Ламинарное крыло самолета что это
Испытания самолета с ламинарным крылом
Компания Airbus приступила к летным испытаниям широкофюзеляжного самолета A340, часть крыла которого получила ламинарный профиль. Цель проекта — улучшить аэродинамику воздушных судов, снизив сопротивление воздуха, и повысить их экологичность, сообщает производитель.
Для испытаний на A340 заменили концевые части обеих консолей крыла. По данным Airbus, длина каждой панели составляет около 10 м, что соответствует двум третям длины консоли крыла узкофюзеляжного самолета.
Длина каждой ламинарной панели на крыле A340 составляет около 10 м
Фото: P. Pigeyre // Airbus
По словам главы подразделения Airbus по исследованиям и технологиям Акселя Фляйга, с которым побеседовало ATO.ru, особенность новых элементов в том, что они имеют максимально гладкую поверхность: погрешность составляет не более нескольких сотых долей миллиметра. Подобная гладкость позволяет создать на поверхности крыла ламинарный поток, т. е. непрерывный поток воздуха, который легко движется вдоль пограничного слоя и не срывается в завихрения. Это дает возможность снизить аэродинамическое сопротивление, т. к. движение крыла через воздух не тормозится завихрениями.
Представитель Airbus пояснил, что создать подобный профиль непросто: поверхность должна оставаться оптимальной для ламинарного обтекания несмотря на деформации, которым крыло подвержено в полете.
Состояние крыла отслеживают сотни датчиков. Часть из них замеряют волнообразность поверхности крыла. Инфракрасные камеры фиксируют температуру на поверхности крыла: по словам Фляйга, это позволяет отследить параметры ламинарного потока, температура которого отличается от температуры зон завихрения. Также используются звуковые датчики, которые фиксируют влияние на ламинарный поток звуковых волн.
В отличие от обычного крыла ламинарные панели получили максимально гладкую поверхность
Фото: P. Pigeyre // Airbus
Подготовка демонстратора заняла 16 месяцев. Его первый полет, который состоялся 26 сентября во Франции и продлился 3 ч 38 мин, прошел успешно. Исследователи изучили общее поведение самолета и состояние контрольно-измерительной аппаратуры.
В рамках программы A340 с ламинарными панелями должен налетать около 150 ч.
Согласно расчетам исследователей оснащение самолетов ламинарным крылом позволит снизить аэродинамическое сопротивление на величину до 50%. При полете примерно на 1500 км потребление топлива должно снизиться на 4,6% по сравнению с ВС с традиционным крылом.
Испытания A340 с ламинарным крылом проводятся в рамках европейской программы по изучению перспективных авиационных технологий Clean Sky.
Фото с сайта ato.ru
Если заметили ошибку в тексте, нажмите комбинацию Shift + Enter или по ссылке Отправить, что бы нас проинформировать.
Опубликованное ранее
Первый полет Airbus ACJ TwoTwenty
Самолёт МС-21-300 первый тренировочный полёт в рамках испытаний в штатных условиях гражданского аэропорта
Совместное патрулирование
Оставить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Истребители Второй Мировой: лучшие из лучших. Взгляд инженера (начало)
В годы войны в Англии, СССР, США, Германии и Японии было создано большое число самолетов, сыгравших заметную роль в ходе вооруженной борьбы. Среди них немало выдающихся образцов. Интерес вызывает сравнение этих машин, равно как и сопоставление тех инженерных и научных идей, которые использовались при их создании. Конечно, среди многочисленных типов самолетов, принимавших участие в войне и представлявших собой разные школы самолетостроения, трудно выделить бесспорно лучшие. Поэтому выбор машин в какой-то мере носит условный характер.
Так чем же выделялись лучшие истребители второй мировой войны? В чем состояло принципиальное их отличие друг от друга? Начнем с главного — с технической идеологии, закладывавшейся конструкторами в проекты этих самолетов.
Самыми необычными в плане концепции создания были, пожалуй, «Спитфайр» и «Мустанг».
