Здравствуйте авиаторы и не только! В этом материале продолжаем рубрику “Основы авиации”. В прошлый раз мы поставили вопрос, “как же преодолеть тот самый звуковой барьер?”. Сейчас мы попытаемся на него ответить. И так, полетели!
Для достижения большой скорости полета нам необходима высокая тяга и низкое сопротивление. Если с тягой более менее все понятно: строим более мощный двигатель, то вот с сопротивлением все намного сложнее. Дело в том, что их бывает несколько видов. Для поршневой авиации были актуальны:
- профильное
- сопротивление интерференции
- индуктивное - возникающее при создании подъемной силы во время обтекания крыла.
Но есть и еще одно, проявляющее себя только на скоростях, близких к скорости звука.
- Волновое сопротивление, которое растет с увеличением числа Маха.
То есть на поверхности летательного аппарата образуются скачки уплотнения, на создание которых тратится энергия, забираемая от кинетической энергии движения самолета.
Именно это сопротивление мешает нам выйти на сверхзвук. И в свое время инженеры решили пересмотреть форму крыла. В основном вся поршневая авиация времен Второй Мировой Войны имела прямое крыло. То есть концевой профиль крыла не отклонен от корневого.
Но что если законцовку нашего крыла сдвинуть назад? Дело в том, что максимальное значение подъемной силы создается при обтекании крыла потоком, перпендикулярным передней кромке. Однако на стреловидном крыле создается угол (Бета) и скорость потока V перпендикулярность теряет. Вектор этой скорости можно разложить на 2 составляющие
- Vt тангенциальную, касательную передней кромке, которая не влияет на подъемную силу
- Vn нормальную, которая перпендикулярна передней кромке.
Она по своему значению ниже общей скорости потока.
Общая скорость V может быть достаточно большой, и, приближаясь к скорости звука может создавать условия для возникновения местных скачков уплотнения, однако, ее перпендикулярная составляющая, отвечающая за создание подъемной силы, меньше, следовательно и возникать они будут позже.
Но есть у стреловидного крыла и один существенный недостаток. Это так называемый эффект скольжения. Вышеупомянутая V тангенциальная двигает пограничный слой к законцовке крыла. Там происходит его накопление, что повышает вероятность концевого срыва потока. В этом случае участок крыла у законцовки теряет подъемную силу. И точка приложения общей подъемный силы сдвигается вперед. Что в зависимости от расположения центра тяжести может создать пикирующий или кабрирующий моменты, которые особенно опасны на режимах взлета и посадки. Решением этой проблемы стали аэродинамические гребни, которые препятствовали перетеканию к концу крыла потока воздуха и направляли его к задней кромке. Основными представителями такого технического решения являлись самолеты МиГ-17, Су-7, Су-22.
Также для решения этой проблемы использовались и аэродинамические "клыки", формирующие вихревой жгут, который направлял набегающий поток в нужное направление.
В следующем выпуске мы расскажем, какие виды стреловидности крыла существуют, некоторые технические решения могут вас удивить!