alakú profilok 8,9 javasolta K.E. Ciolkovszkij.

A szárnyprofil főbb jellemzői (3.3. ábra):

Relatív vastagság;

Relatív görbület;

Maximális vastagság koordináta.

Rizs. 3.3 A profil geometriai jellemzői

Akkord b szelvénynek nevezzük, amely összeköti a támadás szélének pontját és az áramlás szélének pontját a profil végpontjai körül.

Relatív vastagság a profil maximális vastagságának és a húrnak az aránya, a húrhossz százalékában mérve:

.

Itt: c max - maximális vastagság. Ez a távolság a felső és az alsó profil lejtői között

A modern szubszonikus repülőgépek szárnyprofiljainak relatív vastagsága belül van 10 – 15%, és szuperszonikus – belül 2,5 – 5%. Minél vékonyabb a profil, annál kisebb a szárny ellenállása. De ilyen profil esetén a szárny csapágy- és szilárdsági jellemzői romlanak.

Maximális vastagság koordináta profil . Ezt az akkord százalékában mérik, az akkord lábujjától számítva:

,

Szubszonikus profilok esetén egyenlő 25 – 30%, mert szuperszonikus az 50%. Ez a koordináta azt mutatja, hogy hol található a határréteg lamináris áramlásának átmeneti pontja a turbulensbe.

Relatív görbület(homorúsága) az arány nyilak a profil középvonalának elhajlása a húrjához, százalékban mérve:

.

Itt: f max - maximális görbület (elhajlási nyíl).

Eltérítő nyíl maximális eltérésnek nevezzük középső vonal profilját az akkordjából.

középső vonal A profil a profil felső és alsó kontúrjain azonos koordinátájú pontokat összekötő szakaszok felezőpontjain áthaladó vonal.

A modern repülőgépek szárnyprofiljának relatív görbülete belül változik 0%-tól előtt 2%.

A szárnyprofilok relatív vastagsága és relatív görbülete fontos jellemzők, amelyek befolyásolják a szárny emelését.

Az aerodinamikai követelmények és a tervezési szempontok alapján a szárnyat különböző relatív vastagságú profilokból választják ki. A szárny gyökérszakaszaiban szilárdsági okokból vastagabb profilokat, a szárnyvégeken vékonyabbakat helyeznek el.

A kívánt stabilitási jellemzők elérése érdekében a profilok görbületét a szárny gyökerétől a végeiig növeljük. Ezeket a szárnyakat hívják aerodinamikailag örvénylő.

A szárnyat alkotó profilok húrjai különböző szögűek lehetnek a törzs tengelyéhez képest, amelyek a szárny gyökerénél nagyobbak, a végén kisebbek. Ezeket a szárnyakat hívják geometriailag csavart. A szárny ún. közepes aerodinamikai húrja által alkotott szög ( MAR ) a törzs tengelyével nevezzük szárnyszög(3.3-1. ábra).

3.3-1. ábra Szárnyszög

A beépítési szöget a repülőgép legkisebb légellenállásának körülményei alapján választják ki maximális sebességgel repülve, és megközelítőleg 0-3°.

Szárny tervforma

Szárny tervben a szárny vetülete vízszintes síkra.

A modern repülőgépek szárnyai a terv alakját tekintve a következők lehetnek:

Ellipszis (a),

Téglalap alakú(b),

A 60-as évek elején Richard Klein elhatározta, hogy olyan papírrepülőt készít, amely elég erős széllel bír, magasan repül és jól siklik. Sok kísérletezés után elérte célját. Egyszer Richard megmutatta repülőgépe repülését Floyd Fogelmannek. A repülés értékelése után a két barát úgy döntött, hogy szabadalmaztatják találmányukat - a szárny "lépcsős profilját". Az egyik repülésen a pályán, ahol egykor a Wright fivérek repültek, a repülőgép 122 métert repült.

Aerodinamikai profilok Klein-Fogelman módosított A KFM (az angol szakirodalomban a KFm) profilok egész családja, amelyeket egy vagy több „lépés” jelenléte egyesít. Mindegyik profilnak megvannak a maga sajátosságai és optimális hatóköre.

Jelenleg 8 KFM profil létezik. Vegye figyelembe ezeket a profilokat

	KFm-1 Profilvastagság 7-9%. Lépés 40%-os akkordnál. Alacsony leállási sebesség , nagyon stabil repülés , jó emelés , könnyen gyártható . Jó profil a legtöbb modellhez, bár kissé gyengébb, mint a KFm-2
	KFm-2 Vastagság 7-9%. Lépés 50%-kal. Nagyobb emelés, alacsony leállási sebesség, stabil nyomásközéppont. Nagyon könnyen elkészíthető, a legtöbb kicsi és közepes méretű hablapok (1,2-1,5 m-ig).
	KFm-3 Vastagság 9-12%. Lépések 50%-os és 75%-os akkordban. Nehezebben gyártható, de magas repülési képességgel rendelkezik jellemzők- nagy emelőerő, alacsony leállási sebesség és mechanikai szilárdság. Kiváló profil nehéz modellekhez és siklókhoz.
	KFM-4 Vastagság 6-9%. Lépések 50%-os akkordban. Könnyen gyártható, gyors és manőverezhető profil nagyobb leállási sebességgel rendelkezik a többi KFM profilhoz képest. Kiváló választás műrepülő modellekhez. Nagyon praktikus a repülő szárnyakon - lehetővé teszi, hogy lassan repítse őket.
	KFM-5 Lépés 40-50%-os akkordban. A domború-konkáv szárnyszárnyak lépcsőfoka növeli a felhajtóerőt és egyúttal növeli a szárny merevségét. Alkalmazható a felső síkon.
	KFM-6 Vastagság 9-12%. Lépések 25% és 50%. Könnyen gyártható. Jól repül jellemzők alacsony sebességnél, ugyanakkor gyors és mozgékony. Alacsony leállási sebesség. Kiválóan alkalmas bármilyen méretű szárny repüléséhez. Jó a "második" modelleknek, az edző után.
	KFM-7, KFM-8 Ezek a profilok fejlesztés alatt állnak. Érdemes több lépéssel is kísérletezni.

