Misschien is de belangrijkste vliegtuigeenheid de vleugel. Het is de vleugel die een lift creëert die een multi-tons vliegtuig in de lucht houdt en voorkomt dat het v alt. Het is geen toeval dat ontwerpers de uitdrukking hebben dat degene die de vleugel bezit, ook het vliegtuig bestuurt. Het streven naar het verbeteren van de aerodynamische eigenschappen van vliegtuigen dwingt ontwikkelaars om de vleugel voortdurend te verbeteren, door te werken aan de vorm, het gewicht en het profiel.
Vleugel in profiel
Vleugelprofiel van een vliegtuig is een geometrisch gedeelte van de vleugel dat evenwijdig loopt aan de as van het vliegtuig. Of eenvoudiger: een zijaanzicht van de vleugel. Gedurende de lange jaren van ontwikkeling van de vliegtuigindustrie hebben verschillende laboratoria en instituten voortdurend vleugels met verschillende configuraties ontwikkeld en getest. De snelheden namen toe, de massa van vliegtuigen, taken veranderden - en dit alles vereiste nieuwe vleugelprofielen.
Profieltypes
Tegenwoordig zijn er verschillende vleugelprofielen,verschillend van doel. Hetzelfde type kan veel varianten hebben en op verschillende vliegtuigen worden gebruikt. Maar in het algemeen kunnen de bestaande hoofdtypen profielen worden geïllustreerd door de onderstaande afbeelding.
- Symetrisch.
- Asymmetrisch.
- Plano-convex.
- Binconvex.
- S-vormig.
- Gelamineerd.
- Lenticular.
- Diamantvormig.
- Wigvormig.
Op sommige vliegtuigen wordt een variabel profiel gebruikt over de lengte van de vleugel, maar gewoonlijk is de vorm overal onveranderd.
Geometrie
Uiterlijk lijkt het profiel van de vleugel op een worm of iets dergelijks. Omdat het een complexe geometrische figuur is, heeft het zijn eigen kenmerken.
De afbeelding toont de belangrijkste geometrische kenmerken van het vliegtuigvleugelprofiel. De afstand (b) wordt het vleugelakkoord genoemd en is de afstand tussen de uiterste punten voor en achter. De relatieve dikte wordt bepaald door de verhouding van de maximale profieldikte (Cmax) tot zijn koorde en wordt uitgedrukt als een percentage. De maximale diktecoördinaat is de verhouding van de afstand van de teen tot de plaats van maximale dikte (Xc) tot de koorde (b) en wordt ook uitgedrukt als een percentage. De middellijn is een voorwaardelijke kromme op gelijke afstand van de bovenste en onderste vleugelpanelen, en de afbuigpijl (fmax) is de maximale afstand van de koorde van de middellijn. Een andere indicator - relatieve kromming - wordt berekend door (fmax) te delen door een akkoord (b). Traditioneel worden al deze waarden uitgedrukt als een percentage. Naast de al genoemde, is er de straal van de profielneus, de coördinaten van de grootste concaafheid en een aantal andere. Elk profiel heeft zijn eigen code en in de regel zijn de belangrijkste geometrische kenmerken aanwezig in deze code.
Profiel B6358 heeft bijvoorbeeld een profieldikte van 6%, een concave pijlpositie van 35% en een relatieve kromming van 8%. Het notatiesysteem is helaas niet uniform en verschillende ontwikkelaars gebruiken cijfers op hun eigen manier.
Aerodynamica
Fijn, op het eerste gezicht zijn tekeningen van vleugelsecties niet gemaakt uit liefde voor hoge kunst, maar uitsluitend voor pragmatische doeleinden - om hoge aerodynamische eigenschappen van vleugelprofielen te garanderen. Deze belangrijkste kenmerken omvatten de liftcoëfficiënt Su en de luchtweerstandscoëfficiënt Cx voor elk specifiek draagvlak. De coëfficiënten zelf hebben geen constante waarde en zijn afhankelijk van de invalshoek, snelheid en enkele andere kenmerken. Na testen in een windtunnel kan voor elk profiel van een vliegtuigvleugel een zogenaamde polar worden opgesteld. Het weerspiegelt de relatie tussen Cx en Su bij een bepaalde invalshoek. Er zijn speciale handboeken gemaakt met gedetailleerde informatie over elk aerodynamisch profiel van de vleugel en geïllustreerd met passende grafieken en diagrammen. Deze mappen zijn vrij beschikbaar.
