• Птицы - основоположники авиации.
  • Особенности обтекания крыльев биплана.

  • Скачать 375.75 Kb.


    страница1/4
    Дата12.07.2018
    Размер375.75 Kb.

    Скачать 375.75 Kb.

    Особенности самолетов с двумя крыльями


      1   2   3   4

    Особенности самолетов с двумя крыльями.
    Секреты бипланов.

    Бипланы нравятся всем. С ними вы переноситесь в эпоху, когда полеты были настоящим приключением, полным приятного ощущения ветра с запахом топлива и пением расчалок. Запустите мотор вашего биплана, добавьте оборотов, модель рвется в полет — и где-то на уровне подсознания вы почувствуете, будто вернулись в 1917 год и летите высоко над каналами на самолете со звездообразным двигателем, с двумя пулеметами наготове, сидя на хвосте у Красного Барона!



    Если не акцентировать внимание на замечания о некоторых аэродинамических недостатках бипланов, можно сказать, что на протяжении нескольких десятилетий в начале прошлого столетия они оставались основным видом самолетов. Их популярность, в том числе как боевых истребителей, не угасала до 1930-х годов. Бипланы можно было сделать легче, прочнее, более маневренными и, как считали многие, более безопасными, чем монопланы.

    К тому же старые двигатели были не так надежны и не были слишком мощными для своего веса. Частые вынужденные посадки убеждали первых авиаторов в том, что будет благоразумнее пожертвовать максимальной скоростью моноплана ради увеличения площади крыла и обеспечения прочной, но легкой конструкции, какова есть у бипланов.


    Птицы - основоположники авиации.

    На заре полетов на аппаратах тяжелее воздуха конструкторы самолетов могли учиться только у единственных на то время своих конкурентов, которые занимались этим делом уже долгое время — птиц. Форма и профили крыльев первых авиеток заимствованы у пернатых. Медленно и тяжело передвигающиеся первые самолеты отрывались от земли на несколько футов, но желание летать уже было огромно.



    Уникальные по строению крылья птиц обладают характеристиками, которые уже более ста лет пытаются получить конструкторы самолетов, и постепенно им это удается. Одну очень важную особенность — изгибание крыла для управления креном - позаимствовали у птиц братья Райт, и это сыграло главную роль в их успехе. Оказалось, что элероны — грубые механизмы, которые не захотела бы иметь ни одна птица, - для самолета просто необходимы и делают его управление простым. Сто лет спустя авиация завершает виток, и вот уже создание адаптивного крыла, способного менять кривизну профиля, становится предметом тщательного изучения ведущих фирм при создании истребителей нового поколения.

    Опытные образцы уже летали, например F-111 с адаптивным крылом. На тот момент у птиц уже позаимствовали переменную кривизну крыла, то есть - геометрическую крутку, а также сложные щели в крыле для регулирования циркуляции воздушного потока в пограничном слое — аналог щелевого крыла, также позаимствовали переменную стреловидность и облегчающую взлет переменную центровку.

    Но задача номер один на момент первых шагов в небо для проницательных пионеров авиации было — получить только самое главное от крыла - создание подъемной силы при более-менее жесткой конструкции. Тонкость крыльев создавала большую проблему. Очень сложно было обеспечить жесткость и прочность конструкции. Размещение в ограниченной полости внутри крыла силовых элементов с целью получения самонесущей конструкции было бы чревато саморазрушением из-за избыточного собственного веса — слишком уж малы строительные высоты.

    По этой причине первые конструкторы остановились на простом и гениальном решении - расчалочной конструкции, которая обладала значительной прочностью и малым весом. Так возникла бипланная схема. У бипланов расчалочной конструкции был обычный вид. Горизонтально расположенные верхнее и нижнее крылья образовывали легкую, жесткую и прочную коробчатую конструкцию, напоминающую решетку моста.

    Но некоторые смелые экспериментаторы все же отказывались идти в общем строю и упрямо гнались за высокой скоростной эффективностью, что и привело к появлению монопланов. Конструкторы понимали, что монопланы совершеннее в плане аэродинамики, но построить одновременно жесткую и легкую конструкцию моноплана без расчалок было крайне сложно.

    По мере развития авиации авиаторы стали стремиться к высоким скоростям, а профили оставались тонкими и изогнутыми, как у птиц. Они оказались узким местом и стали создавать проблемы связанные с прочностью конструкции и с аэродинамикой при увеличении скоростей полета.



    Вскоре немецкие конструкторы придумали делать толстые профиля, не характерные для птиц и ставшие настоящим прорывом. Авиаконструкторы перестали копировать решения у природы, а создали принципиально новое. Толстые профиля оказались эффективны на практике при увеличении скоростей полета. Несмотря на незначительное увеличение аэродинамического сопротивления и более ранее сваливание, новый профиль крыла привлекал тем, что обеспечивал более высокую подъемную силу, а, кроме того, давал еще то, что появилось внутреннее пространство в крыле для размещения элементов конструкции. То есть стало возможным создание силового набора, очень прочного и достаточного для реализации свободнонесущей схемы крыла безо всей этой расчалочной проволоки. Так началась эра свободнонесущих монопланов.

    Конструкторы поняли, что за счет увеличения толщины крыла вдвое можно в два раза увеличить прочность и в четыре — жесткость конструкции при незначительном увеличении веса — поистине предложение, от которого невозможно было отказаться.

    Идея увеличения толщины крыла, впервые воплощенная авиаконструкторами Юнкерсом в 1910 году и далее развиваемая Фоккером в течении Первой мировой войны, постепенно реализовывалась, открывая дверь к созданию более эффективного в аэродинамическом плане моноплана без использования расчалок.

    Бипланы и монопланы разделились в две самостоятельные и независимые ветки развития самолетов. Каждая из этих схем имеет свои плюсы и минусы.




    Особенности обтекания крыльев биплана.

    При полете над крылом любого самолета создается разряжение, а под ним - область высокого давления. А если над одним крылом находится другое, то зона высокого давления под верхним крылом соприкасается с зоной низкого давления, расположенной над нижним крылом. Из-за такого соседства снижается подъемная сила обоих крыльев, но больше - у нижнего крыла, так как подъемная сила по большей части создается все же верхней поверхностью крыла.



    Такой вредный результат возникает из-за того, что нижнее крыло испытывает влияние от другого крыла, и поток воздуха больше скашивается вниз, в дополнение к скосу потока, который производит оно само. Крылу, которое перемещается в условиях скошенного потока воздуха от другого крыла, необходим больший угол атаки, чем крылу, у которого нет пары. Поэтому когда происходит такой крутой скос потока, значительно увеличивается общее аэродинамическое сопротивление, особенно при высоких значениях коэффициента подъемной силы.

    Если коэффициент подъемной силы крыла низкий, например, при полете на максимальной скорости, скос потока минимальный, и оба крыла функционируют вполне нормально. Аэродинамическое сопротивление незначительно больше сопротивления крыла моноплана с такой же суммарной площадью. Это не считая сопротивления расчалок и подкосов.

    Стоит только взять ручку управления на себя, чтобы сделать крутой разворот, для которого нужна почти максимальная подъемная сила, и "противостояние" одного крыла другому проявится в полную силу. Аэродинамическое сопротивление может подскочить в разы по сравнению с сопротивлением крыла моноплана при максимальном коэффициенте подъемной силы.


      1   2   3   4

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    Особенности самолетов с двумя крыльями

    Скачать 375.75 Kb.