Míg a legtöbb "szokásos" szárnyszárny vastagabb az emelés növelése érdekében, vagy vékonyabb a légellenállás csökkentése érdekében, a KFm szárnyszárnyak lehetővé teszik egyidejűleg javítja mindkét tulajdonságot.

Szóval hogyan történik ez?

Közvetlenül a lépcső mögött egy stabil örvény képződik, amely mintegy a profil részévé válik. A kombinált (részben merev, részben "levegő") profil körül áramló légáramlás emelést hoz létre. És mivel a profil egy részén (az örvénytérben) a légáramlás a levegőhöz súrlódik, a KFM profilú szárny ellenállása észrevehetően alacsonyabb, mint egy hasonló, "normál" profilú szárny ellenállása. Így a KFM profilú szárny aerodinamikai minősége magasabb. Ezenkívül az örvény jelenléte megakadályozza az áramlás elakadását, ezáltal növelve a kritikus támadási szöget.

Miért vannak a profilok Klein-Fogelmanérdekelheti a repülőgépmodellezőket?

Először is, a QPSK profilok hatékonysága az alacsony Reynolds-számoknál (azaz alacsony sebességeknél és méreteknél) nyilvánul meg, ami jellemző a kis repülőgép-modellekre. Másodszor, a KFM profilok gyártása meglehetősen egyszerű, különösen akkor, ha lemezanyagokból (például mennyezeti csempékből) építenek. Ezenkívül a legtöbb esetben a CFM használata növeli a szárny merevségét.

Természetesen mindez nagyon csábítónak tűnik, de a modellező "nem hiszi el, amíg nem ellenőrzi". A modellezők egy sor kísérletet végeztek a QFM profilok jellemzőinek értékelésére. Különösen Rich Thompson (RICH THOMPSON) összehasonlította (vita az rcgroups.com-on) egy szárnyat egy repülőgépen. Ezzel egyidejűleg a következő szárnyakon repüléseket hajtottak végre (figyelje meg, hogyan jött létre a profil):

lapos szárny	Szimmetrikus bikonvex profil	Plano-konvex profil Clark
KFm-1	KFm-2	KFm-3
KFM-4 (de 40%-os akkordnál lép)

A modell repülési tulajdonságait ötfokú skálán értékelték. rendszerben, az eredmények a táblázatban láthatók:

Indikátor	lakás	kétszeresen domború	Plano-domború	CPM-1	CPM-2	CPM-3	CPM-4
Maximális repülési sebesség					3
retúr repülőjárat					5
Leállás jellemzői					5
Liftérzékenység					5
Lassú repülés					4
Aileron érzékenység					3
A repülés simasága					4
Repülés nagy támadási szögben					5
Tervezés					2
árfolyam stabilitás					4
ÖSSZESÍTETT PONTSZÁM					40

Az értékelt profilok közül a KFm-2 profil lett a győztes (50%-os húrlépés a felső oldalon).

A fentiek alapján érdemes kipróbálni egy ilyen profilú szárnyat az új modellben. Minőségéhez nem fér kétség, és a könnyű gyártás (mennyezetcsempékből és hasonló anyagokból) fontos szerepet játszik egy repülőgép-modell független gyártásában.

Ne hagyja ki a lehetőséget, hozzon létre egy új modellt a nyertes profil részvételével, a minősége kiváló, és az anyagköltség nem „üti a zsebét” - és a család békéje és kedvenc időtöltése nem fog szenvedni!

Akbar Avliyaev (akbaraka)

A teljes aerodinamikai erő és vetületei

A repülőgép fő repülési teljesítményének, valamint stabilitásának és irányíthatóságának számításakor ismerni kell a repülőgépre ható erőket és nyomatékokat.

A repülőgép felületére ható aerodinamikai erők (nyomás és súrlódás) redukálhatók a nyomásközéppontban fellépő aerodinamikai erők fővektorára (1. ábra) és egy olyan erőpárra, amelyek nyomatéka megegyezik a az aerodinamikai erők fő momentuma a repülőgép tömegközéppontjához viszonyítva.

