Состоит из целого набора движимых элементов, которые позволяют осуществлять регулировку и контроль полета аппарата. Полный набор элементов крыла состоит из закрылок, интерцепторов, предкрылок, спойлеров и флаперонов.

Закрылки – это профильные отклоняемые поверхности, которые расположены симметрично к задней кромке каждого крыла. При убранном состоянии они выступают в качестве продолжения крыла. В выпущенном состоянии они отходят от основной части крыла с образованием щели.

Они значительно улучшают несущие характеристики крыла при отрыве от взлетной полосы, а также при наборе высоты лайнера и его посадке. Обеспечивают отличный подъем и ведение машины на достаточно малых скоростях полета. За всю историю авиастроения было разработано и воплощено в реальность много моделей и модификаций данной детали.

Закрылки являются неотъемлемой составляющей крыла. При их выпуске значительно увеличивается кривизна профиля крыла. Соответственно, возрастают несущие способности крыльев самолета. Данная способность позволяет перемещаться летательным аппаратам на небольших скоростях без сваливания. Работа закрылок позволяет существенно снизить скорость посадки и взлета без опасности для самолета.

За счет выпуска закрылок увеличиваются показатели аэродинамического сопротивления. Это очень удобно при посадке, поскольку они делают большее лобовое сопротивление, которое позволяет снизить скорость полета. При взлете такое сопротивление немного неуместно и отнимает часть тяги двигателей. Соответственно, при посадке закрылки выпускают полностью, а при взлете на небольшой угол, чтобы облегчить работу силовой установки.

Из-за дополнительного продольного момента полета возникает перебалансировка. Это, конечно же, усложняет работу пилотов по управлению и удержанию нормального положения летательного аппарата. В современной авиации большинство самолетов оснащены щелевым типом закрылок, которые могут состоять из нескольких секций, соответственно, они образуют несколько щелей. Наличие щелей между секциями закрылок способствует перетеканию воздуха с высоким давлением на верхней части крыла в область низкого давления под крылом.

Строение закрылок обеспечивает поток струи воздуха по касательной относительно верхней части поверхности. Сечение щели имеет сужение к краям, это позволяет увеличить скорость прохождения потока. Пройдя щели закрылок, струя с высокими показателями энергии взаимодействует со слоем воздуха под крылом, при этом исключается возникновение завихрений. Работа закрылок может осуществляться по команде пилота или в автоматическом режиме. Уборка и выдвижение элементов происходят за счет электро-, пневмо- или гидроприводов. Первый самолет в нашей стране, на котором были установлены закрылки, изготовили еще в 20-х годах прошлого века, это был аппарат типа Р-5. Более массово данные элементы крыла начали использовать с 30-х годов, а именно с появлением машин с корпусом моноплана.

Основные типы закрылков

Поворотный или простой закрылок. Наиболее элементарный по своей конструкции, он позволяет увеличить силу подъема аппарата за счет изменения кривизны крыльевого профиля. Данная конструкция позволяет увеличить давление воздуха снизу крыла. Конечно же, данный тип значительно уступает по эффективности щитовому.

Щитовой тип закрылок. Они могут быть выдвижными или простыми. Что касается простых закрылок, то они представлены управляемой поверхностью, которая находится в убранном положении, при этом они плотно прилегают к нижней части крыла. Отклоняясь, они создают сверху крыла зону разреженного давления. Соответственно, верхний пограничный слой перетекает вниз. Снизу увеличиваются показатели давления, что и создает дополнительную подъемную силу. Все это способствует отрыву и набору высоты на значительно меньших скоростях. Говоря о выдвижных щитовых закрылках, стоит отметить, что, кроме отклонения, они имеют возможность выдвигаться назад. Это в свою очередь повышает их эффективность. Данная конструкция позволяет повысить силу подъема на 60%. Их используют и в настоящее время на легких самолетах.

Щелевой тип закрылок. Они получили свое название за счет образования щели при их отклонении. Через нее проходит поток воздуха, который направлен с большой силой в зону низкого давления, образованную под крылом самолета. При этом направление потока отлично продумано и не допускает срыв потока. Образованная закрылком щель имеет сужение к краю, что позволяет проходящему потоку получить максимальную энергию. На современных самолетах устанавливаются щелевые закрылки, состоящие из нескольких секций, которые могут образовывать от одной и до трех щелей. Используя такие закрылки, самолет получает подъемную силу до 90%.

Закрылок Флауреа имеет выдвижную конструкцию. Отличием является возможность выдвижения не только назад, но и вниз. Это значительно увеличивает общую кривизну профиля крыла аппарата. Эго выдвижение способно создавать до трех щелей. Прирост подъемной силы доходит до 100%.

Закрылок Юнкерса. Изготовлен по типу щелевых закрылок, только верхняя их часть выполняет функцию элерона. Это позволяет лучше осуществлять управление креном самолета. Внутренние две части конструкции выполняют работу закрылок. Такая конструкция была использована в штурмовом самолете типа Ju 87.

