Использование механизации крыла в полете

Лекция 27

Тема10. Аэродинамические  характеристики  самолета с механизацией

10.3. Использование механизации крыла в полете

Широкий круг задач, решаемых современными боевыми самолетами, требует постоянного улучшения их аэродинамических свойств. Однако при неизменной аэродинамической форме не всегда удается создать компоновку с необходимыми аэродинамическими характеристиками на всех режимах полета. Только са- молет с изменяемой в полете формой, т. е. адаптирующийся к заданному режиму, может иметь высокие аэродинамические свойства во всем эксплуатационном диапазоне скоростей и высот.

Большие возможности здесь открывает применение активных систем управления (АСУ), объединенных понятием «техника активного управления». В отличие от пассивных методов, основанных на выборе определенной аэродинамической компоновки, активное управление обеспечивает целесообразное изменение аэродинамических характеристик самолета в полете путем автоматического отклонения штатных или дополнительных органов управления (рулей) и механизации (закрылков, предкрылков, отклоняемых носков). Современные бортовые цифровые вычисли- тельные машины (БЦВМ), датчики и электрогидравлические приводы позволяют изменять «естественные» аэродинамические характеристики в требуемом направлении, управлять аэродинамическими свойствами самолета.

Рассмотрим примеры целенаправленного изменения аэродинамических характеристик  самолета с помощью активной системы управления:

1. Выше отмечалось, что из-за концевого срыва потока, неблагоприятного  влияния носовых вихрей и по другим причинам у современных самолетов при увеличении угла атаки ухудшаются моментные характеристики, снижается эффективность элеронов. Автоматическое отклонение на больших углах атаки предкрылков или носков крыла позволяет улучшить моментные характеристики самолетов, в частности, зависимости т_z (a) (рис. 10.15),  т_х (a)  (рис. 10.16), ()  (рис.10.17), а также повысить эффективность элеронов. Это объясняется тем, что при отклонении  предкрылков или носков:

- ослабляется концевой срыв потока на стреловидных крыльях;

Рекомендуемые материалы

- уменьшается интенсивность и изменяется положение носовых вихрей, ослабляется их влияние на крыло, горизонтальное и вертикальное оперение.

2. С целью получения высоких маневренных свойств самолета АСУ применяется для автоматического изменения формы профиля крыла путем отклонения закрылков и носков на маневре в зависимости от угла атаки

.

()тклонение закрылков увеличивает  подъемную силу, а отклонение носков   уменьшает индуктивное сопротивление (за счет реализации аналога подсасывающей силы на носке). В результате при одновременном отклонении закрылков и носков по приведенным законам  изменяются несущие свойства (рис. 10.18) и поляра самолета (рис. 10.19), возрастает аэродинамическое качество (рис. 10.20). Кроме того, отклонение носков затягивает срыв потока с крыла на большие углы атаки, положительно влияет на обтекание хвостового оперения и позволяет улучшить моментные характеристики самолета.

3. Как известно, наличие нелинейностей в моментной диаграмме т_z (а) типа «ложка» приводит к ухудшению продольной устойчивости и к ограничению режимов полета, для которых требуются углы атаки  a, большие угла атаки начала неустойчивости a_нн (рис.10.21). Это связано с тем, что наличие «ложки» приводит в диапазоне углов атаки a_нн ... a_ву к недопустимо малому запасу устойчивости или даже к статической неустойчивости. Обычно на больших углах атаки (a³ a_ву ) устойчивость восстанавливается, но тем не менее полет на углах атаки  a_нн <a< a_ву небезопасен.

Рис.10.21

Рис.10.22       Влияние отклонения закрылка на распределение коэффициента подъемной силы по размаху крыла: 1 — отклоненный закрылок;

 2 — неотклоненный закрылок

                                              

                        Рис.10.15                                                                           Рис.10.16

Рис.10.17                                                                             Рис.10.18

В этом случае активная система управления снимает это oграничение посредством «исправления» моментной характеристики т_z (а)  в диапазоне углов атаки a_нн ... a_ву . Принцип действия АСУ состоит в следующем. При уменьшении статической устойчивости она создает дополнительный момент тангажа DМ_zАСУ = =. Для этого при изменении угла атаки в диапазоне a_нн <a< a_ву  автоматически отклоняется стабилизатор по закону

.

Получаемое в этом случае приращение коэффициента

Информация в лекции "Теория организационного потенциала" поможет Вам.

<исправляет> моментную характеристику, т. е. достигается ее обычное протекание при изменении угла атаки (штриховая линия на рис. 10.21). Ограничения на режимы полета самолета в диапазоне углов атаки a_нн ... a_ву снимаются.

4. Значительную проблему с точки зрения прочности представляет на современных самолетах рост изгибающих моментов в корневых сечениях крыла. Это особенно важно для тяжелых самолетов с крыльями большого удлинения, а также для легких - при маневрировании. Автоматическое отклонение закрылков элеронов позволяет рационально перераспределять нагрузку крыла (уменьшать в концевых сечениях за счет ее увеличения в корневых, рис. 10.22 и 10.27) и тем самым уменьшать изгибающие моменты.

Рис. 10.23. Изменение распределения подъемной силы по размаху крыла с помощью активно управляемых элеронов: 1 — распределение подъемной силы крыла исходного самолета; 2 — распределение подъемной силы в случае применения активных элеронов на крыле

 увеличенного размаха