Среди многих вариантов истребителя «Мустанг» наибольший успех выпал на долю самолетов, оснащавшихся английскими моторами «Мерлин». Это были Р—51В, С и, конечно же, Р-51D — лучший и самый известный американский истребитель второй мировой войны. Как раз эти самолеты с 1944 г. обеспечивали безопасность тяжелых американских бомбардировщиков В-17 и В-24 от атак немецких истребителей и в бою продемонстрировали свое превосходство.
При небольших углах атаки ламинарные профили крыла (иногда их называли ламинизированными) имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, чем профили обычного типа.
Исследования в английском авиационном научном центре RAE показали, что благодаря существенно меньшей относительной толщине профилей крыла истребитель «Спитфайр» на больших скоростях имел меньший коэффициент аэродинамического сопротивления, чем «Мустанг». Это объяснялось более поздним проявлением волнового кризиса обтекания и более «мягким» его характером.
Если воздушные бои велись на относительно небольших высотах, кризисные явления сжимаемости воздуха почти не проявлялись, поэтому необходимость в специальном скоростном крыле остро не ощущалась.
В советских ВВС на завершающем этапе войны не было истребителя более популярного, чем Як-3. В то время это был самый легкий истребитель. Французские летчики полка «Нормандия-Неман», воевавшие на Як-3, так отзывались о его боевых возможностях: «Як-3 дает вам полное превосходство над немцами. На Як-3 вдвоем можно драться против четверых, а вчетвером — против шестнадцати!»
Подобный, исключительно трудный в реализации, путь развития авиационной техники являлся неординарным. Обычный способ совершенствования комплекса летных данных самолетов состоял тогда в улучшении аэродинамики без заметных изменений габаритов планера, а также в установке более мощных моторов. Почти всегда это сопровождалось заметным увеличением веса.
Конструкторы Як-3 с этой многотрудной задачей справились блестяще. Вряд ли в истории авиации периода второй мировой войны можно найти другой пример аналогичной и столь результативно выполненной работы.
Як-3 по сравнению с Як-1 был намного легче, имел меньшие относительную толщину профиля и площадь крыла и обладал прекрасными аэродинамическими свойствами. Энерговооруженность самолета существенно возросла, что резко улучшило его скороподъемность, разгонные характеристики и вертикальную маневренность. В то же время такой важнейший для горизонтальной маневренности, взлета и посадки параметр, как удельная нагрузка на крыло, изменился мало. На войне Як-3 оказался одним из самых простых в пилотировании истребителей. Конечно, в тактическом плане Як-3 отнюдь не заменял собой самолеты, отличавшиеся более сильным вооружением и большей продолжительностью боевого полета, но прекрасно дополнял их, воплощая в себе идею легкой, скоростной и маневренной машины воздушного боя, предназначенной в первую очередь для борьбы с истребителями противника.
Один из немногих, если не единственный истребитель с мотором воздушного охлаждения, который с полным основанием можно отнести к лучшим истребителям воздушного боя второй мировой войны. На Ла-7 известный советский ас И. Н. Кожедуб сбил 17 немецких самолетов (в том числе и реактивный истребитель Ме-262) из 62 уничтоженных им на истребителях марки Ла.
Плодом такой работы стал появившийся в начале 1943 г. Ла-5ФН — один из сильнейших советских истребителей того времени, а затем и Ла-7 — самолет, по праву занявший место среди лучших истребителей второй мировой войны. Если при переходе от Ла-5 к Ла-5ФН повышение летных данных было достигнуто не только за счет лучшей аэродинамики, но и благодаря более мощному мотору, то улучшения характеристик Ла-7 добились исключительно средствами аэродинамики и снижением веса конструкции. Этот самолет имел скорость на 80 км/ч больше, чем Ла-5, из них 75% (то есть 60 км/ч) дала аэродинамика. Такой прирост скорости равносилен увеличению мощности мотора более чем на треть, причем без увеличения веса и габаритов самолета.