Rizs. 1. A teljes aerodinamikai erő és vetületei kétdimenziós (sík) esetben

Az aerodinamikai erőt általában a sebességkoordináta-rendszer (GOST 20058-80) tengelyein lévő vetületek határozzák meg. Ebben az esetben a vetítés a tengelyre , ellenkező előjellel vett ún húzó erő , a vetítés a tengelyre - aerodinamikus emelés , tengely vetítés - aerodinamikai oldalerő . Ezeket az erőket dimenzió nélküli légellenállási együtthatókkal fejezhetjük ki , emelőerő és oldalirányú erő , illetőleg:

; ; ,

ahol - sebesség fej, N / m 2; - légsebesség, m/s; r - levegőtömeg sűrűsége, kg/m 3; S- repülőgép szárny területe, m 2. A fő aerodinamikai jellemzők közé tartozik az aerodinamikai minőség is

.

A szárny aerodinamikai jellemzői függenek a szárny és a szárny geometriai paramétereitől, a szárny irányultságától az áramlásban (a támadási szög és b csúszásszög), a hasonlósági paraméterektől (Reynolds-számok Re és Mach ), repülési magasságtól H, valamint egyéb paraméterek . A Mach- és Reynolds-számok dimenzió nélküli mennyiségek, és a kifejezések határozzák meg

ahol a a hangsebesség, n a levegő viszkozitásának kinematikai együtthatója m 2 /s-ban, a jellemző méret (általában , ahol a szárny átlagos aerodinamikai húrja) Néha egyszerűbb, közelítő módszereket használnak a meghatározására a repülőgép aerodinamikai jellemzői. A repülőgépet különálló részek halmazának tekintik: szárnyak, törzs, tollazat, motorgondolatok stb. Meghatározzák az egyes részekre ható erőket és nyomatékokat. Ebben az esetben az analitikai, numerikus és kísérleti vizsgálatok jól ismert eredményeit használjuk fel. A repülőgépre ható erőket és nyomatékokat az egyes részeire ható megfelelő erők és nyomatékok összegeként kell megtalálni, figyelembe véve azok kölcsönös hatását.

A javasolt módszer szerint a szárny aerodinamikai jellemzőinek számítását a szárnyprofil egyes geometriai és aerodinamikai jellemzőinek megadásával kell elvégezni.

Szárnyprofil kiválasztása

A profil fő geometriai jellemzőit a következő paraméterek határozzák meg. A profilhúr egy egyenes szakasz, amelyet a profil két legtávolabbi pontja köt össze. Az akkord két részre osztja a profilt: felső és alsó. A profil felső és alsó körvonalai közé bezárt, a húrra merőleges legnagyobb szakasz az ún. profilvastagság c (2. ábra). A húrra merőleges és a profil felső és alsó körvonalai közé záródó szakaszok felezőpontjait összekötő egyenest ún. középső vonal . A húrra merőleges legnagyobb szakaszt, amely a húr és a profil középvonala közé záródik, ún. profilgörbület f . Ha , akkor a profil meghívásra kerül szimmetrikus .

Rizs. 2. Szárnyprofil

b- profil akkord; c- profilvastagság; f- profil görbület; - maximális vastagság koordinátája; - a maximális görbület koordinátája

Vastagság cés profilgörbület f, valamint a koordinátákat és általában relatív mértékegységekben, , , vagy százalékban mérik , , , .

A szárnyprofil kiválasztása a repülőgépekkel szemben támasztott különféle követelmények kielégítésével függ össze (a szükséges repülési hatótáv, magas üzemanyag-hatékonyság, utazósebesség, biztonságos fel- és leszállási feltételek biztosítása stb.). Tehát az egyszerűsített szárnygépesítésű könnyű repülőgépeknél különös figyelmet kell fordítani az emelési együttható maximális értékének biztosítására, különösen fel- és leszálláskor. Általában az ilyen repülőgépek szárnya nagy relatív szárnyvastagsággal % = 12 ¸ 15%.

A nagy szubszonikus repülési sebességű, nagy hatótávolságú repülőgépeknél, amelyekben a fel- és leszállási módok növekedését a szárny gépesítése miatt érik el, a jobb utazóteljesítmény elérésére helyezik a hangsúlyt, különös tekintettel az üzemmódok biztosítására.

Lassú repülőgépeknél a profilok kiválasztása egy sor szabványos (hagyományos) NACA vagy TsAGI szárnyszelvényből történik, amelyek szükség esetén módosíthatók a repülőgép előzetes tervezésének szakaszában.

Így a négy számjegyű NACA-profilok könnyű oktatórepülőgépeken használhatók, mégpedig a szárny és a farok végszakaszainál. Például a NACA2412 profilok (relatív vastagság % = 12%, maximális vastagság koordináta % = 30%, relatív görbület % = 2%, maximális görbületi koordináta % = 40%) és NACA4412 (% = 12%, % = 30%, % = 4%, % = 40%) meglehetősen magas értékkel és egyenletes leállási jellemzőkkel rendelkeznek a kritikus támadási szög tartományában.

Az ötjegyű NACA-profilok (230-as sorozat) rendelkeznek a standard sorozatok közül a legnagyobb emeléssel, de leállási jellemzőik kevésbé kedvezőek.

A hat számjegyű ("lamináris") NACA-profilok profilellenállása alacsony az együtthatóértékek szűk tartományában. Ezek a profilok nagyon érzékenyek a felületi érdességre, szennyeződésekre, lerakódásokra.