Закрылок конструкции Юнгмана. Данная конструкции была впервые установлена на палубном истребителе британского производства типа Firefly. За счет увеличения площади крыла и подъемной силы их планировали использовать на всех этапах полета.

Закрылок Гоуджа. Основной задачей конструкции было снижение скорости при заходе на посадку. Кроме изменения кривизны, они также увеличивали площадь самого крыла. Такая схема позволила сократить скорость отрыва при взлете. Изобретателем этой схемы является английский конструктор А. Гоудж, который упорно работал над схемами аэродинамики. Ими был оснащен в 1936 году самолет Short Stirling.

Закрылок сдувного типа. Данная конструкция имела систему качественного управления верхним пограничным слоем. Сдув позволял значительно улучшить характеристики аппарата при посадке. Такая конструкция позволяла качественно обеспечить общее обтекание крыльев. Известно, что пограничный слой возникает за счет возникновения вязкого трения потока воздуха о поверхности самолета, при этом скорость потока возле обшивки равна нулю. Именно за счет системы воздействия на этот слой можно не допустить срыв потока.

Закрылок реактивного типа. Он обеспечивает мощный поток воздуха в плоскости крыла, который вытекает с нижней поверхности. Это изменяет обтекаемость и повышает подъемную силу аппарата. При увеличении силы подъема требуется более мощный поток воздуха. Стоит отметить, что эффективность такой конструкции значительно снижается при уменьшении общего удлинения крыла. Возле земли такие закрылки не оправдывают расчеты конструкторов. В силу этого они не имеют широкого применения в авиастроении.

Стационарный закрылок Герни представлен перпендикулярной плоскостью, которая установлена в конце крыльев.

Закрылок Коандэ имеет постоянную кривизну поверхности. Он рассчитан на так называемый эффект Коандэ – когда струя прилипает к поверхности крыла, на которую действует выдув.

Конструкторы всего мира и на сегодняшний день плодотворно работают над повышением аэродинамических свойств летательных аппаратов.

Предкрылки

Система управления предкрылками двухканальная. Управляется двумя независимыми вычислителями-контроллерами (МАСЕ). Левый и правый предкрылок разделены на 4 секции каждый. Каждая секция подвешена на двух рельсах. Перемещение предкрылков обеспечивается электроприводом (PDU). Привод расположен в центроплане, по оси симметрии самолёта и представляет собой блок из 2-х э/моторов, соединённых между собой редуктором. Передача крутящего момента от привода осуществляется механической трансмиссией.

Трансмиссия начинается в ЦП и проходит по всему размаху предкрылков вдоль переднего лонжерона крыла. Вся трансмиссия закрывается съёмными лючками-лентами на нижней панели крыла, крепёж — на винтах. Состоит из промежуточных карданных валов (по 14 шт. в каждой консоли) и редукторов:

• по два конических редуктора в ЦП с правого и левого борта — для изменения направления трансмиссии на участке от э/привода до бортовой нервюры;
• по одному согласующему редуктору для параллельного смещения валов в зоне пилона двигателя.

Валы передают вращение на приводы с планетарной передачей (ППП, по 8 шт. в каждой консоли). ППП вращают шестерни, вращение которых перемещает зубчатые рейки на рельсах предкрылков. При уборке предкрылков, рельсы задвигаются в специальные углубления (стаканы) в переднем лонжероне, т.е. в кессон крыла. На конце каждого рельса крепится упор. Выход любого рельса на упор, приведёт к превышению заданной величины крутящего момента и срабатыванию фрикционной муфты в соответствующем ППП. Это вызовет её стопорение и выскакивание мех. сигнализатора (солдатика) на данном приводе.

Кроме этого, трансмиссия включает в себя по тормозному механизму и по сдвоенному блоку (для 2-х каналов) датчиков рассогласования, расположенных на самом конце трансмиссии, в каждой консоли крыла. Сигналы сравниваются между датчиками рассогласования левой и правой консолей. Фрикционный тормоз служит для блокировки вращения трансмиссии:

• при любом отказе, способном привести к несимметричному положению предкрылков;
• при рассогласовании заданного и текущего положений предкрылков;
• при отказе двух двигателей привода или 2 вычислителей МАСЕ.

При отказе одного э/двигателя или МАСЕ система продолжит работать с уменьшенной в два раза скоростью перемещения.

Закрылки

При работе СДУ в режиме «Normal Mode» положение предкрылков/закрылков задаётся рукояткой FLAPS в кабине + автоматически корректируется по V инд (от вычислителей СДУ верхнего уровня). Это позволяет реализовать ступенчатую уборку механизации при превышении соответствующего значения V fe , или её выпуск при потере самолётом скорости. В случае перехода СДУ в режим «Direct» положение механизации управляется только рукояткой «FLAPS».

Принудительный выпуск механизации крыла производится только из полётной конфигурации FL0 в положение FL1, при потере скорости ниже 200 kt (рукоятка «FLAPS» находится в положении «0»).

