Главная > Разное > Аэродинамика. Избранные темы в их историческом развитии
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Стреловидные крылья

Существует эффективный метод отсрочки помех, связанных с околозвуковым полетом, при высоких числах Маха. Все знакомы с картинами, где изображены самолеты, имеющие стреловидные крылья, т. е. крылья, передние кромки которых образуют значительный угол относительно перпендикуляра к направлению полета. Основную теоретическую идею, лежащую в основе использования таких форм крыла в плане, можно описать следующим образом. Допустим, что крыло с постоянным профилем и бесконечным размахом двигается по воздуху в направлении, наклонном к своему размаху. Можно сказать, что движение крыла составлено из движения перпендикулярного размаху и движения бокового скольжения вдоль размаха. Если мы пренебрегаем силами трения, то последняя составляющая движения не должна повлиять на силы, действующие на крыло. Поэтому можно сделать вывод, что структура потока относительно крыла определяется «эффективным числом Маха», соответствующим составляющей скорости полета, перпендикулярной размаху. Если, например, стреловидный угол составляет 45°, то эффективное число Маха — примерно 70 процентов числа Маха полета, так что критическое значение последнего, где появляются околозвуковые помехи, увеличится почти на 40 процентов.

Конечно, на самом деле все не так просто. Во-первых, для стреловидных крыльев конечного размаха теория не применима к центральной части или концам крыла; во-вторых, трение и пограничный слой оказывают дополнительные возмущающие действия. Тем не менее, нарастание сопротивления и изменение в балансировке, обычно связанные с приближением числа Маха к единице, отсрочиваются до более высоких чисел Маха. Преимущество от увеличения числа Маха составляет примерно половину того, что можно ожидать в соответствии с простой теорией, кратко изложенной выше.

Аэродинамические свойства крыльев прямой стреловидности впервые рассмотрел Буземан на Конгрессе Вольта по высокоскоростному полету, проведенном в Риме в 1935 году [19]. Помню, что на банкете после конгресса, генерал Крокко, организатор конгресса и очень дальновидный человек, набросал рисунок самолета на обратной стороне меню,

назвав его в шутку самолетом Буземана: он имел стреловидные крылья и хвостовое оперение и даже лопасти винта были стреловидными. Однако Буземан рассматривал поведение стреловидных крыльев только в сверхзвуковом полете и обосновал свои расчеты подъемной силы и лобового сопротивления на основе линеаризованной теории. Говорят, что впервые предположение о том, что стреловидность может быть полезна для отсрочки околозвуковых влияний при более высоких числах Маха полета, сделал Альберт Бетц. Это предложение довели до конца исследователи, проводившие испытания в аэродинамических трубах, и конструкторы самолетов. Теория стреловидности была также независимо открыта в 1945 году Робертом Т. Джонсом [20].

Когда я поехал в Германию с группой ученых и инженеров в 1945 году, то мы обнаружили в заброшенной лаборатории Фолькенроде (Volkenrode Laboratory), вблизи Брауншвейга, модели самолета для аэродинамической трубы с крыльями прямой стреловидности и информацию по результатам испытаний в аэродинамической трубе при высоких числах Маха. Джордж Шейрер, выдающийся глава технического персонала авиационной компании «Боинг», был в составе моей группы. Он слышал об идеях Роберта Джонса относительно прямой стреловидности, но данные в Фолькенроде оказались первыми увиденными им экспериментальными результатами. Рассказывают, что Шейрер телеграфировал в главный офис компании: «Остановите проект бомбардировщика», и это привело к рождению современного самолета В-47, первого бомбардировщика с крыльями прямой стреловидности в США.

Интересным вариантом стреловидных крыльев является так называемое серповидное крыло, в котором стреловидный угол изменяется вдоль размаха крыла. Стреловидный угол больше в центральной части, где толщина крыла значительна, и меньше на внешней части крыла, где крыло тоньше.

Треугольное крыло сохраняет преимущества большого стреловидного крыла и имеет дополнительные вследствие малой относительной толщины. Малая относительная толщина центральной части сохраняется благодаря использованию больших длин хорды. Поскольку на высокой скорости, околозвуковой или сверхзвуковой, неизбежное профильное сопротивление относительно велико по сравнению с индуктивным, то малое относительное удлинение приемлемо. Большая хорда позволяет иметь относительно большую емкость внутри крыла, которую можно использовать в качестве резервуара для топлива

или других грузов. Более того, одна важная особенность треугольной формы состоит в том, что смещение центра давления при переходе от дозвукового к сверхзвуковому полету меньше, чем при обычных формах. Большинство самолетов с треугольными крыльями имеют только вертикальные стабилизаторы. Треугольное крыло может быть сделано продольно устойчивым без горизонтального стабилизатора, а рули высоты и элероны можно разместить на задней кромке крыла.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление