Предкрылков, закрылков, спойлеров, интерцепторов.

Щитки (рис. 2.22) выполняют в виде пластины, закрепленной на нижней поверхности крыла. Щитки могут быть поворотными и выдвижными. Поворотный щиток подвешивается к крылу чаще всего на шомпольном соединении. Отклоняясь вниз, щиток увеличивает кривизну профиля крыла, не меняя его площади. Отклоненный щиток вызывает отсос воздуха с верхней поверхности крыла в область над щитком, что несколько препятствует отрыву пограничного слоя. При больших углах отклонения щитка сильно возрастает лобовое сопротивление крыла, что выгодно при посадке, так как позволяет увеличить угол планирования самолета и сократить посадочную дистанцию, но невыгодно при взлете самолета.

 

Рис. 2.22 Щитки:

а –поворотный; б –выдвижной; в — схема обтекания крыла с отклоненным щитком; г —конструкция щитка; 1 –лонжерон; 2 –узлы подвески; 3 –обшивка;

4 – нервюры; 5 – стрингер

 

Выдвижной щиток отличается от поворотного тем, что при отклонении одновременно сдвигается назад, увеличивая кривизну и площадь крыла. Перемещение щитка назад достигается его креплением на скользящих шарнирах, рельсовых или других опорах.

Щитки имеют простую конструкцию. Обшивка предусматривается обычно только с нижней стороны, поскольку сверху щиток не обтекается воздушным потоком. Щитки в настоящее время имеют ограниченное применение, так как на самолетах обычно выгоднее применять щелевые закрылки.

Закрылки, как и щитки, могут быть поворотными и выдвижными. Поворотный закрылок представляет собой профилированную подвижную часть крыла, расположенную в хвостовой части и отклоняемую вниз.

Характер обтекания крыла при отклонении закрылка и щитка неодинаков. Закрылок при умеренных углах отклонения создает меньшее лобовое сопротивление, чем щиток, что имеет важное значение для взлетных характеристик самолета. При больших углах отклонения закрылка воздушный поток отрывается от его верхней поверхности, вызывая падение подъемной силы и увеличение лобового сопротивления крыла.

Явление срыва потока (отрыва пограничного слоя) связано с резким расширением потока при отклоненном закрылке. В расширяющемся потоке скорость падает, а давление растет, появляются токи и вихри в пограничном слое, отделяющие его от поверхности закрылка. По мере увеличения угла отклонения закрылка этот процесс развивается. Для предотвращения срыва потока закрылки выполняют одно- и многощелевыми (рис. 2.23).

Рис. 2.23 Схемы закрылков: а — щелевой; б — двух щелевой; в — трех щелевой; 1 — дефлектор; 2,3 –основная и хвостовая части закрылка

В одно щелевом закрылке профилированная щель образуется между крылом и носовой частью закрылка. Многощелевые закрылки составлены из нескольких подвижных звеньев, отклоняющихся на разные углы и разделяющихся профилированными щелями. Многощелевой закрылок может отклоняться на большие углы, чем одно щелевой, без возникновения на нем срыва потока.

Двух щелевой закрылок (рис. 2.24) имеет дефлектор, закрепленный на передней части закрылка жестко или же имеющий возможность прижиматься к закрылку (подвижный дефлектор). При отклонении двух щелевого закрылка одна профилированная щель образуется между крылом и дефлектором, другая щель - между дефлектором и основной частью закрылка. В трех щелевом закрылке третья щель образуется между основной и хвостовой частями.