При установке рукоятки в любое положение, отличное от «0», (например «FULL»), по мере торможения самолёта, механизация будет последовательно выпускаться в каждое из своих положений - «1», «2», «3», «FULL», при уменьшения скорости ниже V fe -3kt для соответствующей конфигурации.

Для конфигурации FL1 скоростное ограничение намного выше указанного значения и составляет V fe = 250 kt (463 км/ч). С другой стороны, расхождение в показаниях СВС, вызывает переход СДУ в упрощённый режим «Degrade Mode», а отказ всех трёх СВС — в минимальный режим «Direct Mode». При этом функции автоматических ограничителей отключаются.

В режиме «Direct» в «живых» остаётся только функция демпфирования по угловым скоростям, а сигналы от БРУ и педалей напрямую поступают на контроллеры управления приводами (АСЕ), без каких-бы то ни было «наворотов» (на Су-27 подобный режим СДУ называется «жёсткая связь»). Управление интерцепторами и тормозными щитками, в этой ситуации, обеспечивается напрямую — только от рукояток «Speed Brake » и «Flaps». Безопасную скорость ГП, в случае отказа всех СВС, можно выдерживать по показаниям угла атаки, или угла тангажа от ИНС.

По материалам Engineer_2010

Стоит ли упоминать, что вся система разработана нашими инженерами фирмы Гражданские Самолеты Сухого?

Механизация крыла самолёта SSJ100 | Предкрылки | Фото: интернет

Предкрылок убран | Предкрылок выпущен

Механизация крыла самолёта SSJ100 | Закрылки | Фото: интернет

Закрылок убран | Закрылок выпущен, посадочная конфигурация

Обсуждение

Вопрос: предположим, что предкрылки не вышли совсем… Ну заклинило пресловутый подшипник сразу. Почему я не могу выпустить закрылки при таком раскладе?

Инженер2010: В принципе, это возможно, но только в пределах «соседней» конфигурации. При установке рукоятки управления механизацией (FLAPS) в позицию «1», в случае заклинивания предкрылков в убранном состоянии (0 град.) закрылки выпустятся в первое фиксированное положение — 3 град. Но не дальше, так как автоматика контролирует положение закрылков относительно предкрылков.

Надо уточнить, что положению рукоятки «1» соответствуют две разных конфигурации, «FL 1» и «FL 1 + F»:

• в полёте, предкрылки и закрылки выпустятся в положение «FL 1» (18 град. / 3 град.);
• на земле, при постановке рукоятки в положение «1» они выпустятся в положение «FL 1 + F» (18 /9).

При разгоне самолёта до V пр > 200 kt, механизация крыла автоматически перейдёт в конфигурацию «FL 1», то есть произойдёт «подуборка» закрылков.

Второй момент — всем остальным взлётным и посадочным конфигурациям самолёта (положения рукоятки «2», «3» и «FULL») соответствует одно положение предкрылков — 24 град. и три разных положения закрылков — 16, 25 и 36 град. соответственно.

APZ: а как при этом меняется угол установки стабилизатора?
sys: Думаете РВ при необходимости не хватит?

Переставной стабилизатор на SSJ выполняет роль триммера в продольном канале. На земле или при работе СДУ в минимальном режиме «Direct mode» стабилизатор надо устанавливать вручную — при помощи кнюппеля. А в полёте с СДУ работающей в режиме «Normal» самолёт балансируется автоматически — стабилизатор самостоятельно перемещается в новое положение при выпуске или уборке механизации, шасси, изменении центровки или режима двигателя,. Поэтому самолёт сбалансирован в полёте при нейтральном положении БРУ, а руль высоты (РВ) находится в околонулевом положении. Конечно, всякие резкие возмущения первоначально парируются отклонением РВ, но после этого в работу включается механизм перемещения стабилизатора (МПС), а РВ «списывается» в нейтральное положение. В итоге — РВ на всех режимах обладает достаточным запасом для маневрирования по тангажу.

Закры́лок - профилированная отклоняемая поверхность, симметрично расположенная на задней кромке крыла, элемент механизации крыла . Закрылки в убранном состоянии являются продолжением поверхности крыла, тогда как в выпущенном состоянии могут отходить от него с образованием щелей. Используются для улучшения несущей способности крыла во время взлёта, набора высоты, снижения и посадки, а также при полёте на малых скоростях. Существует большое число типов конструкции закрылков.

Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна (Сy) профиля и (в случае выдвижных закрылков , которые также называют закрылками Фаулера ) площадь поверхности крыла (S), следовательно, увеличивается и несущая способность крыла. Возросшая несущая способность крыла позволяет летательным аппаратам лететь без сваливания при меньшей скорости. Таким образом, выпуск закрылков является эффективным способом снизить взлётную и посадочную скорости. Второе следствие выпуска закрылков - увеличение аэродинамического сопротивления . Если при посадке возросшее лобовое сопротивление способствует торможению самолёта, то при взлёте дополнительное лобовое сопротивление отнимает часть тяги двигателей. Поэтому на взлёте закрылки выпускаются, как правило, на меньший угол, нежели при посадке. Третье следствие выпуска закрылков - продольная перебалансировка самолёта из-за возникновения дополнительного продольного момента. Это усложняет управление самолётом (на многих современных самолётах пикирующий момент при выпуске закрылков компенсируется перестановкой стабилизатора на некоторый отрицательный угол, либо отклонением цельноповоротного стабилизатора). Закрылки, образующие при выпуске профилированные щели, называют щелевыми. Закрылки могут состоять из нескольких секций, образуя несколько щелей (как правило, от одной до трёх).

