2.2. Крыло и его назначение

Крыло самолета предназначено для создания подъемной силы, необходимой для поддержки самолета в воздухе.

Аэродинамическое качество крыла тем больше, чем больше подъемная сила и меньше лобовое сопротивление.

Подъемная сила и лобовое сопротивление крыла зависят от геометрических характеристик крыла. Геометрические характеристики крыла в основном сводятся к характеристикам крыла в плане и характеристикам профиля крыла.

2.3. Геометрические характеристики крыла

Геометрические характеристики крыла сводятся в основном к характеристикам формы крыла в плане и к характеристикам профиля крыла. Крылья современных самолетов по форме в плане могут быть (рис. 22): эллипсовидные (а), прямоугольные (б), трапециевидные (в), стреловидные (г) и треугольные (д)

Наилучшей в аэродинамическом отношении является эллипсовидная форма, но такое крыло сложно в производстве, поэтому редко применяется. Прямоугольное крыло менее выгодно с точки зрения аэродинамики, но значительно проще в изготовлении. Трапециевидное крыло по аэродинамическим характеристикам лучше прямоугольного, но несколько сложнее в изготовлении.

Стреловидные и треугольные в плане крылья в аэродинамическом отношении на дозвуковых скоростях уступают трапециевидным и прямоугольным, но на околозвуковых и сверхзвуковых имеют значительные преимущества. Поэтому такие крылья применяются только на самолетах, летающих на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.

Рис. 22. Формы крыльев в плане

Рис. 23. Угол поперечного V крыла

Рис. 24. Геометрические характеристики крыла

Форма крыла в плане характеризуется размахом, площадью, удлинением, сужением, стреловидностью (рис. 24) и поперечным V (рис. 23).

Размахом крыла L называется расстояние между концами крыла по прямой линии.

Площадь крыла в плане S_кр ограничена контурами крыла.

Площадь трапециевидного и стреловидного крыльев вычисляет как площади двух трапеций

(18)

где b₀ - корневая хорда, м;

b_к- концевая хорда, м;

- средняя хорда крыла, м.

Удлинением крыла  называется отношение размаха крыла к средней хорде

(19)

Если вместо b_ср подставить его значение из равенства (18), то удлинение крыла будет определяться по формуле

(20)

Для современных сверхзвуковых и околозвуковых самолетов удлинение крыла не превышает 2- 5. Для самолетов малых скоростей величина удлинения может достигать 12-15, а для планеров до 25.

Сужением крыла η называется отношение осевой хорды к концевой хорде

(21)

Для дозвуковых самолетов сужение крыла обычно не превышает 3, а для околозвуковых и сверхзвуковых оно может изменяться в широких пределах.

Углом стреловидности χ называется угол между линией передней кромки крыла и поперечной осью самолета. Стреловидность также может быть замерена по линии фокусов (проходящей на расстоянии 1/4 хорды от ребра атаки) или по другой линии крыла. Для околозвуковых самолетов она достигает 45°, а для сверхзвуковых - до 60°.

Углом поперечного V крыла называется угол между поперечной осью самолета и нижней поверхностью крыла (рис. 23). У современных самолетов угол поперечного V колеблется от +5° до -15°.

Профилем крыла называется форма его поперечного сечения. Профили могут быть (рис. 25): симметричными и несимметричными. Несимметричные в свою очередь могут быть двояковыпуклыми, плосковыпуклыми, вогнутовыпуклыми и S-образными. Чечевицеобразные и клиновидные могут применяться для сверхзвуковых самолетов.

На современных самолетах применяются в основном симметричные и двояковыпуклые несимметричные профили.

Основными характеристиками профиля являются: хорда профиля, относительная толщина, относительная кривизна (рис. 26).

Хордой профиля b называется отрезок прямой, соединяющий две наиболее удаленные точки профиля.

Рис. 25. Формы профилей крыла 1 - симметричный; 2 - не симметричный; 3 - плосковыпуклый; 4 - двояковыпуклый; 5 - S-образный; 6 -ламинизированный; 7 - чечевицеобразный; 8 - ромбовидный; 9 - клиновидный

Рис. 26. Геометрические характеристики профиля: b - хорда профиля; Смакс - наибольшая толщина; fмакс - степень кривизны; хс- координата наибольшей толщины

Относительной толщиной профиля с называется отношение максимальной толщины С_макc к хорде, выраженное в процентах:

(22)

Положение максимальной толщины профиля Х_c выражается в процентах от длины хорды и отсчитывается от носка

(23)

У современных самолетов относительная толщина профиля находится в пределах 4-16%.

Рис. 27. Углы атаки крыла

Рис. 28. Полная аэродинамическая сила и точка ее приложения: R - полная аэродинамическая сила; Y - подъемная сила; Q - сила лобового сопротивления;

- угол атаки; q - угол качества

Относительной кривизной профиля f называется отношение максимальной кривизны f к хорде, выраженное в процентах.

Максимальное расстояние от средней линии профиля до хорды определяет кривизну профиля. Средняя линия профиля проводится на равном расстоянии от верхнего и нижнего обводов профиля.

(24)

У симметричных профилей относительная кривизна равна нулю, для несимметричных же эта величина отлична от нуля и не превышает 4%.