Може би основната единица на самолета е крилото. Това е крилото, което създава подемна сила, която поддържа многотонен самолет във въздуха, предотвратявайки падането му. Неслучайно дизайнерите имат израз, че този, който притежава крилото, управлява и самолета. Стремежът към подобряване на аеродинамичните характеристики на самолетите принуждава разработчиците да подобряват непрекъснато крилото, като работят върху неговата форма, тегло и профил.
Крило в профила
Профилът на крилото на самолета е геометричен участък от крилото, минаващ успоредно на оста на самолета. Или по-просто - страничен изглед на крилото. През дългите години на развитие на авиационната индустрия различни лаборатории и институти непрекъснато разработват и изпитват крила с различни конфигурации. Скоростите нараснаха, масата на самолетите, задачите се промениха - и всичко това изискваше нови профили на крилата.
Типове профили
Днес има различни профили на крила,различни по предназначение. Един и същи тип може да има много варианти и да се използва на различни самолети. Но като цяло съществуващите основни типове профили могат да бъдат илюстрирани с изображението по-долу.
- Симетрично.
- Асиметрично.
- Плоско-изпъкнала.
- Binconvex.
- S-образна.
- Ламиниран.
- Lenticular.
- С форма на диамант.
- Клиновидна.
При някои самолети се използва променлив профил по дължината на крилото, но обикновено формата му е непроменена навсякъде.
Геометрия
Външно профилът на крилото наподобява червей или нещо подобно. Тъй като е сложна геометрична фигура, тя има свой собствен набор от характеристики.
Фигурата показва основните геометрични характеристики на профила на крилото на самолета. Разстоянието (b) се нарича хорда на крилото и е разстоянието между крайните точки отпред и отзад. Относителната дебелина се определя от съотношението на максималната дебелина на профила (Cmax) към неговата хорда и се изразява като процент. Координатата на максималната дебелина е съотношението на разстоянието от пръста до мястото на максимална дебелина (Xc) към хордата (b) и също се изразява като процент. Средната линия е условна крива, отстояща на еднакво разстояние от горния и долния панел на крилото, а стрелката за отклонение (fmax) е максималното разстояние от хордата на централната линия. Друг показател - относителната кривина - се изчислява чрез разделяне (fmax) на хорда (b). Традиционно всички тези стойности се изразяват като процент. В допълнение към вече споменатите, има радиус на носа на профила, координатите на най-голямата вдлъбнатина и редица други. Всеки профил има свой собствен код и като правило основните геометрични характеристики присъстват в този код.
Например, профил B6358 има дебелина на профила 6%, позиция на стрелката с вдлъбнатина 35% и относителна кривина от 8%. Системата за нотации, за съжаление, не е унифицирана и различните разработчици използват шифри по свой собствен начин.
Аеродинамика
Ефектни, на пръв поглед чертежите на секциите на крилата са направени не от любов към високото изкуство, а единствено с прагматични цели - за осигуряване на високи аеродинамични характеристики на профилите на крилото. Тези най-важни характеристики включват коефициента на повдигане Su и коефициента на съпротивление Cx за всеки конкретен профил. Самите коефициенти нямат постоянна стойност и зависят от ъгъла на атака, скоростта и някои други характеристики. След тестване в аеродинамичен тунел, за всеки профил на крило на самолета може да се изготви т. нар. полярен. Той отразява връзката между Cx и Su при определен ъгъл на атака. Създадени са специални наръчници, съдържащи подробна информация за всеки аеродинамичен профил на крилото и илюстрирани с подходящи графики и диаграми. Тези директории са свободно достъпни.
Избор на профил
Разнообразие от самолети, видове задвижванеинсталациите и тяхното предназначение изискват внимателен подход при избора на профила на крилото на самолета. При проектирането на нови самолети обикновено се разглеждат няколко алтернативи. Колкото по-голяма е относителната дебелина на крилото, толкова по-голямо е съпротивлението. Но с тънки крила с голяма дължина е трудно да се осигури адекватна структурна здравина.
Има отделен въпрос за свръхзвукови машини, които изискват специален подход. Съвсем естествено е профилът на крилото на самолета Ан-2 ("царевица") да се различава от профила на изтребител и пътнически лайнер. Симетричните и S-образни профили на крилата създават по-малко повдигане, но са по-стабилни, тънко крило с лек наклон е подходящо за високоскоростни спортни автомобили и изтребители, а дебелото крило с голям наклон, използвано в големи пътнически самолети, може се нарича крило с най-високо повдигане. Свръхзвуковите самолети са оборудвани с крила с лещовиден профил, докато профилите с форма на диамант и клин се използват за хиперзвукови самолети. Трябва да се има предвид, че като създадете най-добрия профил, можете да загубите всичките му предимства само поради лоша повърхностна обработка на панелите на крилата или лош дизайн на самолета.
Метод за изчисление на характеристиките
Напоследък се извършват изчисления на характеристиките на крило от определен профил с помощта на компютри, които са в състояние да провеждат многофакторно моделиране на поведението на крилото при различни условия. Но най-надеждният начин са естествените тестове, проведени върхуспециални стойки. Отделни служители от "старата школа" могат да продължат да правят това ръчно. Методът звучи просто заплашително: „пълно изчисление на крилото с помощта на интегро-диференциални уравнения по отношение на неизвестната циркулация“. Същността на метода е да представи циркулацията на въздушния поток около крилото под формата на тригонометричен ред и да търси коефициентите на тези серии, които удовлетворяват граничните условия. Тази работа е много трудоемка и все пак дава само приблизителни характеристики на профила на крилото на самолета.
Структура на крилото на самолета
В действителност трябва да се направи красиво изчертан и детайлно изчислен профил. Крилото, освен да изпълнява основната си функция – създаване на подемна сила, трябва да изпълнява и редица задачи, свързани с разполагането на резервоари за гориво, различни механизми, тръбопроводи, електрически снопове, сензори и много други, което го прави изключително сложен технически обект. Но казано много просто, крилото на самолета се състои от набор от ребра, които осигуряват образуването на желания профил на крилото, разположен напречно на крилото, и лонжерони, разположени по протежение на крилото. Отгоре и отдолу тази конструкция е затворена с обшивка от алуминиеви панели с комплект стринер. Ребрата по външните контури напълно съответстват на профила на крилото на самолета. Интензивността на труда при производството на крилото достига 40% от общата интензивност на труда при производството на целия самолет.