На современных самолётах привод закрылков - это часто единый электро- или гидромотор, обычно двухканальный (сдублированный), который посредством валов передаёт вращательный момент на винтовой механизм перемещения закрылка, а сами закрылки двигаются по продольным направляющим (рельсам). В трансмиссии закрылков установлено несколько датчиков, которые отслеживают угловое положение правых и левых закрылков, а также их рассогласование между собой, при превышении порога которого автоматика блокирует их дальнейшее перемещение, а в ряде случаев и принудительно синхронизирует ("дотягивает"). Датчики крайних положений останавливают закрылки, не позволяя им доходить до механических упоров при уборке и выпуске, что снижает механическую нагрузку на трансмиссию. Кроме этого, могут применяться фрикционные муфты, срабатывающие при превышении заданного усилия (например, при заклинивании трансмиссии). Дополнительно между закрылками может быть установлен вал синхронизации. Рукоятка управления закрылками в кабине обычно позволяет выпускать закрылки на любой угол (предусмотренный конструкцией), но часто в механизме рукоятки сделаны механические фиксаторы, для основных рабочих положений закрылков (обычно для убранного полётного положения, промежуточного взлётного и полного посадочного).

На нескольких типах отечественных самолётов с гидроприводом закрылков применяется унифицированная система СПЗ (в различных вариантах), с двухканальным гидромотором (рулевым приводом типа РП-60).

Типы закрылков

По своему устройству и манипуляциям закрылки делятся на:

• Простой (поворотный) закрылок . Самый простой вид закрылков. Увеличивает подъёмную силу за счёт увеличения кривизны профиля. Это просто отклоняемая вниз задняя кромка крыла. При этом увеличивается давление на нижней поверхности крыла. Однако область низкого давления над крылом уменьшается, поэтому простые закрылки менее эффективны, чем щитовые
• Щитовой закрылок . Может быть простыми и выдвижными. Простые щитки - управляемая поверхность, которая в убранном положении плотно прилегает к задней нижней поверхности крыла. При отклонении такого щитка между ним и верхней поверхностью крыла образуется зона некоторого разрежения. Поэтому верхний пограничный слой в эту зону как бы отсасывается. Это затягивает его отрыв на больших углах. При этом увеличивается скорость потока над крылом. Кроме того при отклонении щитка увеличивается кривизна профиля. Снизу происходит дополнительное торможение потока и увеличение давления. Общая подъёмная сила растёт. Это позволяет самолёту лететь с малой скоростью. Выдвижной щиток не только отклоняется вниз, но еще и выдвигается назад. Эффективность такого щитка выше, потому что зона повышенного давления под крылом увеличивается, и условия отсоса пограничного слоя сверху улучшаются. При использовании щитков подъёмная сила на посадочном режиме может вырасти до 60 %. Щитки применяются в основном на лёгких самолётах.
• Щелевой закрылок . Получил своё название по причине образуемой им щели после отклонения. Эта щель позволяет проходить воздушной струе к области низкого давления и направлена она таким образом, чтобы предотвращать срыв потока, придавая ему дополнительную энергию. Щель в таком закрылке выполнена сужающейся и воздух, проходя через неё, разгоняется. Далее он, взаимодействуя с пограничным слоем, разгоняет и его, препятствуя его отрыву и увеличивая подъёмную силу. Таких щелей на закрылках современных самолётов бывает от одной до трёх и общее увеличение подъёмной силы при их применении достигает 90 %.
• Элерон-закрылок (иначе - зависающий элерон или флаперон) . Подвижная поверхность на задней кромке крыла, в полёте выполняющая роль элерона и служащая для управления по крену, т. е. элерон-закрылки на левой и правой плоскости отклоняются дифференциально. При взлёте/посадке элерон-закрылки на обоих плоскостях крыла отклоняются синхронно вниз, увеличивая подъёмную силу крыла. Конструктивно различают элерон-закрылки, которые в режиме закрылков отрабатывают некоторый фиксированный угол, либо элерон-закрылки, которые после синхронного отклонения продолжают работать дифференциально для управления креном. В целом элерон-закрылки менее эффективны, чем щелевые, и применяются вынужденно, из-за технической невозможности установки самостоятельных закрылков (например, на лёгких самолётах) или недостаточного места на крыле (Су-27).
• Закрылок Фаулера - выдвижной закрылок. Выдвигается назад и вниз, чем увеличивает площадь и кривизну крыла. Как правило, он сконструирован таким образом, чтобы при его выдвижении еще и создавалась щель, или две, или даже три. Соответственно он выполняет свою функцию наиболее эффективно и может давать прирост в подъемной силе до 100 %.
• Закрылок Юнкерса . Это разновидность щелевых закрылков, внешняя секция которых используется в качестве элеронов для управления креном, а две внутренние секции играют роль закрылков. Применялся в конструкции механизации крыла немецкого штурмовика Junkers Ju 87 .
• Закрылок Гоуджа . Служит для улучшения характеристик на посадке, в частности, для снижения посадочной скорости . В закрылках Гоуджа вместе с увеличением вогнутости увеличивается площадь крыла . Это даёт возможность уменьшить взлётную дистанцию и увеличить подъёмную силу . Такой вид закрылков успешно применялся на таких самолётах как Short Sunderland и Short Stirling . Изобрёл закрылок в 1936 году английский инженер сэр Артур Гоудж из компании Short Brothers .
• Закрылок Юнгмана . Использовался в конструкции британского палубного истребителя «Firefly» . В выпущенном положении значительно увеличивали площадь крыла и подъёмную силу. Их должны были использовать не только при взлёте и посадке, но и в полёте.
• Закрылок со сдувом пограничного слоя . Закрылок, оборудованный системой управления пограничным слоем. Система сдува пограничного слоя с закрылков предназначена для улучшения посадочных характеристик самолёта. Суть управления пограничным слоем заключается в обеспечении безотрывного обтекания крыла в достаточно большом диапазоне углов атаки за счёт увеличения энергии пограничного слоя. Пограничный слой возникает в результате вязкого трения воздушного потока на обтекаемых поверхностях самолёта, причем скорость потока у обшивки резко падает до нуля. Воздействие на пограничный слой призвано ослабить или предотвратить срыва потока на обтекаемой поверхности, сохранить ламинарное течение .
• Реактивный закрылок . Представляет собой плоский поток воздуха, вытекающего с большой скоростью через заднюю кромку под углом к нижней поверхности крыла. За счёт реактивного закрылка увеличивается эффективная площадь крыла, изменяется характер обтекания профиля , за счёт импульса вытекающей струи создаётся вертикальная составляющая силы, разгружающая крыло. Применение реактивного закрылка позволяет получить большое значение коэффициента подъёмной силы, однако при этом требуется существенно больший коэффициент