1 2 3

7 6 5 4

 

Рис. 2.24. Конструкция двух щелевого закрылка:

1 — дефлектор; 2 — опора дефлектора; 3 — лонжерон; 4 — нервюра;

5 — продольная стенка; 6 — стрингер; 7 —обшивка

Выдвижные закрылки увеличивают несущую способность крыла за счет изменения кривизны профиля и увеличения площади крыла. Перемещение и отклонение закрылков выполняются различными способами (рис. 2.25). Самый простой способ состоит в расположении оси подвески закрылка под нижней поверхностью крыла. Распространено выдвижение закрылков с помощью рельсов и кареток с роликами, опирающимися на рабочие поверхности рельсов. Рельсы с помощью подкосов крепят к крылу, а каретки - к закрылку или, наоборот, рельсы крепят на закрылке, а каретки - на крыле. Крепление закрылков с помощью рельсов и кареток позволяет откатывать их на значительные расстояния.

Рис 2.25 Способы навески закрылков:

a –рельсовые опоры; б –поворотный механизм; в –кулисный механизм;

г – многозвенный механизм 1 –рельс; 2 –роликовая каретка; 3 –закрылок;

4, 5 –верхний и боковой подкосы; 6 –подъемник закрылка

На тяжелых самолетах закрылки выполняют из нескольких секций не связанных между собой. Каждая секция подвешивается к крылу на двух или трех опорах и имеет самостоятельный привод. Иногда внутреннюю секцию делают двух щелевой, а внешнюю – одно щелевой. Встречаются и такие конструкции, в которых при отклонении на большие углы (при посадке) закрылок работает как двух щелевой, а при отклонении на малые углы (при взлете) щель в закрылке не открывается, и он работает как одно щелевой.

Конструкция закрылка в принципе подобна конструкции крыла Он состоит из продольной стенки (лонжерона) нервюр и металлической обшивки. Закрылки больших размеров имеют стрингеры, часто в них применяются сотовые конструкции и композиционные материалы.

Предкрылки устанавливают по всему размаху крыла или же только на концевых частях. При отклонении предкрылка образуется профилированная щель для перетекания воздуха с большой скоростью с нижней поверхностью крыла на верхнюю, т. е. создается щелевой эффект, затягивающий отрыв потока с крыла на большие углы атаки. Крыло с отклоненными предкрылками имеет более высокий максимальный коэффициент подъемной силы. Предкрылок при отклонении перемещается вперед и отклоняется вниз, поэтому несущая способность крыла увеличивается не только за счет щелевого эффекта, но и вследствие увеличения кривизны профиля и некоторого увеличения площади крыла.

Предкрылки могут быть автоматическими, управляемыми и фиксированными (жестко закрепленными на крыле). Автоматические предкрылки при полете на малых углах атаки потоком воздуха прижаты к крылу, а при выходе самолета на большие углы атаки автоматически выдвигаются за счет отсоса воздушным потоком. Автоматические предкрылки размещают обычно на концевых частях крыла перед элеронами в целях повышения поперечной устойчивости и управляемости самолета при полете на больших углах атаки.

 

Рис. 2.26. Способы навески предкрылков:

а — кулисный механизм; б, в — многозвенные механизмы;

г — рельсовая опора

Управляемые предкрылки выдвигаются при помощи специальных систем управления, которые включаются в работу автоматически -одновременно с отклонением закрылков - или вручную. Фиксированные предкрылки обычно устанавливают на стабилизаторах.

Предкрылки крепятся на крыле посредством кулисных и многозвенных механизмов или на рельсовых опорах, подобных опорам закрылков (рис. 2.26.).

Отклоняющийся носок и носовой щиток применяют на тонких крыльях. Их отклонение при полете на больших углах атаки предотвращает срыв потока с острой передней кромки крыла. Углы отклонения носка не превышают обычно 15 - 20°.

 

Рис. 2.27. Принцип действия (а) и конструкция (б) гасителя подъемной силы.

Носовой щиток вписывается в убранном положении в нижнюю поверхность крыла. Выдвигаясь вниз и вперед, щиток увеличивает кривизну профиля и площадь крыла. Щитки применяют вместе с предкрылками: в корневой части крыла устанавливают щиток, в концевой - предкрылок. Отклоняющиеся носки и носовые щитки крепят на крыле шарнирно, часто крепление шомпольного типа.