Profielselectie
Verscheidenheid aan vliegtuigen, soorten voortstuwinginstallaties en hun doel vereisen een zorgvuldige benadering van de selectie van het vliegtuigvleugelprofiel. Bij het ontwerpen van nieuwe vliegtuigen worden meestal meerdere alternatieven overwogen. Hoe groter de relatieve dikte van de vleugel, hoe groter de weerstand. Maar met dunne vleugels van grote lengte is het moeilijk om voldoende structurele sterkte te bieden.
Er is een aparte vraag over supersonische machines die een speciale aanpak vereisen. Het is heel natuurlijk dat het profiel van de vleugel van het An-2-vliegtuig ("maïs") zal verschillen van het profiel van een jager en een passagiersschip. Symmetrische en S-vormige vleugelprofielen zorgen voor minder lift maar zijn stabieler, een dunne vleugel met een lichte camber is geschikt voor snelle sportwagens en jachtvliegtuigen, en een dikke vleugel met een grote camber, gebruikt in grote passagiersvliegtuigen, kan de vleugel met de hoogste lift worden genoemd. Supersonische vliegtuigen zijn uitgerust met vleugels met een lenticulair profiel, terwijl ruitvormige en wigvormige profielen worden gebruikt voor hypersonische vliegtuigen. Houd er rekening mee dat u door het beste profiel te creëren, al zijn voordelen alleen kunt verliezen door een slechte oppervlaktebehandeling van vleugelpanelen of een slecht vliegtuigontwerp.
Karakteristieke berekeningsmethode
Onlangs zijn berekeningen van de kenmerken van een vleugel van een bepaald profiel uitgevoerd met behulp van computers die in staat zijn om multifactor-modellering uit te voeren van het gedrag van de vleugel in verschillende omstandigheden. Maar de meest betrouwbare manier zijn natuurlijke tests die worden uitgevoerd opspeciale stands. Individuele "old school" medewerkers mogen dit handmatig blijven doen. De methode klinkt gewoon dreigend: "volledige berekening van de vleugel met behulp van integro-differentiaalvergelijkingen met betrekking tot de onbekende circulatie." De essentie van de methode is om de circulatie van de luchtstroom rond de vleugel weer te geven in de vorm van trigonometrische reeksen en te zoeken naar de coëfficiënten van deze reeksen die voldoen aan de randvoorwaarden. Dit werk is zeer arbeidsintensief en geeft nog steeds slechts bij benadering karakteristieken van het vliegtuigvleugelprofiel.
Vleugelconstructie van het vliegtuig
Een prachtig getekend en gedetailleerd berekend profiel moet in werkelijkheid worden gemaakt. De vleugel moet, naast het uitvoeren van zijn hoofdfunctie - het creëren van een lift, een aantal taken uitvoeren met betrekking tot de plaatsing van brandstoftanks, verschillende mechanismen, pijpleidingen, elektrische harnassen, sensoren en nog veel meer, waardoor het een uiterst complex technisch object is. Maar heel eenvoudig gezegd, de vleugel van een vliegtuig bestaat uit een reeks ribben die zorgen voor de vorming van het gewenste vleugelprofiel, gelegen over de vleugel, en langsliggers. Van boven en onder wordt deze structuur afgesloten met een omhulling van aluminium panelen met een stringerset. De ribben langs de buitencontouren komen volledig overeen met het profiel van de vliegtuigvleugel. De arbeidsintensiteit van het vervaardigen van de vleugel bereikt 40% van de totale arbeidsintensiteit van het vervaardigen van het gehele vliegtuig.
