Если вы посмотрите на крыло самолета во время взлета или посадки, то увидите, что оно меняется. Его части двигаются, и даже появляются щели между ними. Это, конечно, не признак неисправности — просто так работает механизация крыла. Зачем же она нужна?
Крыло — главная часть любого летательного аппарата тяжелее воздуха. Именно оно создает подъемную силу. У самолета крыло представляет собой неподвижную плоскость, а у вертолетов его роль выполняют лопасти воздушного винта. Кстати, с точки зрения аэродинамики у самолета две плоскости на одном уровне считаются одним крылом. Так что у всех
современных лайнеров крыло одно, а не два.
У редких в наше время бипланов, например Ан‑2, два крыла, а не четыре, поэтому он и называется бипланом, от латинского bis, что означает «дважды». Благодаря форме профиля крыла при его обтекании набегающим потоком воздуха давление над ним становится ниже, а под ним выше, благодаря этому и возникает подъемная сила. Однако за подъемную силу приходится расплачиваться аэродинамическим сопротивлением, то есть тягой двигателя и расходом топлива. Поэтому для разных скоростей и условий полета оптимальным будет разный профиль. Механизация как раз и меняет профиль крыла, что позволяет подобрать оптимальный баланс подъемной силы и аэродинамического сопротивления.
Когда надо лететь медленно
В крейсерском полете современные авиалайнеры развивают скорость 800 км/ч, а иногда и больше. Поскольку это главный режим работы крыла, профиль надо оптимизировать для этих скоростей. Но тогда крыло и будет эффективно работать именно на этой скорости, а разгоняться до нее на взлетной полосе в обычных условиях придется очень долго, да и колеса шасси такой скорости не выдержат.
Поэтому крыло меняют таким образом, чтобы оно развивало высокую подъемную силу на низких скоростях: современный авиалайнер отрывается от поверхности полосы на скорости 220–280 км/ч в зависимости от размеров и массы. Правда, за увеличение подъемной силы приходится платить высоким аэродинамическим сопротивлением крыла, поэтому с ростом скорости крыло приводится в форму, оптимальную для быстрого полета, с минимальным аэродинамическим сопротивлением. На посадке механизация крыла также работает — ведь и посадочная скорость у самолета должна быть небольшой. Поэтому здесь задача крыла еще и замедлить самолет.
За крылом и перед ним
Расположение закрылков и предкрылков понятно из их названия — закрылки находятся в задней части крыла, а предкрылки в передней. Простейшие закрылки поворачиваются вниз, кривизна крыла растет и подъемная сила тоже. Если упрощать, то можно сказать, что выпущенные закрылки направляют больше воздуха вниз и тем самым увеличивают подъемную силу. Современные лайнеры оснащены щелевыми закрылками — они не просто отклоняются, но еще и отодвигаются от основной части крыла. Воздух, направляющийся через щель, меняет характер обтекания, что также повышает подъемную силу. Причем закрылков может быть несколько, они располагаются друг за другом, и тогда их называют двухщелевыми. Иногда бывают и трехщелевые. Предкрылки расположены, соответственно, на переднем крае крыла и выдвигаются вперед. У закрылков и предкрылков может быть несколько положений, в зависимости от режима взлета или посадки. Закрылки и предкрылки опираются на рельсы через специальные ролики, а двигают их гидроцилиндры или моторы с редукторами. Чтобы уменьшить потери от аэродинамического сопротивления, эти выступающие элементы приводов закрыты специальными обтекателями — они обычно выглядят как этакие «ребра» на нижней поверхности крыла.
Помогают управлять
Еще один элемент механизации крыла — элероны. Название заимствовано из французского языка, в переводе aileron означает «плавник». Элероны похожи на закрылки — это поднимающиеся и опускающиеся части задней кромки крыла. Функция у них иная — в горизонтальном полете они применяются для управления креном: например, для наклона вправо левый элерон опускают, а правый поднимают. Это соответственно увеличивает подъемную силу на левой части крыла и уменьшает на правой. Чтобы создать крен влево, порядок обратный.
При снижении и посадке нужно уменьшить подъемную силу — для этого применяют интерцепторы, щитки на верхней части крыла, которые отсекают поток воздуха на своем участке, и таким образом «выключают» подъемную силу. Есть еще просто тормозные щитки, которые создают дополнительное сопротивление.
В некоторых случаях функции различных элементов механизации крыла совмещают: элероны могут выполнять функции интерцепторов или закрылков, интерцепторы — работать как тормозной щиток. Некоторые самолеты в определенных условиях могут взлетать и без использования механизации. Но обычно ею не пренебрегают.
Эффективность механизации можно увидеть на примере Ан‑2. С отклоненными закрылками (это основной вид механизации крыла, они есть практически у всех самолетов) для разбега при взлете ему нужно 170 метров, а без них — 210, то есть почти на четверть больше. На пробеге при посадке закрылки сказываются еще заметнее: они укорачивают его ровно вдвое — с 430 метров до 215.
ВАЛЕРИЙ ЧУСОВ