Az alacsony szubszonikus sebességű repülőgépeken használt klasszikus (hagyományos) szárnyszelvényeket a felső felületen lévő kellően nagy helyi perturbációk (kisülések), és ennek megfelelően a kritikus Mach-szám kis értékei különböztetik meg. A kritikus Mach-szám fontos paraméter, amely meghatározza a repülőgép légellenállásának nagyságát (>-nál a helyi szuperszonikus áramok és a további hullámellenállás területei jelennek meg a repülőgép felületén).

A repülés utazósebességének növelésének (a repülőgép ellenállásának növelése nélkül) való aktív keresése arra vezetett, hogy meg kellett találni a klasszikus sebességprofilokhoz képest további növelési módokat. Ez a növelési mód a felső felület görbületének csökkentése, ami a felső felület jelentős részén a zavarok csökkenéséhez vezet. A szuperkritikus légszárny felső felületének kis görbületével az általa keltett emelőerő részesedése csökken. Ennek a jelenségnek a kompenzálására a profil farokrészét simán lefelé hajlítva vágják le ("flip" effektus). Ebben a tekintetben a szuperkritikus profilok átlagos vonalának van egy jellemzője S- figuratív nézet, a farokrész lefelé hajlításával. A szuperkritikus profiloknál általában a negatív görbület jelenléte a profil orrában jellemző. Különösen a MAKS 2007 légibemutatón a Tupolev OJSC kiállítása bemutatta a TU-204-100SM repülőgép csonka szárnyú makettjét, amely lehetővé teszi, hogy képet kapjunk a profil geometriai jellemzőiről. a szárny gyökér részében. Az alábbi képen (3. ábra) látható, hogy a profilnak van egy „hasa”, és egy meglehetősen lapos felső része, ami a szuperkritikus profilokra jellemző. A szuperkritikus profilok a hagyományos sebességprofilokhoz képest körülbelül = 0,05 ¸ 0,12-vel vagy a vastagság %-os = 2,5 ¸ 5%-os növekedését teszik lehetővé. A vastagított profilok használata lehetővé teszi a szárny l nyúlásának = 2,5 ¸ 3-mal történő növelését, vagy a szárny c eltolási szögének kb. = 5 ¸ 10° az érték megtartása mellett .

Rizs. 3. Repülőgép szárnyprofilja TU-204-100SM

A szuperkritikus szárnyszelvények alkalmazása a szárnyas szárnyak elrendezésében a modern szállító- és utasszállító repülőgépek aerodinamikájának javításának egyik fő iránya.

Meg kell jegyezni, hogy a szuperkritikus szárnyszárnyak kétségtelen előnye a hagyományos szárnyszelvényekkel szemben, néhány hátrányuk a merülési nyomaték együtthatójának növekedése és a vékony szárnyszárny.

A véges fesztávú szárny alapvető geometriai és aerodinamikai jellemzői

Az elmúlt 30 ¸ 40 év során a szubszonikus hosszú távú repülőgépek fő szárnytípusát söpörték (c = 30 ¸ 35°) szárny hosszabbítással, h-val készült = 3 ¸ 4. A ²MAKS - 2007² légibemutatón bemutatott ígéretes utasszállító repülőgépek (Tu - 334, Sukhoy Superjet 100) oldalarányuk volt. A szárny oldalarányának növelése terén főként a szárnyszerkezetben kompozit anyagok felhasználásával sikerült előrelépést elérni.

Rizs. 4. Egylapos szárny

A szárny szimmetriasíkbeli szakaszát ún gyökérprofil , akkordja pedig az gyökér ; a szárny végein, ill. végprofil és terminális akkord . Az egyik végprofil és a másik közötti távolságot ún szárnyfesztávolság . A szárnyak húrprofilja a fesztáv mentén változhat. A gyökérakkord és a végakkord arányát ún a szárny szűkítése h. A relációt ún szárny kiterjesztése . Itt S- a szárny vetületének területe a szárny szimmetriasíkjára merőleges és a gyökérhúrt tartalmazó síkon. Ha repülés közben a végek elhajlanak a gyökérszakaszhoz képest, akkor arról beszélnek söprő szárny . ábrán A 4. ábra a szimmetriasíkra merőleges és a szárnyat meghatározó bevezető él közötti szöget mutatja. söpörje végig a vezető élt . A szögről is beszélnek hátsó él söprése , de a legfontosabb a szög (vagy csak c) söpörj végig a fókuszvonalon , azaz fesztávja mentén a szárnyprofilok gócjait összekötő vonal mentén. A nullától eltérő kúposságú szárny gócvonala mentén történő zéró söprésnél a szárny élei nem merőlegesek a szárny szimmetriasíkjára. Általánosan elfogadott azonban, hogy ez egy egyenes szárny, nem pedig egy söpört szárny. Ha a szárny végei a gyökérszakaszhoz képest vissza vannak hajlítva, akkor azt mondják a pozitív söprésről , ha előre - kb negatív . Ha a szárny elülső és kifutó élén nincs meghajlás, akkor a sweep nem változik a fesztáv mentén. Ellenkező esetben a sweep megváltoztathatja a jelentését, sőt jelét is.