Крыло самолета является одной из основных составляющих его частей. Именно благодаря ему самолет летает и совершает различные маневры в воздухе. Оно служит также для размещения в нем топливных баков и шасси. К крылу подвешиваются авиамоторы и боевое вооружение авиалайнеров. Однако основная задача этой части самолета – создание подъемной силы на всех этапах полета.

Механизация крыла Боинг-727

Используемые в современной авиации виды крыльев самолета, бывают прямоугольными, трапециевидными, стреловидными и треугольными. Реже встречаются конструкции с переменной и обратной стреловидностью.

Прямоугольные крылья позволяют создавать наибольшую подъемную силу. Они более устойчивы и хорошо управляются. Их целесообразно использовать на скоростях меньше звука. Они обеспечивают лучшие параметры самолета при взлете и посадке, а также при выполнении маневров. Однако такие конструкции создают большое сопротивление при больших скоростях полета и они более тяжелые.

Трапециевидные крылья менее тяжелые, чем прямоугольные, но они более жесткие. Чем больше суживается такое крыло, тем оно легче и тем жестче оно должно быть. Трапециевидные крылья тоже с успехом используются на дозвуковых самолетах.

Стреловидные крылья применяются для полета на больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. По сравнению с прямым крылом, у стреловидного меньше несущие способности при одинаковых скоростях полета. Это снижает устойчивость и управляемость самолетов. Чтобы компенсировать этот недостаток, на поверхностях стреловидных крыльев вдоль набегающего потока иногда устанавливают дополнительно небольшие вертикальные плоскости и делают пилообразые уступы на передних кромках. Любой летательный аппарат со стреловидным крылом становится более устойчивым и управляемым, по мере увеличения его скорости.

В то же время, повышенная поперечная устойчивость снижает маневренные возможности самолета при больших скоростях.

Треугольные крылья. При равных с другими крыльями (например, стреловидными) площади крыла и нагрузках, их конструкция легче и более жесткая. Меньший вес объясняется меньшим значением изгибающих и осевых сил при большем поперечном сечении крыла. Повышенная жесткость такого крыла обусловлена большими, по сравнению с другими крыльями, моментами инерции, что тоже объясняется большим поперечным сечением крыла.

Такие крылья имеют меньшее лобовое сопротивление при переходе к сверхзвуковой скорости. Поэтому они применяются преимущественно на сверхзвуковых самолетах.

Большее поперечное сечение треугольного крыла позволяет размещать в крыле вместительные внутренние объемы. Однако конструкция треугольного крыла, по своим аэродинамическим характеристикам, создает меньшую подъемную силу, а также ограничивает использование средств механизации крыла, что чрезвычайно важно на малых скоростях полета.