Лучшие черты истребителя воздушного боя воплотились в Ла-7: высокая скорость, отличная маневренность и скороподъемность. Кроме того, по сравнению с остальными истребителями, о которых здесь идет речь, он обладал большей живучестью, так как только этот самолет имел мотор воздушного охлаждения. Как известно, такие моторы не только более жизнеспособны, чем двигатели жидкостного охлаждения, но и служат своеобразной защитой летчика от огня с передней полусферы, поскольку имеют большие габариты поперечного сечения.
Ламинарный профиль
Полезное
Смотреть что такое «Ламинарный профиль» в других словарях:
ламинарный профиль — ламинарный профиль профиль крыла, характеризующийся удалённым от носка положением точки перехода ламинарного течения в турбулентное при естественном обтекании, то есть без использования дополнительной энергии для затягивания перехода, как … Энциклопедия «Авиация»
ламинарный профиль — ламинарный профиль профиль крыла, характеризующийся удалённым от носка положением точки перехода ламинарного течения в турбулентное при естественном обтекании, то есть без использования дополнительной энергии для затягивания перехода, как … Энциклопедия «Авиация»
Honda HA-420 HondaJet — HA 420 HondaJet Тип бизнес джет Разработчик Honda Aircraft Company … Википедия
Сопротивление трения — проекция касательных напряжений, приложенных к обтекаемой поверхности тела, на направление его движения. С. т. есть составная часть сопротивления аэродинамического (СА) и обусловлено проявлением действия сил внутреннего трения (вязкости); при… … Энциклопедия техники
LET L-13 — L 13 Blanik Тип Планёр Производитель Let Kunovice Первый полёт 1956 Начало эксплуатации 1958 … Википедия
LET L-13 Бланик — L 13 Blanik Тип Планёр Производитель Let Kunovice Первый … Википедия
сопротивление трения — сопротивление трения проекция касательных напряжений, приложенных к обтекаемой поверхности тела, на направление его движения. С. т. есть составная часть сопротивления аэродинамического (СА) и обусловлено проявлением действия сил… … Энциклопедия «Авиация»
сопротивление трения — сопротивление трения проекция касательных напряжений, приложенных к обтекаемой поверхности тела, на направление его движения. С. т. есть составная часть сопротивления аэродинамического (СА) и обусловлено проявлением действия сил… … Энциклопедия «Авиация»
Кризис сопротивления — уменьшение сопротивления шара с возрастанием скорости набегающего потока при Рейнольдса числах Re, близких к критическому значению Re.(Кризис сопротивления) 1,5*105. Явление было установлено в 1912 А. Г. Эйфелем, объяснено в 1914 Л. Прандтлем.… … Энциклопедия техники
Какие предметы создают подъемную силу, и зачем крылу форма крыла. ч.2
В первой части https://pikabu.ru/story/kakie_predmetyi_sozdayut_podemnuyu_s. было про то, как всякие не очень похожие на крыло предметы создают подъемную силу. А в этом посте предлагаю проверить свою интуицию и угадать, что происходит с подъемной силой в том или ином случае.
К сожалению, ученые не продувают чайники в аэродинамических трубах, вместо этого предпочитая профили крыльев. (Пикабу, может запилим пикабушную аэродинамическую трубу?) Однако, нашлись странные люди, которые решили продуть профиль крыла под всеми углами атаки от 0 до 180 (в отличие от «обычных» 0-17 градусов, на которых летают самолеты). Эти данные мы и используем. Но начнем с закрылков.
Пример 1: из крыла торчит плоская хрень почти перпендикулярно потоку.
Как вы думаете, увеличится или уменьшится подъемная сила крыла, если в его конец (на 20% длины хорды) присобачить щиток почти перпендикулярно потоку (показано красным)? скажем, под углом 75 градусов от убранного положения?
Какой же правильный ответ? Подъемная сила увеличится почти в 2-3 раза. (Чтобы это не было средней температурой по больнице, нужно указать, при каких углах атаки; для интересующихся, графики в комментариях.)
Пример 2. Крыло задом наперед. Допустим, по каким-то странным причинам крыло установили задом наперед (не зря на некоторых авиационных деталях написано «этой стороной вверх»:D ). Сможет ли самолет лететь?
