Крыло с изменяемой стреловидностью Выполнил: Студент гр. АСВд-32 Чайников К.К Руководитель работы: Ст. преподаватель Снежин А.А. - презентация

1 Крыло с изменяемой стреловидностью Выполнил: Студент гр. АСВд-32 Чайников К.К Руководитель работы: Ст. преподаватель Снежин А.А.

2 ВВЕДЕНИЕ Начало ХХ века, молодая авиация развивается бурными темпами. При этом подавляющее большинство самолетов конструируются как бипланы, трипланы, или даже полипланы (см. рис. 1). Отчего конструкторы сразу же не перешли к доминирующей сейчас монопланной схеме ЛА? Как мы знаем, аэродинамическое качество напрямую зависит от значения подъемной силы (1). Чтобы повысить значение подъемной силы (а заодно и аэродинамического качества) необходимо либо увеличить значение коэффициента подъемной силы, либо скорости летательного аппарата, либо площади крыла. Итак: для увеличения скорости, требуется более мощный двигатель, имеющий высокую тяговооруженность, для повышения значения С Y - определенный профиль крыла. Как было отмечено выше- авиация в то время лишь начала свое развитие- двигатели были еще маломощные, самолеты строились не на заводах, а в мастерских (зачастую в личных, и строили их отдельные энтузиасты- самоучки). Поэтому, наиболее простым способом заставить самолет того времени хотя бы оторваться от земли, было увеличение площади аэродинамической поверхности, проще говоря- поставить еще одно, или даже несколько крыльев одно над другим- получалась « этажерка ». Однако шло время, развивалась промышленность, появлялись новые образцы двигателей и конструкционных материалов, созданных специально для создания летательных аппаратов. Алюминий постепенно начал вытеснять фанеру и перкаль. Росли скорости. (1)

3 Рис. 1. Триплан Fokker Dr.I

4 А высоких скоростей биплан обеспечить не мог- велико было аэродинамическое сопротивление. Поэтому уже в первой четверти ХХ века самолеты уже стали представлять собой монопланы. Правда у бипланов перед монопланом было преимущество- меньший разбег при взлете и пробег на посадке, следовательно, и длина ВПП для него требовалась короче, да и маневренность у биплана была лучше. Особенно остро встала эта проблема в истребительной авиации- истребитель должен сочетать в себе высокую скорость, маневренность, при этом иметь малую потребную длину ВПП- совместить в себе лучшие качества биплана и моноплана. Как же объединить в одном самолете такие, казалось бы противоречивые требования? В 30-х годах инженером Владимиром Васильевичем Шевченко был создан истребитель ИС-1 (истребитель складной, первый), см. рис. 2. Особенностью этой машины было то, что этот биплан после отрыва от земли мог убрать не только шасси, но и нижнее крыло, сложив его по шарнирам. При этом колеса убирались в боковые ниши фюзеляжа, сюда же специальным подъемным механизмом убиралась и корневая часть крыла, а концевая - вписывалась в выемку нижней части верхней плоскости. Полученный таким образом моноплан сразу же менял все свои характеристики: значительно уменьшалось лобовое сопротивление, увеличивалась скорость полета. Позднее по этой схеме были созданы самолеты ИС-2 и ИС-7. Однако запустить машину в серийное производство помешала война. Кроме того, проблему совмещения высоких взлетно-посадочных характеристик, маневренности и скорости решили, при помощи приспособлений, изменяющих геометрическую конфигурацию аппарата - предкрылки, щитки, закрылки, изменяемый шаг винта.