Предкрылки и отклоняющиеся носки по конструкции представляют собой профилированный замкнутый контур, состоящий из обшивки, подкрепленной поперечными элементами.

Гасители подъемной силы размещаются в нерабочем состоянии в контуре верхней поверхности крыла. Отклоняясь вверх, они вызывают срыв потока, что влечет за собой уменьшение подъемной силы и увеличение лобового сопротивления крыла. Гасители подъемной силы используются в полете в качестве тормозных щитков для увеличения крутизны планирования, а при после посадочном пробеге самолета - также и для повышения эффективности торможения колес шасси. Эффективность тормозов повышается вследствие увеличения нагрузки на основные опоры шасси и сцепления колес с ВПП из-за уменьшения подъемной силы крыла. Типовая конструкция гасителя подъемной силы показана на (рис. 2.27.).

Интерцепторы применяют для улучшения управления самолетом по крену. Они отклоняются в полете при отклонении элерона вверх, вызывая дополнительное уменьшение подъемной силы полу крыла. Применение интерцепторов в сочетании с элеронами позволяет уменьшить размер элеронов и увеличить за их счет размах закрылков.

Аэродинамические перегородки и запилы (рис. 2.28.) служат для предотвращения срыва потока с концевых частей стреловидного крыла. На стреловидном крыле составляющая скорости воздушного потока, направленная вдоль крыла, вызывает утолщение пограничного слоя, что ведет к более раннему срыву потока на концах крыла. Аэродинамические перегородки высотой 15 - 20 см препятствуют перетеканию воздуха вдоль крыла и набуханию пограничного слоя. Уступы (запилы) на передней кромке крыла создают воздушную перегородку в виде вихревого жгута, работающего подобно аэродинамической перегородке.

 

 

Рис. 2.28. Аэродинамические перегородки (I),

запил (2) и вертикальная законцовка (3) крыла.

 

Турбулизаторы представляют собой небольшие пластины, установленные на верхней поверхности крыла. Они создают небольшие вихри, смешивающие пограничный слой с воздушным потоком. Этим достигается увеличение энергии пограничного слоя, прижатие его к поверхности крыла и смещение начала срыва потока на большие углы атаки. Устанавливают турбулизаторы обычно перед элеронами и закрылками для безотрывного обтекания при больших углах их отклонения, иногда - на нижней поверхности стабилизатора.

Крыло некоторых современных самолетов имеет на концах вертикальные поверхности, препятствующие перетеканию воздуха через концевые части крыла. Перетекание воздуха с нижней поверхности крыла на верхнюю вызывает образование вихревых жгутов, создающих дополнительное индуктивное сопротивление полету.

 

 

Рис. 2.29. Схемы управления погранич­ным слоем:

а — сдувание; б — отсос; в — реактивный закрылок

 

Перспективными средствами механизации крыла могут оказаться системы управления пограничным слоем путем его сдувания и отсасывания с верхней поверхности крыла через специальные отверстия или щели, или пористые поверхности (рис. 2.29.). Для этих целей используют сжатый воздух, отбирае­мый от компрессоров двигателей или от компрессоров с приво­дом от вспомогательных силовых установок. В результате сдува­ния или отсасывания пограничного слоя поток прижимается к верхней поверхности крыла, разрежение над крылом увеличи­вается, возрастает коэффициент подъемной силы и критичес­кий угол атаки крыла.

В реактивном закрылке струя выпускных газов или сжатого воздуха от двигателей вытекает из длинной щели в задней кромке крыла вниз под углом и действует на обтекание крыла подобно обычному закрылку. Реактивная струя, кроме того, создает некоторую подъемную силу за счет реактивной тяги. Реактивный закрылок позволяет получить максимальный коэффициент подъемной силы, в несколько раз больший по сравнению с обычным закрылком.

 

ТЕМА №3 ХВОСТОВОЕ ОПЕРЕНИЕ

ЗАНЯТИЕ №1