A szubszonikus hosszú távú légi járművek modern szárnyai c= 35°-os löketszöggel, amelyeket olyan utazósebességre terveztek, amely megfelel a = 0,83 ¸ 0,85, átlagos relatív szárnyvastagságuk % = 10 ¸ 11%, szuperkritikus szárnyaknak c = 28 ¸ 30° (fejlett repülőgépeknél) körülbelül % = 11 ¸ 12%. A szárny fesztávja mentén a vastagságeloszlást az adott hasznos térfogat megvalósításának feltételei és a minimális hullámellenállás határozza meg. A söpört szárnyak oldalszakaszaiban a csúszás hatásának megvalósítása érdekében olyan profilokat alkalmaznak, amelyeknél a maximális vastagság pontja "előrefelé" helyezkedik el, a szárny többi részéhez képest.

Ha nem egy síkban helyezkednek el, akkor a szárnynak geometriai csavarodása van (6. ábra), ami a j szöget jellemzi.

Rizs. 6. A szárny vég- és gyökérprofilja geometriai csavarodás jelenlétében

A repülőgép aerodinamikai modelljeinek tanulmányozása kimutatta, hogy a szuperkritikus szárnyszelvények alkalmazása geometriai csavarással kombinálva lehetővé teszi a . Ebben a cikkben egy közelítő módszert alkalmazunk a szárny aerodinamikai jellemzőinek meghatározására kísérleti adatok felhasználása alapján. Az aerodinamikai együtthatók és a szárny kiszámítása több lépésben történik. A számítás kezdeti adatai a profil néhány geometriai és aerodinamikai jellemzői. Ezek az adatok különösen a szelvények atlaszából származnak.

Az aerodinamikai együtthatók számításának eredményei alapján megszerkesztjük a függést és a polárfüggést. . Ezeknek a függőségeknek az alacsony szubszonikus sebességekre vonatkozó tipikus formáját a 1-1. 7. és 3. ábra. nyolc.

A klasszikus szárnyprofil így néz ki

A legnagyobb vastagság a húr körülbelül 40%-ánál található.

A középvonal körülbelül így változik.

Az ilyen profilokat szuperkritikusnak (szuperkritikusnak) kezdték nevezni. Meglehetősen gyorsan a 2. generáció szuperkritikus profiljaivá fejlődtek - az elülső rész közeledett a szimmetrikushoz, és az alámetszés fokozódott.

A profil középső részének lefelé mozgatása további előrelépést hozott volna a sebességben.

A további fejlődés ebben az irányban azonban megállt - a még erősebb alávágás miatt a hátsó él túl vékony lett az erő szempontjából. A 2. generációs szuperkritikus szárny másik hátránya a merülési momentum volt, amelyet a vízszintes farok terhelésével kellett hárítani.

Úgy döntöttünk: mivel hátulról nem lehet vágni, elölről kell vágni.

Az eredmény le van írva:

"Mint értitek, ezt a feladatot zseniálisan megoldották. A megoldás pedig éppoly zseniális volt, mint amilyen egyszerű volt – a szárny első alsó részén trimmelést alkalmaztak, hátul pedig csökkentették. Ez az ötlet egyszerre küszöbölte ki mindkét problémát (merülés és szilárdság), miközben megtartja a szuperkritikus profil minden előnyét.

Most a mérnököknek közvetlen lehetőségük van több mint 10%-kal növelni a repülési sebességet a hajtóművek teljesítményének növelése nélkül, vagy a szárny szilárdságát a tömeg növelése nélkül.

Figyelmébe ajánlom az ALS amatőr tervezőit segítő anyagsorozat egy cikkét. Tudományos tanácsadó - a Moszkvai Repülési Intézet Repülőgépészeti Tanszékének professzora, a műszaki tudományok doktora, az Állami Díj kitüntetettje A.A. Badyagin. A cikk a „Szülőföld szárnyai” című folyóirat 2. számában jelent meg 1987-ben.

Kérdezi, miért van szükségünk cikkre az ultrakönnyű repülőgépek profiljáról? Azt válaszolom - a cikkben megfogalmazott gondolatok közvetlenül alkalmazhatók a repülőgép-modellezésben - a sebességek összehasonlíthatók, és ennek megfelelően a tervezés megközelítése.

A legjobb profil

A repülőgép tervezése általában a szárnyprofil kiválasztásával kezdődik. Miután egy-két hetet ül a kézikönyvek és atlaszok felett, anélkül, hogy teljesen megértette volna őket, egy barátja tanácsára kiválasztja a legmegfelelőbbet, és megépít egy repülőgépet, amely jól repül. A kiválasztott profil a legjobb. Egy másik amatőr ugyanígy teljesen más profilt választ, és a készüléke jól repül. A harmadiknál ​​már alig emelkedik fel a gép a földről, és az elsőre a legelőnyösebbnek tűnő szárnyprofilt tartják már alkalmatlannak.

Nyilvánvalóan nem minden a profil konfigurációjától függ. Próbáljuk meg ezt kitalálni. Hasonlítsunk össze két teljesen eltérő profilú szárnyat, például a Yak-55-re szerelt szimmetrikussal és az aszimmetrikus Clark YH - Yak-50-el. Összehasonlításképpen több feltételt is meghatározunk. Először is: a különböző profilú szárnyaknak méretaránynak (l) kell lennie.

l=I2/S,
ahol I a fesztáv, S a terület.

