Энциклопедия современной военной авиации 1945 – 2002 ч. 1 Самолеты

Формы прямого крыла сверхзвуковых самолетов

Большинство современных реактивных самолетов имеют стреловидные крылья, что связано с их высокими аэродинамическими характеристиками. Применение стреловидного крыла позволило относительно просто превзойти скорость звука. По сравнению с прямым крылом стреловидное имеет существенные недостатки, которые проявляются как при больших, так и при малых скоростях полета. Это меньшая эффективность действия механизации; применение горизонтального оперения большей площади; перетекание потока к концевым участкам крыла и отрыв его, что приводит к ухудшению продольной и поперечной устойчивости и управляемости самолета; возрастание массы и уменьшение жесткости крыла. Широкое применение стреловидного крыла стало возможным благодаря ряду аэродинамических и конструктивных мер: аэродинамической и геометрической «крутки» крыла, механизации, переменному углу стреловидности, уступу («клюву») передней кромки.

В 50-е годы в Швеции был спроектирован и построен истребитель «Дракен», имевший крыло с изломом передней кромки. Фактически такое крыло представляет собой комбинацию двух крыльев разной стреловидности с малым удлинением. Использование переменной стреловидности позволило при малой относительной толщине профиля получить большую строительную высоту крыла в корневом сечении, где разместились каналы воздухозаборников, ниши основных опор шасси, топливные баки Похожее в плане крыло (с наплывом) применили через несколько лет на фирме «Локхид» при создании стратегического разведчика SR-71.

Формы стреловидного крыла сверхзвуковых самолетов

К комбинированному, или, как сейчас говорят, «гибридному» крылу конструкторы вновь обратились в начале 70-х годов. Особенностью обтекания такого крыла является наличие отрыва потока на острых кромках наплыва, что приводит к образованию на наплывах интенсивных устойчивых вихревых жгутов Они создают над крылом дополнительное разрежение и повышают его несущие свойства, особенно на больших углах атаки, а также дают увеличение подъемной силы на дозвуковых скоростях полета. Наличие наплыва в корневой части крыла уменьшает смещение аэродинамического фокуса назад при переходе от дозвуковой скорости к сверхзвуковой. Это приводит к уменьшению потерь на балансировку и обеспечивает сохранение необходимой устойчивости. Эффективность крыла с наплывом значительно возрастает при оснащении его отклоняемым носком (или щитком) и выдвижными закрылками.

Формы стреловидного крыла сверхзвуковых самолетов (продолжение)

Еще одним типом крыла, широко применяемым на скоростных самолетах, является треугольное крыло (может иметь заднюю кромку с небольшой положительной или отрицательной стреловидностью). Обладая практически одинаковыми аэродинамическими характеристиками со стреловидным крылом, треугольное имеет конструктивные и прочностные преимущества. Благодаря большой хорде в корневом сечении, возможно использование профилей с относительно малой толщиной. Достоинства треугольного крыла лучше всего проявляются при больших скоростях полета. На малых скоростях, например при взлете или на посадке самолетов бесхвостой схемы, отклонение элевонов вверх для балансировки приводит к значительным потерям подъемной силы и увеличению лобового сопротивления.

Получить приемлемое значение коэффициента подъемной силы можно лишь на очень больших углах атаки (на обычных углах атаки он на 30-40% меньше, чем у прямого крыла), что не всегда позволяет шасси.

Формы треугольного крыла сверхзвуковых самолетов

Треугольное крыло обладает меньшим аэродинамическим качеством, что затрудняет достижение большого потолка и дальности. Чтобы смягчить эти недостатки, в треугольных крыльях используется передняя кромка с изломом или с плавно изменяющимся углом стреловидности вдоль размаха – так называемое оживальное крыло; отгибаемый носок, применение стабилизатора или переднего горизонтального оперения (ПГО).

С ростом скоростей полета, что ставилось для боевых самолетов на первое место, росли трудности с обеспечением удовлетворительных взлетно-посадочных характеристик и дальности полета. Возникшая в начале 60-х годов потребность в многоцелевом многорежимном самолете привела к необходимости создать летательный аппарат, аэродинамические свойства которого удовлетворяли бы самым различным и противоречивым требованиям. Разрешение данных противоречий сулило использование крыла с изменяемой в полете стреловидностью (ИСК): при прямом крыле достигалась максимальная подъемная сила, при стреловидном – максимальная скорость.

Формы треугольного крыла сверхзвуковых самолетов (продолжение)

В начале 60-х годов аэродинамика и технология продвинулись достаточно далеко, чтобы воплотить подобную идею в практическом плане. Многие КБ и самолетостроительные фирмы взялись за разработку самолетов с ИСК. Один за другим появлялись проекты истребителей, фронтовых и стратегических бомбардировщиков, пассажирских самолетов Самыми рьяными последователями концепции ИСК оказались авиаконструкторы Советского Союза К 70-м годам они создали почти всю гамму боевых самолетов с подвижным крылом истребитель МиГ-23 истребители- бомбардировщики Су-17 и МиГ-27, фронтовой бомбардировщик Су-24 и дальний Ту-22М У французов, немцев и англичан по отдельности ничего не вышло. Позже Великобритания, Германия и Италия в кооперации все же построили самолет с ИСК «Торнадо» В США появился истребитель F-111, а много позже стратегический бомбардировщик В-1 и палубный перехватчик F-14.

Поворот консолей сопряжен со значительным смещением аэродинамического фокуса, что затрудняет балансировку, ухудшает устойчивость и управляемость Для уменьшения смещения фокуса неповоротная часть – центроплан – выполняется в виде «наплыва» большой стреловидности. На американских самолетах с ИСК F-111 и F-14 перед крылом установлены дополнительные выдвижные поверхности, выполняющие роль ПГО на некоторых режимах полета.