Этот вопрос на самом деле не такой уж и праздный. У вертолетчиков, как известно, все не как у людей, и иногда некоторые части лопастей оказываются в зоне обратного потока. Не все хорошо и у водителей самолетов с хвостовым колесом: на рулении даже не очень сильный попутный ветер вполне способен создать подъемную силу на стабилизаторе (несмотря на то, что он к ветру задом наперед) и перевернуть самолет носом вниз, повредив пропеллер.
Но вернемся к теме! Есть ли подъемная сила при обратном обтекании и сколько?
С одной стороны, у нас прямо в поток торчит острый конец. За ним же наверно срыв потока и вот это вот все? С другой стороны, вспомним наше правило из прошлого поста:
Если что-то более-менее плоское поставить под разумным углом атаки к потоку на большой скорости, то оно будет создавать дохрена подъемной силы.
(источник графика: Fluid-dynamic lift, S. Hoerner, стр. 2-8 (так вот у него в книжке страницы пронумерованы)
Если присмотреться, то обратное обтекание даже создает чуть больше подъемной силы. (Хотя такие тонкости наверно сильно зависят от конкретного профиля крыла. Но это не помешало авторам книги привести аж две теории, почему так случилось.)
(и как выглядит его обтекание?)
Если грубо прикинуть для нашего самолета, то получаются примерно такие цифры: при посадке перед касанием (на больших углах атаки) нужен коэффициент где-то 1.4. При круизе на скорости 100 узлов нужно где-то 0.3-0.4. При полете на скорости 150 узлов (очень маленькие углы атаки) нужно где-то 0.15.
Иными словами, если кто-то на скорости 150 узлов вдруг поставит крылья нашего самолета перпендикулярно потоку, они продолжат создавать подъемную силу, но в 2-3 раза меньшую, чем нужно, и смогут поднять где-то 300-400 кг вместо обычных
Авторы кстати сами слегка удивились и предположили, что подъемная сила создается благодаря обтеканию воздуха вокруг закругленной передней части крыла.
4. Крыло под 45 градусов к потоку. Дело в том, что гражданские самолеты летают на углах атаки где-то 0-17 градусов (зависит от крыла), и поэтому график подъемной силы от угла атаки обычно приводят только для этих углов.
Милая сердцу любого пилота картина.
Все пилоты знают, что за критическим углом атаки подъемная сила падает, но вот насколько сильно она падает и что с ней происходит дальше, обычно не говорят, т.к. это банально не нужно в полете. Многие даже считают, что она падает до нуля. Мне казалось, что она ведет себя как-то так:
а реальность как всегда оказалась сурова и бескомпромиссна:
Данный конкретный профиль под углом 45 градусов производит даже чуть больше подъемной силы, чем в «нормальном режиме крыла» в районе 10 градусов. (Но на всякий случай уточню, что конкретные числа зависят от удлинения крыла и от числа Рейнольдса. Мне попадались графики, где второй пик (на 45 градусов) был сильно ниже или выше первого)
5. Крыло под 80 градусов к потоку. В этом случае профиль NACA 0012 имеет коффициент подъемной силы примерно 0.35, т.е. такое крыло может поддерживать наш самолет в круизе на скорости в 100 узлов.
Сопротивление довольно мало при маленьких (круизных) углах атаки, но потом на углах 10-15 градусов резко возрастает. А теперь давайте посмотрим, где это резкое возрастание в общей картине, и сколько сопротивления производило бы наше «крыло» под 45 градусов к потоку:
Сперва и не найдешь, где на это картинке то самое «резкое возрастание». Вон оно, слева, на углах 0-12 градусов почи у самого нуля, сплющилось до почти горизонтальной линии из-за огромных чисел сопротивления на больших углах атаки.
То есть, крыло под нормальными углами атаки типа 5 градусов создает очень много подъемной силы очень мало сопротивления, а крыло под скажем 70 градусов создает столько же подъемной силы и в разы больше сопротивления. Ну и нафига нам такое крыло?
