что такое ламинарное крыло на самолетах
Ламинарный профиль
Полезное
Смотреть что такое «Ламинарный профиль» в других словарях:
ламинарный профиль — ламинарный профиль профиль крыла, характеризующийся удалённым от носка положением точки перехода ламинарного течения в турбулентное при естественном обтекании, то есть без использования дополнительной энергии для затягивания перехода, как … Энциклопедия «Авиация»
ламинарный профиль — ламинарный профиль профиль крыла, характеризующийся удалённым от носка положением точки перехода ламинарного течения в турбулентное при естественном обтекании, то есть без использования дополнительной энергии для затягивания перехода, как … Энциклопедия «Авиация»
Honda HA-420 HondaJet — HA 420 HondaJet Тип бизнес джет Разработчик Honda Aircraft Company … Википедия
Сопротивление трения — проекция касательных напряжений, приложенных к обтекаемой поверхности тела, на направление его движения. С. т. есть составная часть сопротивления аэродинамического (СА) и обусловлено проявлением действия сил внутреннего трения (вязкости); при… … Энциклопедия техники
LET L-13 — L 13 Blanik Тип Планёр Производитель Let Kunovice Первый полёт 1956 Начало эксплуатации 1958 … Википедия
LET L-13 Бланик — L 13 Blanik Тип Планёр Производитель Let Kunovice Первый … Википедия
сопротивление трения — сопротивление трения проекция касательных напряжений, приложенных к обтекаемой поверхности тела, на направление его движения. С. т. есть составная часть сопротивления аэродинамического (СА) и обусловлено проявлением действия сил… … Энциклопедия «Авиация»
сопротивление трения — сопротивление трения проекция касательных напряжений, приложенных к обтекаемой поверхности тела, на направление его движения. С. т. есть составная часть сопротивления аэродинамического (СА) и обусловлено проявлением действия сил… … Энциклопедия «Авиация»
Кризис сопротивления — уменьшение сопротивления шара с возрастанием скорости набегающего потока при Рейнольдса числах Re, близких к критическому значению Re.(Кризис сопротивления) 1,5*105. Явление было установлено в 1912 А. Г. Эйфелем, объяснено в 1914 Л. Прандтлем.… … Энциклопедия техники
Французы испытали ламинарное крыло
Французская компания Onera совместно с итальянской Leonardo провела испытания гладкого крыла, оптимизированного для ламинарного потока. Как пишет Aviation Week, испытания состоялись в трансзвуковой аэродинамической трубе S1MA французской компании. В настоящее время специалисты анализируют данные, полученные во время испытаний, однако, согласно предварительным результатам, гладкое крыло показало несколько меньшее лобовое сопротивление по сравнению с обычным крылом самолета.
Объемы авиационных перевозок увеличиваются с каждым годом. Для того, чтобы удовлетворить спрос, снизив при этом стоимость авиаперевозок и не повлияв на доходы авиакомпаний, разработчики постоянно исследуют новые технологии улучшения самолетов. В частности, активные работы ведутся в области снижения потребления топлива самолетом в полете. Эту задачу можно решить несколькими способами. Например, снизить потребление топлива на несколько процентов можно улучшив конструкцию двигателей.
Еще одним способом уменьшить потребление топлива является снижение лобового сопротивления самолета. Этого можно добиться пересмотрев конструкцию самолетов, используя новые легкие материалы и покрытия. Согласно планам разработчиков, новое ламинарное крыло должно отличаться существенно меньшим лобовым сопротивлением по сравнению со стандартным крылом самолета. Такое крыло должно иметь гладкую поверхность и невысокий профиль, чтобы обеспечить ламинарный воздушный поток на как можно большей площади.
Ламинарное крыло в аэродинамической трубе (слева) и тепловизионное изображение ламинарного потока на его верхней плоскости
Для современного обычного самолетного крыла площадь покрытия ламинарным потоком в зависимости от конструкции составляет от 30 до 50 процентов для верхней плоскости и до 30 процентов — для нижней. На части крыла обязательно должно присутствовать турбулентное течение, повышающее его несущую способность. Для этого на современных самолетах на верхней плоскости крыла устанавливаются небольшие пластинки — завихрители потока, разрушающие ламинарный поток.
Тем не менее, считается, что в гражданской авиации, самолеты которых как правило не выполняют полетов на критических углах атаки, ламинарное удлиненное крыло может быть успешно использовано. При стабильном полете с без резких изменений углов атаки гладкое крыло может существенно снизить лобовое сопротивление, а значит потребление топлива в полете. Когда именно новое крыло может появиться на серийных самолетах, пока неизвестно.