Másodszor, mivel egy szimmetrikus szárnyszárny nulla emelkedési szöge 00, a poláris irányát (lásd az 1. ábrát) balra toljuk, ami fizikailag megfelel a szárny felszerelésének egy bizonyos pozitív ékszögű repülőgépre.

Most a grafikont nézve könnyen levonható egy fontos következtetés: a repülési támadási szögek tartományában a szárny jellemzői gyakorlatilag függetlenek a profil alakjától. Természetesen áramvonalas profilokról beszélünk, amelyeknek nincsenek intenzív áramlási szétválási zónái a repülési támadási szögek tartományában. A szárny jellemzőit azonban jelentősen befolyásolhatja a képarány növelése. Összehasonlításképpen az 1. grafikonon az azonos profilú, de 10-es oldalarányú szárnyak polárisai láthatók. Amint látható, sokkal meredekebbek lettek, vagy ahogy mondják, a CU a-hoz viszonyított deriváltja magasabb lett. (CU a szárnyemelési együttható, a a támadási szög). Ez azt jelenti, hogy a nyúlás növekedésével azonos ütési szögek mellett gyakorlatilag azonos Cx légellenállási együttható mellett nagyobb teherbíró tulajdonságok érhetők el.

Most beszéljünk arról, hogy mi függ a profil alakjától.

Először is, a profilok eltérő maximális emelési együtthatóval rendelkeznek CU max. Tehát szimmetrikus szárnyemelési együttható esetén 1,2 - 1,4, a hagyományos aszimmetrikus domború alsó felülettel akár 1,8 is lehet, az alsó felület erős homorúsága esetén ez néha eléri a 2-t. Azonban emlékeznünk kell arra, hogy a nagyon magas CU max. általában magas Cx és mz a hosszirányú nyomaték együttható. Egy ilyen profilú repülőgép kiegyensúlyozásához a farok egységnek nagy erőt kell kifejtenie. Ennek eredményeként megnő az aerodinamikai ellenállása, és jelentősen csökken a nagy teherbírási profil miatt elért általános nyereség.

A CU max csak a repülőgép minimális sebességét befolyásolja jelentősen – leállás. Ez nagymértékben meghatározza a gép vezetésének technikájának egyszerűségét. A CS max befolyása az elakadási sebességre azonban nagy G/S fajlagos szárnyterheléseknél (G a repülőgép tömege) érezhetően megnyilvánul. Ugyanakkor az amatőr repülőgépekre jellemző terhelések mellett, azaz 30-40 kg / m2, a nagy CS max nem jelentős. Így ennek 1,2-ről 1,6-ra való növelése egy amatőr repülőgépen legfeljebb 10 km/h-val csökkentheti az elakadási sebességet.

Másodszor, a profil alakja jelentősen befolyásolja a repülőgép viselkedését nagy támadási szögek esetén, azaz alacsony sebességnél a leszállási megközelítés során, amikor véletlenül "húzza maga felé a fogantyút". Ugyanakkor a viszonylag éles orrú vékony profilokat éles leállás jellemzi, amely gyors emelőerő-vesztéssel és a repülőgép éles farokcsúcsba vagy orrba való elakadásával jár. A vastagabb, tompa orrúakat "puha istálló" jellemzi, lassú emeléscsökkenéssel. Ugyanakkor a pilótának mindig sikerül megértenie, hogy veszélyes üzemmódban van, és alacsonyabb támadási szögekbe hozza az autót, elengedve tőle a fogantyút. Az éles istálló különösen veszélyes, ha a szárny keskenyebb, és a szárny végén vékonyabb profilú. Ebben az esetben az elakadás aszimmetrikusan történik, a repülőgép hirtelen a szárnyra esik, és farokpörgésbe kerül. Ez a karakter jelenik meg a Yak-50 és Yak-52 repülőgépeken, amelyeknek nagyon vékony profilja van az erősen elvékonyodó szárny végén (9% a végén és 14,5% a gyökérnél), nagyon éles lábujjjal - Clark YH. Itt kiderül a profilok egy fontos tulajdonsága: a vékonyabbaknak kisebb a Cy max és kisebb a kritikus támadási szöge, vagyis az áramlás megakadásának szöge.

A fesztáv mentén állandó relatív profilvastagságú szárnyak sokkal jobb leállási tulajdonságokkal rendelkeznek. Például a Yak-55 mérsékelten elkeskenyedő szárnyú, állandó 18%-os profillal a fesztáv mentén, tompa orral, amikor nagy támadási szögekbe kerül, simán leengedi az orrát és merülésbe megy, mivel az elakadás a gyökérben történik. a szárnyé, ami nem hoz létre dőlési momentumokat. A gyökér istállójának kialakításához jobb, ha a szárnynak egyáltalán nincs szűkítése. Ezek a szárnyak vannak felszerelve a legtöbb kezdeti kiképző repülőgépre. A korai gyökérrepülést az is okozhatja, ha a szárnyra egy beömlőt szerelnek fel (lásd az 1. ábrát). 2. Ebben az esetben a gyökérprofil kisebb relatív vastagságot és "kevésbé teherbíró formát" kap. Egy ilyen beáramlás telepítése a kísérleti Yak-50-re egykor jelentősen megváltoztatta a repülőgép leállásának jellegét: amikor nagy támadási szöget ért el, már nem esett a szárnyra, hanem leengedte az orrát, és merülésbe ment.