Крыло самолета - сложная инженерная конструкция, состоящая из множества деталей. Для создания силы, способной поднять самолет в воздух, крылу придается аэродинамическая форма.

В разрезе классическое крыло напоминает вытянутую каплю с плоской нижней частью. Благодаря такой форме, набегающий во время полета аэроплана воздушный поток, сжимается в нижней поверхности крыла, а в верхней образуется разреженное пространство. Сформировавшиеся при этом силы начинают толкать крыло в сторону разреженного пространства, то есть вверх. Таким образом, создается подъемная сила.

Но эти условия полета формируются только при достаточной скорости. Поэтому все самолеты (кроме самолетов с вертикальным взлетом) сначала разгоняются. Им нужно набрать определенную скорость, чтобы оторваться от взлетной полосы и начать набор высоты. Это так называемая скорость отрыва. Она для каждого самолета своя, и даже для одного и того же самолета, но с разной взлетной массой, она тоже будет отличаться. И только после набора этой скорости, крыло начинает поддерживать самолет и не дает ему упасть.

На этапе разгона и набора высоты, для создания большей силы подъема, крыло должно иметь, как можно большую площадь.

Также большая площадь необходима для снижения и посадки аэроплана. Однако в прямолинейном полете, желательно чтобы площадь крыла была как можно меньше с целью создания наименьшего сопротивления. Все эти противоречивые требования «уживаются» в конструкции крыла при помощи специальных механических устройств.

Механизация крыла самолета подразделяется на механические устройства, расположенные на задней и передней кромках крыла.

Основное предназначение этих устройств – управление подъемной силой и сопротивлением самолета, преимущественно когда самолет взлетает или садится. Средства механизации крыла должны отвечать довольно жестким требованиям, и, в первую очередь, к ним относятся слаженность действия механизмов и безотказность их работы. Механизация крыла самолета конструкция и назначение отдельных его составляющих частей представлены ниже.

Механизация крыла на примере Боинг-737

Механизмы задней кромки крыла

При взлете и посадке самолета, для увеличения площади крыла и изменения его аэродинамических характеристик, применяются щитки и закрылки .

Они представляют собой выдвижные или поворотные плоскости. Обыкновенные щитки просто отклоняются вниз при помощи поворотного механизма. Выдвижные щитки, вначале выдвигаются назад за плоскость крыла, а затем наклоняются вниз. Закрылки подразделяются на обыкновенные и щелевые.

Обыкновенные закрылки тоже просто отклоняются вниз. Обыкновенные щитки и закрылки при отклонениях не имеют зазора между крылом. Щелевые закрылки в рабочем положении образуют зазор между своим корпусом и крылом. За счет этого зазора, области низкого и высокого давления в верхней и нижней поверхности крыла сообщаются между собой. Это способствует равномерному обтеканию крыла воздухом, предотвращает срывы потока и падение подъемной силы.

Выпущенные закрылки (Фаулера) самолета ТУ-154

Щелевые закрылки, так же как и крыло подвергаются скоростному напору воздуха и поэтому имеют аэродинамический профиль.

Они подразделяются на однощелевые и многощелевые. Однощелевые закрылки представляют собой простую однопрофильную конструкцию и просто отклоняются вниз, или выдвигаются назад из крыла, а затем отклоняются вниз.

Многощелевые закрылки имеют сложную многоступенчатую многопрофильную (до 3-х профилей) конструкцию с механизмом выдвижения из крыла. Каждый профиль многоступенчатой конструкции отклоняется на свой угол. При опускании закрылков и щитков изменяется аэродинамика крыла, а при их выдвижении увеличивается его площадь. Все эти действия способствуют увеличению подъемной силы крыла.

Простой (поворотный) закрылок

Механизмы передней кромки крыла

В качестве механизмов передней кромки крыла используются предкрылки и отклоняемые носки крыла.

Предкрылки наиболее сложные по конструкции устройства. Они представляют собой выдвижные механизмы аэродинамического профиля, установленные в передней части крыла. Их назначение улучшать летные возможности самолета на малых скоростях. При взлете их применение увеличивает угол набора высоты, что увеличивает крутизну взлета самолета и его быстрый выход на заданную высоту полета.

Обычный щелевой предкрылок в выпущенном состоянии

После выдвижения предкрылков вперед и вниз, образуется зазор, который, как и в случае с закрылками, открывает проход для набегающего потока воздуха с нижней кромки крыла к верхней его поверхности, что предотвращает срыв потока и повышает устойчивость полета самолета. Конструкция механизмов предкрылков обладает большой массой.

К основным недостаткам предкрылков следует отнести то, что в полете их деформация отличается от деформации основного крыла, что ухудшает аэродинамическое качество крыла в целом.

К разновидностям предкрылков относятся Щитки Крюгера, выполненные в виде отклоняющихся вперед и вниз плоскостей. Их применяют вместе с предкрылками на стреловидных крыльях. Они могут использоваться только до определенного угла подъема самолета. При его превышении происходит потеря управляемости.