Сегодня активными работами в области исследования гладкого крыла, оптимизированного для ламинарного обтекания, занимаются шведская компания Saab и британская GKN. Первая исследует композитное крыло, в котором передняя кромка и верхняя плоскость выполнены единой деталью, с пристыковкой остальных элементов и механизации с минимальными зазорами. В свою очередь GKN исследует обычное крыло, элементы которого плотнее обычного подогнаны друг к другу. Испытания обоих крыльев начнутся в текущем году.
Между тем, в феврале прошлого года GKN представила занялась исследованиями в области красок, которые позволят снизить лобовое сопротивление самолетов. Благодаря новым покрытиям разработчики рассчитывают снизить лобовое сопротивление на 25 процентов в крейсерском полете. Свои свойства новые краски должны будут сохранять на протяжении пяти лет, такой срок является стандартным требованием для внешних покрытий самолетов.
При нанесении на корпус самолета новые краски должны будут скрывать дефекты поверхности, обеспечивая тем самым ламинарное обтекание воздухом аэродинамических поверхностей, в первую очередь передних кромок, нередко имеющих неоднородную поверхность.
Гонка за призраком скорости. Среди «Сверхболидов»
Среди всех военных самолетов второй мировой максимальной скоростью обладали все же американские машины. Именно в США в сороковые годы были созданы отдельные типы истребителей, чью скорость полета можно было бы назвать рекордной. Это касается выпущенного в 1943 г. опытного истребителя Рипаблик XP-47J, оснащенного мощнейшим 2800-сильным двигателем R-2800-57 с турбокомпрессором. На нем в августе 1944-го впервые в мире в горизонтальном полете на высоте 10500 м была превышена скорость (для поршневых самолетов) 800 км/ч (813 км/ч).
XP-47J представлял собой специальный облегченный вариант знаменитого истребителя «Тандерболт» (подробнее об этом самолете см. «КР» 5, 6-92), созданного выдающимся авиаконструктором Александром Картели в 1941 г.
В 1944 г. фирма Рипаблик выпустила еще один опытный истребитель ХР-72. Несмотря на огромный взлетный вес (6550 — 7940 кг), он показал во время испытаний максимальную скорость 788 км/ч! Основная «изюминка» этого «монстра» — сверхсильный двигатель (четырехрядная звезда) R-4360 «Уосп Мэйджср» мощностью 3500 л.с, приводящий во вращение два соосиых трехлопастных винта с повышенным КПД.
Правда, несмотря на столь высокие результаты, новые самолеты не пошли в серийное производство. Война подходила к концу, и ВВС США не рискнули ставить на конвейер эти машины, что могло бы привести к снижению темпов производства истребителей Р-47 «Тандерболт». Тем не менее опыт создания XP-47J пригодился. В конце 1944-го доведенный двигатель R-2800-57 начали ставить на «Тандерболты» модификаций N и М, максимальная скорость полета которых доходила до 740-760 км/ч.
Не менее выдающихся результатов достигла и фирма Норт Америкен, выпускавшая в годы войны истребитель Р-51 «Мустанг». Основной особенностью этого самолета являлось очень тонкое крыло с ламинарным профилем, предложенное двадцатичетырехлетним аэродинамиком Эдвардом Хорки. Такое, имеющее утонченный носок и максимальную толщину примерно на 50% хорды, обеспечивало безотрывное обтекание набегающего потока воздуха и снижало вредное сопротивление.
Конечно, крыло с ламинарным профилем обладало худшими несущими свойствами, да и эффект снижения аэродинамического сопротивления проявлялся в полной мере лишь на больших скоростях и на больших высотах. Тем не менее именно возможность достижения высоких скоростей обеспечивала «Мустангам» определенные преимущества перед другими машинами аналогичного класса.
Истребитель Р-51 оказал огромное влияние на работы конструкторов других стран. При этом некоторые самолеты, такие, как английский МВ-5, показавший скорость 736 км/ч, или австралийский СА-15 чисто внешне сильно напоминали «Мустанг». И даже немцы в годы войны всерьез изучали вопрос о серийном выпуске «Мустангов» в Германии.
«Мустанг» вошел в историю как самый скоростной серийный поришевой самолет второй мировой войны. Машины последней модификации, получившие обозначение Р-51H и появившиеся в воздухе незадолго до капитуляции Японии, представляли собой облегченный вариант с более мощным двигателем и могли летать со скоростями до 780 км/ч (зарегистрирована 783 км/ч на высоте 7625 м).
Уже упоминавшийся выше австралийский истребитель СА-15, созданный после войны на основе «Мустанга», в мае 1948 г. достиг скорости 808,21 км/ч.