5 Рис. 2. Самолет ИС-1

6 Самолет ИС-2

7 Однако, прогресс не стоял на месте- вслед за поршневыми двигателями появились реактивные, самолеты развивали все большую скорость, дальность и высоту полета, штурмовали звуковой барьер. Менялся и облик летательных аппаратов- крылья скоростных самолетов приобрели стреловидность. Стреловидное крыло позволило увеличить скорость, при которой наступает волновой кризис, и как следствие - меньшее сопротивление на трансзвуковых скоростях по сравнению с прямым крылом. Благодаря стреловидному крылу самолет смог преодолеть скорость звука- при использовании прямого крыло на сверхзвуковом обтекании резко возрастало лобовое сопротивление. Однако были у стреловидного крыла и недостатки: пониженная несущая способность крыла, а также меньшая эффективность действия механизации, увеличение поперечной статистической устойчивости по мере возрастания угла стреловидности крыла и угла атаки, что затрудняет управление самолетом по рысканью и вынуждает применять вертикальное оперение с большой площадью поверхности, а также придавать крылу или горизонтальному оперению отрицательный угол поперечного V, отрыв потока воздуха в концевых частях крыла, что приводит к ухудшению продольной и поперечной устойчивости и управляемости самолёта, увеличение скоса потока за крылом, приводящее к снижению эффективности горизонтального оперения. Кроме того, большими были скорости взлета и посадки, а значит требовалась длинная взлетно- посадочная полоса. Как видно, ситуация сложилась, схожая с предыдущей. Основным достоинством прямого крыла является его высокий коэффициент подъёмной силы даже при малых углах атаки. Это позволяет существенно увеличить удельную нагрузку на крыло, а значит уменьшить габариты и массу, не опасаясь значительного увеличения скорости взлёта и посадки. Стреловидное- обеспечивает высокие скорости полета. Требовалось объединить в одной конструкции достоинства прямого и стреловидного крыльев. Выход был найден в использовании крыла с изменяемой стреловидностью.

8 Крыло с изменяемой стреловидностью состоит из поворотных консолей (или поворотных частей крыла- ПЧК), средней части крыла (СЧК)- центроплана, узла поворота и системы управления поворотом крыла. Поворотные консоли при помощи механизма поворота во время взлета и посадки устанавливаются в положение минимального угла стреловидности. При крейсерском дозвуковом полете они перемещаются в некоторое промежуточное положение, а при полетах на сверхзвуковой скорости - устанавливаются в положение максимального угла стреловидности (см. рис 3). Рис. 3. а) Конструкция крыла изменяемой стреловидности. Цифрами обозначены: 1- центральная часть крыла; 2- узел поворота; 3- поворотная консоль. б) положение крыльев на различных режимах полета.

9 В таких крыльях площадь поворачиваемой части составляет для крыльев изменяемой стреловидности от 40 до 70 % от площади крыла. Неподвижная часть крыла самолетов с крылом изменяемой стреловидности- центроплан -изготовлен сваркой панелей из титанового сплава и представляет собой топливный бак-отсек. К этому баку-отсеку с обеих сторон приварены проушины поворотных узлов (главного шарнира) с подкрепляю ­ щими их диафрагмами. Чтобы уменьшить смещение фокуса при отклонении крыла, узел поворота располагают на не ­ подвижном центроплане на некотором удалении от борта фюзеляжа. Площадь поворотной части крыла (консоли) состав ­ ляет 40 70% всей площади крыла. Поворотная часть крыла, как правило, может фиксироваться в любом промежуточном положении. Угол стреловидности ее обычно меняется в пределах 15-75°. Время перевода консоли из одного крайнего положения в другое для маневренных самолетов состав ­ ляет с, для тяжелых самолетов мин. Это время обес ­ печивает достаточно плавное изменение характеристик устойчивос ­ ти и управляемости и исключает возникновение резких непредусмот ­ ренных эволюции самолета на переходных ре ­ жимах. Поворот крыла осуществ ­ ляется гидромеханическим приводом.

10 Трехмерная модель крыла с изменяемой стреловидностью

11 Поворотный узел самолета МиГ-23

12 Отечественные самолеты с крылом изменяемой стреловидности Су-22

13 МиГ-23

14 МиГ-27

15 Су-24

16 Ту-22М3

17

18 Ту-160

19

20 Зарубежные образцы F-14

21 F-111

22 Tornado

23 B-1B