Отклоняемые носки крыла. Применяются на самолетах с тонким крылом, где невозможно разместить механизмы предкрылков. Назначение их такое же, как и предыдущих механизмов – понизить вероятность потери управления при малых скоростях полета самолета и увеличить подъемную силу крыла.

К средствам механизации относятся также устройства, уменьшающие подъемную силу (тормозные щитки ) и интерцепторы . Конструктивно они представляют собой профилированные плоскости. Располагаются в верхней части крыла перед закрылками. Если самолету нужно снизить скорость, они поднимаются вверх, и создают дополнительное сопротивление.

В убранном положении они спрятаны в крыло. Тормозные щитки отклоняются вверх синхронно, а интерцепторы используются в качестве органов управления креном самолета, поэтому они отклоняются только с той стороны крыла, в сторону которой направлен крен. Для повышения управляемости интерцепторы располагаются как можно дальше от оси самолета.

Механизация Боинг-747. Трехщелевые закрылки Фаулера, предкрылки Крюгера (ближе к фюзеляжу), обычные предкрылки (дальше).

Резюме

Крыло самолета постоянно совершенствуется. Создаются новые материалы, более легкие, теплостойкие, с новыми прочностными характеристиками. Они в состоянии будут выдержать нагрузки недоступные «старым» материалам. Конструкторы при разработке этих тяжелых конструкций получили на вооружение компьютерную технику. Все это позволяет создавать совершенно новые модели авиационных крыльев, с новыми, недостижимыми ранее характеристиками. Оснащенные такими крыльями летательные аппараты будут способны летать еще выше и еще быстрее, станут намного маневренней современных машин. Так, развитие крыла будет способствовать развитию авиации в целом.

Вконтакте

Строение крыла

Крыло в авиационной технике - поверхность для создания подъёмной силы.

Части крыла самолета

В общем случае крыло самолета состоит из центропланной части, консолей(левой и правой) и механизации крыла.

Основные части механизации крыла

1 - законцовка крыла

2 - концевой элерон

3 - корневой элерон

4 - обтекатели механизма привода закрылков

5 - предкрылок

6 - предкрылок

7 - корневой трехщелевой закрылок

8 - внешний трехщелевой закрылок

9 - интерцептор

10 - интерцептор/воздушный тормоз

Элероны

Элероны- аэродинамические органы управления, симметрично расположенные на задней кромке консолей крыла у самолётов нормальной схемы и самолётов схемы «утка». Элероны предназначены в первую очередь для управления углом крена самолёта, при этом элероны отклоняются дифференциально (отдельно друг от друга), то есть, например, для крена самолёта вправо правый элерон поворачивается вверх, а левый - вниз; и наоборот. Принцип действия элеронов состоит в том, что у части крыла, расположенной перед элероном, поднятым вверх подъёмная сила уменьшается, а у части крыла перед опущенным элероном подъёмная сила увеличивается; создаётся момент силы, изменяющий скорость вращения самолёта вокруг оси, близкой к продольной оси самолёта.

Один из побочных эффектов действия элеронов - некоторый момент рысканья в противоположном направлении. Другими словами, при желании повернуть направо и использовании элеронов для создания крена вправо, самолёт во время увеличения крена может немного повести по рысканью влево. Эффект связан с появлением разницы в лобовом сопротивлении между правой и левой консолью крыла, обусловленной изменением подъёмной силы при отклонении элеронов. Та консоль крыла, у которой элерон отклонён вниз, обладает большим коэффициентом лобового сопротивления, чем другая консоль крыла. В современных системах управления самолётом данный побочный эффект минимизируют различными способами. Например, для создания крена элероны отклоняют также в противоположном направлении, но на разные углы

Работа элеронов при управлении креном. Если продолжать держать элероны отклонёнными в крайнем положении, тогда достаточно манёвренный самолёт начнёт непрерывно вращаться вокруг своей продольной оси.

Впервые элероны появились на моноплане, построенном новозеландским изобретателем Ричардом Перси в 1902, однако самолёт совершал только очень короткие и неустойчивые полёты. Первый самолёт, который совершил полностью управляемый полёт с использованием элеронов, был самолёт 14 Bis, созданный Альберто Сантос-Дюмоном. Ранее элероны заменяла деформация крыла, разработанная братьями Райт.

Механиза ́ ция крыла ́

Механиза ́ ция крыла ́ - совокупность устройств на крыле летательного аппарата, предназначенных для регулирования его несущих свойств. Механизация включает в себя закрылки, предкрылки, интерцепторы, спойлеры, флапероны, активные системы управления пограничным слоем и т.

Закрылки

Закрылки - отклоняемые поверхности, симметрично расположенные на задней кромке крыла. Закрылки в убранном состоянии являются продолжением поверхности крыла, тогда как в выпущенном состоянии могут отходить от него с образованием щелей. Используются для улучшения несущей способности крыла во время взлёта, набора высоты, снижения и посадки, а также при полётe на малых скоростях.