Кто-то в интернете когда-то сказал:
Когда мне говорят «с хорошим двигателем полетит даже забор», я спрашиваю у него: «ну и нафига тебе забор с двигателем?»
За сим откланяюсь, спасибо за внимание, и не стоит недооценивать количество производимой подъемной силы!
Авиация и Техника
6.4K поста 13.2K подписчиков
Правила сообщества
ну вот. На всех графиках при 0 атаки крыла-0 подъёмной силы
Это всё херня! Где МАГИЯ ВОЗДУХА?!
Вам надо физику в университете преподавать) Я ни у кого еще понятнее не читал)
А почему не использовать сверхтонкое и сверхплощадное крыло плоской формы? Чтобы самолёт был просто маленьким фюзеляжем, прикреплённым к огромному куску фанеры. Так обеспечится наименьшее аэродинамическое сопротивление.
Факты из аэродинамики 5. Крыло
С прямым крылом все просто: легко в производстве, отлично себя чувствует на небольших скоростях. Пример самолеты первой и второй мировых войн, современные поршневые самолеты.
Стреловидное крыло (40. 60град) имеет преимущества на околозвуковых скоростях и сверхзвуковых скоростях. Современные авиалайнеры развивают скорость до 900км/ч, а на больших высотах это может быть уже M=0,8 (в авиации М=1 это скорость звука при данных условиях полета). Поэтому у всех крупных самолётов угол стреловидности завис от 35. 45 град, не более.
Абзац со звездочкой*
Поток воздуха на стреловидном крыле можно разложить на две составляющие: перпендикулярно крылу и вдоль передней кромки. Тот вектор скорости, что вдодь передней кромки в создании подъемной силы не участвует, лишь создает сопротивление. А второй вектор, который перпендикулярен кромке крыла (Vn) имеет МЕНЬШУЮ скорость, нежели поток воздуха, который был изначально (V) (сложение векторов, все дела).
Таким ообразом, все негативные эффекты околозвуковой скорости наступят позже.
Пример, условно: негатив при M=0.8. Фактическая скорость V М=0.9, но на крыле (Vn) всего лишь М=0.6 из-за стреловидности крыла
Еще одно инженерное решение для самолетов с большим углом стреловидности. Чтобы тот поток воздуха, что скользит по кромке крыла, был нам на пользу, ставят аэродинамические гребни (МиГ17)
На некотрых истребителях вместо гребней есть «аэродинамический зуб» (МиГ23, например). Создаваемый им вихрь не дает воздуху перетекать, а при маневрировании (на як130 тоже есть) закрученный поток воздуха намного позже отлипает от крыла (при больших углах атаки, срыв на крыле позже кароч)
Итак, теперь про крылья изменяемой стреловидности. Площадь крыла не изменятся при повороте консоли, так что формула подъемной силы и сама подъемная сила должна быть постоянной.
Теперь перечитываем все выше и получаем: на взлетно-посадочных и маневренных режимах важны: большое удлинение крыла и малая стреловидность, а на больших скоростях наоборот. Вот вам хит 80ых, крыло изменямой стреловидности
Не могу пройти мимо истребителей. Для малых скоростей есть отклоняемые носки крыла, отклоняемые флаппероны (Су-30см). Для устойчивости на больших углах атаки от наплывов образуется полезный вихрь, сохраняющий путевую устойчивость самолета. Для сверхзвуковых скоростей есть цельноповоротный стабилизатор, ведь из-за образовавшихся скачков уплотнения эффективности обычных рулей высоты (как на поршневых самолетах) недостаточно.
Все. Не отвлекаюсь. Я про крыло рассказывал.
Какие предметы создают подъемную силу, и зачем крылу форма крыла. ч.1
В первой части поста мы немного поговорим про подъемную силу вообще (по принципу «ей-богу так!»), а во второй части посмотрим уже на конкретные цифры в некоторых случаях. Там вы сможете проверить свою интуицию и угадать, как много подъемной силы создается в том или ином случае.