A harmadik paraméter, amely jelentősen függ a profil alakjától, a Cx légellenállási együttható. A 30-40 kg/m2 fajlagos terhelésű, 200-250 km/h maximális sebességű amatőrrepülőgépen történő csökkentése azonban, mint az amatőr repülőgépgyártás gyakorlata mutatja, gyakorlatilag nincs hatással a repülési teljesítményre. Ebben a sebességtartományban a repülési adatokat gyakorlatilag nem befolyásolják a nem behúzható futóművek, támasztékok, merevítők stb. Még a vitorlázó repülőgép aerodinamikai minősége is elsősorban a szárny oldalarányától függ. És csak a 20-25 és l feletti 15 aerodinamikai minőség szintjén a profil kiválasztása miatt a minőség 30-40%-kal növelhető. Míg egy 10-12-es minőségi amatőr repülőgépen a legsikeresebb profil miatt a minőség legfeljebb 5-10%-kal növelhető. Egy ilyen növekedést, ha szükséges, sokkal könnyebb elérni a szárny geometriájának terv szerinti kiválasztásával. Megjegyezzük még egy jellemzőt: az amatőr repülőgépek sebességtartományában a szárny relatív vastagságának 18-20%-ra történő növelése gyakorlatilag nincs hatással a szárny aerodinamikai ellenállására, ugyanakkor a szárnyemelésre. az együttható észrevehetően növekszik.

A szárny hordási tulajdonságainak jelentős növelése, mint ismeretes, a szárnyak használatával érhető el. A szárnyas szárnyak egyik jellemzőjét meg kell jegyezni: elhajlás esetén a CU max nem nagyon függ attól, hogy melyik CU max volt a kezdeti profil, hanem a gyakorlatban csak a használt szárny típusa határozza meg. A legegyszerűbb, legszélesebb körben használt külföldi könnyű repülőgépeken és jellemzői az ábrán láthatók. 3.

Ugyanezeket a szárnyakat használják P. Almurzin amatőr gépeinken. Hatékonyabbak a hornyos, dupla résű és felső szárnyak. ábrán A 4. ábra ezek közül a legegyszerűbbet mutatja, ezért a leggyakrabban használtat.

A CU max egy hornyos csappantyúval elérheti a 2,3-2,4-et, a kéthornyos csappantyúval pedig a 2,6-2,7-et. Számos aerodinamikai tankönyv kínál módszereket a rés alakjának geometriai felépítésére. De a gyakorlat azt mutatja, hogy az elméletileg kiszámított rést még finomítani és finomhangolni kell egy szélcsatornában, az adott profilgeometriától, szárnyformától stb. Ebben az esetben a rés vagy működik, javítva a csappantyú jellemzőit, vagy egyáltalán nem működik, és rendkívül kicsi annak a valószínűsége, hogy elméletileg ki lehet számítani és kiválasztani a rés egyetlen lehetséges alakját fújás nélkül. Ritkán még profi aerodinamikusoknak, de még inkább amatőröknek sikerül ez. Ezért a legtöbb esetben az amatőr repülőgépeken a szárnyak és a csűrők rései, még ha vannak is, nem adnak semmilyen hatást, és egy összetett réselt szárny úgy működik, mint egy egyszerű. Természetesen kipróbálhatja őket amatőr eszközökön, de először alaposan meg kell gondolnia, mérlegelve az összes előnyét és hátrányát.

És még néhány gyakorlati tanácsokat, ami hasznos lehet amatőr repülőgépek építésénél. Kívánatos, hogy a szárnyprofilt nagyon pontosan tartsuk a lábujjtól a maximális vastagságig. Nos, ha a szárny ezen részének merev bőre van. A farokrész szövettel letakarható, és a technológia egyszerűsítése érdekében akár "vonalzó alatt" is kiegyenesíthető, ahogy az 5. ábrán látható. A szárny ívelt farokrésze a bordák között megereszkedett szövetburkolattal nem értelmesebb. A szárny kifutó élét nem kell éles "késsel" redukálni. Vastagsága 10-15 mm lehet, de legfeljebb a húr 1,5%-a (lásd 5. ábra). A aerodinamikai jellemzők a szárnyról ez egyáltalán nem tükröződik, de a csűrők hatékonysága valamelyest nő, a technológia és a kialakítás egyszerűsödik.

A profil fontos eleme a csűrő orrának formája. A leggyakoribb lehetőségeket a 6. ábra mutatja.

A "parabola 100" által alkotott profilt olyan csűrőkön és kormánykormányokon használják, amelyek axiális aerodinamikai kompenzációval rendelkeznek, amikor a lábujj belemegy a patakba, például a Yak-55-ön. egy ilyen "tompa" hegyforma nagyon nagy mértékű axiális aerodinamikai kompenzációval (20% vagy több) a csűrők vagy kormánykormányok elhajlásakor a vezérlőkarra ható erőkifejtés nem lineáris növekedéséhez vezet. Ebben a tekintetben a legjobbak a "hegyes" zoknik, mint a Szu-26-on.