Что касается крыльев с ламинарными профилями, то они в годы войны применялись лишь на отдельных типах истребителей. Один из них — Белл Р-63 «Кингкобра». Конечно, из-за более слабого и менее высотного двигателя она не могла состязаться с «Мустангом», однако благодаря качественному улучшению аэродинамики значительно превзошла свою предшественницу «Аэрокобру», не имевшую ламинарного крыла. Несмотря на возросшие размеры (площадь крыла увеличилась с 19,79 до 23,04 м²) и лишь чуть более мощный двигатель, скорость полета Р-63 сразу же увеличилась почти на 60 км/ч и составила 660 км/ч. За счет повышения мощности силовой установки она была доведена до 703 км/ч.
Истребитель Р-51 «Мустанг» с его ламинарным крылом оказал определенное влияние и на союзников. Англичане провели коренную модернизацию своего истребителя-бомбардировщика «Тайфун».
Как известно, этот самолет, созданный в 1940 г. фирмой Хоукер, был в то время одним из самых скоростных в мире. Его максимальная скорость составляла 650 км/ч. Но обеспечивалась не какими-то особенными качествами, а тем, что на машине установили сверхмощный 2180-сильный Н-образный 24-цилиндровый двигатель Нэпир «Сейбр» II — военная версия гоночного двигателя с самолета Хестон J-5. В то же время использовалось большое и необыкновенно толстое крыло, создающее сильное сопротивление.
В 1942 г. «Тайфун» был модернизирован, причем основные изменения коснулись крыла и оперения. Применили новые тонкие профили, близкие к ламинарным. Усовершенствованный истребитель, получивший обозначение «Темпест», с тем же двигателем стал летать со скоростями до 700 км/ч.
В 1944 г. самолет был подвергнут еще одной коренной переделке. Изменили фюзеляж и оперение. Площадь крыла уменьшили, а мощность нового двигателя «Сейбр» VII за счет дополнительного впрыска метанола возросла до 3055 л.с. Воздушный винт стал пятилопастным. Неудивительно, что в результате этого опытный самолет, получивший обозначение «Фьюри», достиг скорости 775 км/ч. После он (правда, с двигателем воздушного охлаждения Бристоль «Центавр» мощностью 2400л.с.) пошел в серийное производство как палубный истребитель «Си Фьюри». Его максимальная скорость на высоте 5500 м составляла 740 км/ч.
Что интересно, даже у земли, где редкий самолет мог достичь скорости 600 км/ч («Мустанг» — 570 км/ч, «Кингкобра» — 580 км/ч, «Спитфайр» IX — 530 км/ч. Bf 109G — 550 км/ч, FW 190A — 560 км/ч, Та-152 — 580 км/ч, Ла-7 — 600 км/ч), «Си Фьюри» развивал 660 км/ч.
В том же 1944 г., совершенствуя истребитель «Спитфайр», фирма Супермарин также оснастила самолет крылом меньшей площади с ламинарным профилем. «Спайтфул» — такое название получила английская комбинация «Спитфайра» и «Мустанга» — достиг скорости 790,4 км/ч, став тем самым наиболее скоростным поршневым самолетом в Великобритании.
Проводились работы по изучению ламинарных крыльев и в нашей стране. В годы войны в ЦАГИ эту тему вел Г.П. Свищев (впоследствии академик, начальник ЦАГИ). Испытывались самолеты (например, Як-7).
Однако до серийного производства дело не дошло. В основном сыграл свою роль характер боевых действий на советско-германском фронте, где воздушные бои шли на малых высотах и проку от ламинарных крыльев оказалось мало.
Как ни странно, немцы, значительно продвинувшиеся в области аэродинамики больших скоростей, ламинарным крыльям уделяли мало внимания, хотя еще у созданного перед войной рекордного истребителя Хейнкеля Не 100, как показало изучение имеющихся в архивах чертежей, профиль крыла был очень близок к ламинарному.
Имеются также данные, что ламинарное крыло предполагалось установить на одном из опытных самолетов Дорнье Do-335 (об этом самолете речь еще впереди). Судя по всему, относительно невысокий интерес немецких конструкторов к ламинарным профилям был обусловлен более перспективным направлением, связанным с созданием самолетов со стреловидными крыльями, работы по которым велись очень активно, особенно на заключительном этапе войны.