Т.к. крыло прикладывает силу к воздуху, изменяя его траекторию, воздух в ответку прикладывает силу к крылу. И если картинка обтекания несимметрична (верх/низ), то скорее всего на тело действует сколько-то подъемной силы.
Из этого нехитрого рассуждения можно сделать простой вывод: почти всё создает подъемную силу. Чтобы тело не создавало подъемной силы, нужно специально постараться: либо надо взять симметричное тело и поставить его параллельно потоку:
либо, если тело несимметрично, надо найти специальный угол обдува (на авиационном языке угол атаки), при котором подъемная сила оказывается равна нулю:
Вот возьмем простой советский чайник. Если его обдувать, скажем, справа, будет он создавать подъемную силу? Да, будет, он же несимметричен (если только ему случайно не повезло. Но тогда можно чуть изменить угол атаки. ). Она может быть большой или маленькой, она может быть направлена вверх или вниз, но она будет.
От чего зависит подъемная сила. Вы скажете, ну ладно, будет у чайника подъемная сила, но она будет крохотной. Это не считается. И тут нужно сказать две вещи.
Второе. Несмотря на отсутствие экспериментальных данных, иногда можно «на глаз» определить, создает ли что-то подъемную силу. Эмпирическое правило выглядит примерно так, хотя есть некоторое количество исключений:
Если что-то более-менее плоское поставить под разумным углом атаки к потоку на большой скорости, то оно будет создавать дохрена подъемной силы.
Начнем с предметов, про которые точно известно, что они создают дохрена подъемной силы:
В данном случае пластинка и крыло поставлены под большими углами атаки, где-то 40 и 60 наверно. Несмотря на тотальный срыв потока за данными предметами, они продолжают создавать дофига подъемной силы, хотя казалось бы, этот хаос на картинке не имеет ничего общего с плавным обтеканием крыла на картинках выше. Откуда подъемная сила?
Воздух, расступаясь перед оными предметами, создает зону повышенного давления, которое выталкивает предмет вверх. А что происходит за предметом, ему уже как-то пофиг. Много этой подъемной силы создается или мало? Эксперимент показывает, что величина подъемной силы зависит в первую очередь от скорости, и при стандартных скоростях полета данные предметы создают достаточно подъемной силы, чтобы компенсировать вес самолета.
А вот еще одно эээ. чудо инженерной мысли, создающее подъемную силу фюзеляжем:
Но эээ.. стоп, у него же лапки крылья, скажете вы. Да, и они вносят свой вклад, но когда у этого чуда померяли подъемную силу в зависимости от угла атаки, оказалось, что крылья уже давно свалены, а подъемная сила все росла. и росла. и росла.
А вот крыло, поставленное задом наперед, т.е. острым концом вперед к потоку. И что бы вы думали. (на величину подъемной силы, производимой таким образом, посмотрим в следующей части)
Как вы видели в видео с гоночной машиной, машины тоже те еще любители полетать, причем не только с задранным носом, но и с задранным боком и, простите, задом (погуглите видео NASCAR Blowover Compilation, но там немного жесть)
Перейдем к предметам, которые, к сожалению, никогда не продували в аэродинамических трубах, но которые просто обязаны создавать подъемную силу, по тем же причинам, как и предметы выше.
Ступа Бабы-Яги. Вопрос исключительно скорости и угла атаки.
Заключение. Конечно, никакой речи о реальных летающих метлах и чайниках не идет: чтобы на чем-то можно было летать, одной подъемной силы мало: нужна балансировка, управляемость, хорошее поведение возле критических режимов полета и возможность из них выйти, прочность конструкции, а так же достаточно мощный двигатель, чтобы, как в анекдоте про бассейн на борту, «со всем этим взлететь».
Именно поэтому все, что торчит в поток в самолете, по возможности имеет каплевидную форму: крылья и стабилизаторы, лопасти винтов и роторов, фюзеляжи и даже вот эти каплевидные штуки на колесах: чем меньше сопротивление, тем меньше мощности двигателя нужно тратить на его преодоление, и тем быстрее можно лететь.