A farokhoz szimmetrikus szárnyprofilokat használnak. A kormányok a csűrőkhöz hasonlóan egyenes karokkal is kialakíthatók, tompa kifutó éllel. A vékony lapos profilú tollazat megfelelő hatékonysággal rendelkezik, mint az amerikai "Pitts", "Laser" és mások műrepülőgépein (lásd a 7. ábrát).

A tollazat merevségét és szilárdságát merevítők biztosítják, nagyon könnyűnek és szerkezetileg egyszerűnek bizonyul. A profil relatív vastagsága kevesebb, mint 5%. Ilyen vastagság mellett a tollazat jellemzői egyáltalán nem függenek a profil alakjától.

Adatokat adunk az amatőr repülőgépekhez legmegfelelőbb profilokról. Természetesen más lehetőségek is lehetségesek, de megjegyezzük, hogy az amatőr repülőgépek sebességtartományában a legjobb tulajdonságok 15-18 százalék tompa lábujj esetén, és a maximális relatív vastagság a húr 25%-án belül helyezkedik el.

Az ajánlott profilok a következő tulajdonságokkal rendelkeznek: A P-II és P-III a TsAGI-nál lett kifejlesztve. Nagy teherbírásúak és jó teljesítményt nyújtanak nagy ütési szögben. Széles körben használták az 1930-as és 1940-es években, és használják ma is.

NACA-23015 - az utolsó két számjegy a relatív vastagságot jelzi százalékban, az első - a sorozatszámot. A profilnak meglehetősen magas Cy max értéke alacsony Cx-nél, alacsony Mz hosszirányú nyomatéktényezője, ami kis kiegyenlítési veszteségeket határoz meg. Az ilyen profillal rendelkező repülőgépeken az istálló „puha”. A 12-18%-os relatív vastagságú NACA-230-at a legtöbb könnyűmotoron használják, beleértve az amatőr amerikai repülőgépeket is.

A NACA - 2418 - 200 - 250 km / h alatti sebességeknél jövedelmezőbbnek számít, mint a NACA - 230. Számos repülőgépen használják, beleértve a csehszlovák "Zlin"-t is.

A GAW egy szuperkritikus szárnyszárny, amelyet Whitcomb amerikai aerodinamikus tervezett könnyű repülőgépekhez. 300 km/h feletti sebességnél előnyös. Az "éles" lábujj előre meghatározza az éles megállást nagy támadási szögeknél, a "lehajlított" hátsó él pedig hozzájárul a Su max növekedéséhez.

A "Kri-Kri" egy laminált siklóprofil, amelyet a nyugatnémet aerodinamikus Wortman fejlesztett ki, és némileg módosított a "Kri-Kri" francia Colomban tervezője. A profil relatív vastagsága 21,7%, aminek köszönhetően nagy teherbírási jellemzők érhetők el. A GAW-1-hez hasonlóan ez a szárnyszelvény is nagyon nagy elméleti kontúrpontosságot és kiváló minőségű szárnyfelület-kiképzést igényel. Itt vannak a profil koordinátái mm-ben, a tervező által a "Cree-Cree" repülőgép szárnyának húrjához számolva, ami 480 mm.

A P-52 egy modern profil, amelyet a TsAGI-nál fejlesztettek ki könnyű repülőgépekhez. Tompa lábujja és egyenes farka van.

Yak-55 - szimmetrikus profil egy műrepülőgéphez. A szárnyon a relatív vastagság 12-18%, a tollazaton - 15%. A repülőgép istálló jellege nagyon "puha" és sima.

V-16 - Francia szimmetrikus profil, magas Su max értékkel, a KAP-21, "Extra-230" és mások sportrepülőgépeken használják.

Su-26-18%, Su-26-12% - speciális profilok műrepülőgépekhez. A Szu-26-18% a Szu-26 szárny gyökerében, a Su-26-12% - a szárny hegyében és a tollazaton található. A profil "éles" lábujjjal rendelkezik, ami némileg csökkenti a csapágy tulajdonságait, de lehetővé teszi, hogy a gép nagyon érzékeny reakcióját érje el a kormányok elhajlására. Bár egy ilyen repülőgépet a kezdők nehezen tudnak repülni, a tapasztalt sportolók lehetőséget kapnak olyan manőverek végrehajtására, amelyek a fogantyú mozgására "puha" lassú reakcióval a repülőgép számára elérhetetlenek a profil tompa lábujja miatt. A Szu-26 típusú profilú repülőgép leállása gyorsan és hirtelen történik, ami szükséges a modern dugóhúzó figurák végrehajtásához. A második jellemző a farokrész "szorítása", ami növeli a csűrők hatékonyságát.

A Szu-26 szárnyának nagy csűrői vannak, amelyek szinte a teljes kifutó élt elfoglalják. Ha a csűrő (mindkettő egyszerre) semlegesét 10°-kal "leütjük", a Su max hozzávetőlegesen 0,2-vel nő, megközelítve a jó aszimmetrikus profil Su max értékét. Ugyanakkor a Cx gyakorlatilag nem növekszik, és az emelési-ellenállás arány sem csökken, ugyanez figyelhető meg más szimmetrikus szárnyszelvényeken sem. Ez az alapja a felvonóhoz kinematikusan kapcsolódó csűrők alkalmazásának, amelyek egyszerre látják el a csűrő és a szárnyak funkcióit, hasonlóan a zsinóros műrepülő modell szárnyaihoz.

Önfejlesztés