Принцип работы закрылков заключается в том, что при их выпуске увеличивается кривизна профиля и (в случае выдвижных закрылков, которые также называют закрылками Фаулера) площадь поверхности крыла, следовательно, увеличивается и подъёмная сила. Возросшая подъёмная сила позволяет летательным аппаратам лететь без сваливания при меньшей скорости. Таким образом, выпуск закрылков является эффективным способом снизить взлётную и посадочную скорости.

Второе следствие выпуска закрылков - это увеличение аэродинамического сопротивления. Если при посадке возросшее лобовое сопротивление способствует торможению самолета, то при взлёте дополнительное лобовое сопротивление отнимает часть тяги двигателей. Поэтому на взлёте закрылки выпускаются всегда на меньший угол, нежели при посадке.

Третье следствие выпуска закрылков - продольная перебалансировка самолёта из-за возникновения дополнительного продольного момента. Это усложняет управление самолётом (на многих современных самолётах пикирующий момент при выпуске закрылков компенсируется перестановкой стабилизатора на некоторый отрицательный угол). Закрылки, образующие при выпуске профилированные щели, называют щелевыми. Закрылки могут состоять из нескольких секций, образуя несколько щелей (как правило, от одной до трёх).К примеру, на отечественном Ту-154М применяются двухщелевые закрылки, а на Ту-154Б - трёхщелевые. Наличие щели позволяет потоку перетекать из области повышенного давления (нижняя поверхность крыла) в область пониженного давления (верхняя поверхность крыла). Щели спрофилированы так, чтобы вытекающая из них струя была направлена по касательной к верхней поверхности, а сечение щели должно плавно сужаться для увеличения скорости потока. Пройдя через щель, струя с высокой энергией взаимодействует с «вялым» пограничным слоем и препятствует образованию завихрений и отрыву потока. Это мероприятие и позволяет «отодвинуть» срыв потока на верхней поверхности крыла на бо ́ льшие углы атаки и бо ́ льшие значения подъемной силы.

Флапероны

Флапероны, или «зависающие элероны» - элероны, которые могут выполнять также функцию закрылков при их синфазном отклонении вниз. Широко применяются в сверхлёгких самолётах и радиоуправляемых авиамоделях при полётах на малых скоростях, а также на взлёте и посадке. Иногда применяется на более тяжелых самолётах (например, Су-27). Основное достоинство флаперонов - это простота реализации на базе уже имеющихся элеронов и сервоприводов.

Предкрылки

Предкрылки - отклоняемые поверхности, установленные на передней кромке крыла. При отклонении образуют щель, аналогичную таковой у щелевых закрылков. Предкрылки, не образующие щели, называются отклоняемыми носками. Как правило, предкрылки автоматически отклоняются одновременно с закрылками, но могут и управляться независимо.

В целом, эффект от выпуска как закрылков, так и предкрылков сводится к увеличению кривизны профиля крыла, что позволяет увеличить подъёмную силу. Основная роль предкрылков заключается в увеличении допустимого угла атаки, то есть срыв потока с верхней поверхности крыла происходит при бо ́ льшем угле атаки.

Помимо простых, существуют так называемые адаптивные предкрылки. Адаптивные предкрылки автоматически отклоняются для обеспечения оптимальных аэродинамических характеристик крыла в течение всего полета. Также обеспечивается управляемость по крену при больших углах атаки с помощью асинхронного управления адаптивными предкрылками.

Интерцепторы

Интерцепторы (спойлеры) - отклоняемые или выпускаемые в поток тормозные консоли на верхней поверхности крыла, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление и уменьшают подъёмную силу. Поэтому интерцепторы также называют гасителями подъемной силы.

В зависимости от площади поверхности консоли, расположения её на крыле и т. д. интерцепторы делят на: Внешние элерон-интерцепторы

Элерон-интерцепторы представляют собой дополнение к элеронам и используются в основном для управления по крену. Они отклоняются несимметрично. Например, на Ту-154 при отклонении левого элерона вверх на угол до 20°, элерон-интерцептор на этой же консоли автоматически отклоняется вверх на угол до 45°. В результате подъёмная сила на левой консоли крыла уменьшается, и самолёт кренится влево.

У некоторых самолетов, например, МиГ-23, интерцепторы (наряду с дифференциально отклоняемым стабилизатором) являются главным органом управления по крену.

Спойлеры

Спойлеры (интерцепторы) - это непосредственно воздушные тормоза.

Симметричное задействование интерцепторов на обоих консолях крыла приводит к резкому уменьшению подъемной силы и торможению самолёта. После выпуска «воздушных тормозов» самолёт балансируется на бо ́ льшем угле атаки, начинает тормозиться за счет возросшего сопротивления и плавно снижаться.

Интерцепторы также активно используются для гашения подъемной силы после приземления или при прерванном взлёте и для увеличения сопротивления. Необходимо отметить, что они не столько гасят скорость непосредственно, сколько снижают подъёмную силу крыла, что приводит к увеличению нагрузки на колеса и улучшению сцепления колёс с поверхностью. Благодаря этому, после выпуска внутренних интерцепторов можно переходить к торможению с помощью колёс.