Необходимо упомянуть еще о двух интереснейших самолетах того периода — японском J7W1 и американском ХР-56. Эти машины явились результатом поиска новых необычных аэродинамических схем, направленных на качественное улучшение аэродинамики. Как известно, у поршневых самолетов значительное дополнительное сопротивление создается фюзеляжем и хвостовым оперением, находящимся в спутной струе воздуха, идущего от винта. Естественно, что многие авиационные фирмы создавали машины с толкающим винтом (SAAS-21, Амброзини SS-4, Кертисс ХР-55 и другие). Однако в полной мере последние достижения аэродинамики, моторостроения и технологии реализовались на J7W1 и ХР-56.
Что же касается опытного истребителя ХР-56, созданного фирмой Нортроп и совершившего первый полет 30 сентября 1943 т., то его появление вызвало удивление видавших виды специалистов. Особенностью являлась не только установка мощного 2000-сильного двигателя, приводящего во вращение два соосных толкающих винта, но и отсутствие горизонтального оперения. Хорошо обтекаемый фюзеляж круглого сечения, стреловидное крыло и вертикальное оперение этой необычной машины также способствовали снижению лобового сопротивления. Вполне закономерен и достигнутый результат — 748 км/ч (высота 7025 м).
В то же время необходимо отметить, что такую же скорость (745 км/ч на высоте 6290 м) в 1944 г. показал легкий советский истребитель Як-3 с форсированным 1800-сильным двигателем ВК-108. Причем выполненный по обычной схеме и без всяких «наворотов».
Хотя достижение Як-3 (являющееся нашим национальным рекордом скорости для поршневых самолетов), конечно же, не идет в сравнение с результатами «Мустанга», «Тандерболта» и «Спайтфула», тем не менее интересно своей принадлежностью именно легкому маневренному маловысотному фронтовому истребителю в отличие от зарубежных сверхмощных «летающих болидов».
источник: Виктор БАКУРСКИЙ «ГОНКА ЗА ПРИЗРАКОМ СКОРОСТИ. СРЕДИ «СВЕРХБОЛИДОВ»» Крылья Родины 01-1994
Истребители Второй Мировой: лучшие из лучших. Взгляд инженера (начало)
В годы войны в Англии, СССР, США, Германии и Японии было создано большое число самолетов, сыгравших заметную роль в ходе вооруженной борьбы. Среди них немало выдающихся образцов. Интерес вызывает сравнение этих машин, равно как и сопоставление тех инженерных и научных идей, которые использовались при их создании. Конечно, среди многочисленных типов самолетов, принимавших участие в войне и представлявших собой разные школы самолетостроения, трудно выделить бесспорно лучшие. Поэтому выбор машин в какой-то мере носит условный характер.
Так чем же выделялись лучшие истребители второй мировой войны? В чем состояло принципиальное их отличие друг от друга? Начнем с главного — с технической идеологии, закладывавшейся конструкторами в проекты этих самолетов.
Самыми необычными в плане концепции создания были, пожалуй, «Спитфайр» и «Мустанг».
Среди многих вариантов истребителя «Мустанг» наибольший успех выпал на долю самолетов, оснащавшихся английскими моторами «Мерлин». Это были Р—51В, С и, конечно же, Р-51D — лучший и самый известный американский истребитель второй мировой войны. Как раз эти самолеты с 1944 г. обеспечивали безопасность тяжелых американских бомбардировщиков В-17 и В-24 от атак немецких истребителей и в бою продемонстрировали свое превосходство.
При небольших углах атаки ламинарные профили крыла (иногда их называли ламинизированными) имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, чем профили обычного типа.
Исследования в английском авиационном научном центре RAE показали, что благодаря существенно меньшей относительной толщине профилей крыла истребитель «Спитфайр» на больших скоростях имел меньший коэффициент аэродинамического сопротивления, чем «Мустанг». Это объяснялось более поздним проявлением волнового кризиса обтекания и более «мягким» его характером.
Если воздушные бои велись на относительно небольших высотах, кризисные явления сжимаемости воздуха почти не проявлялись, поэтому необходимость в специальном скоростном крыле остро не ощущалась.
В советских ВВС на завершающем этапе войны не было истребителя более популярного, чем Як-3. В то время это был самый легкий истребитель. Французские летчики полка «Нормандия-Неман», воевавшие на Як-3, так отзывались о его боевых возможностях: «Як-3 дает вам полное превосходство над немцами. На Як-3 вдвоем можно драться против четверых, а вчетвером — против шестнадцати!»
Подобный, исключительно трудный в реализации, путь развития авиационной техники являлся неординарным. Обычный способ совершенствования комплекса летных данных самолетов состоял тогда в улучшении аэродинамики без заметных изменений габаритов планера, а также в установке более мощных моторов. Почти всегда это сопровождалось заметным увеличением веса.
Конструкторы Як-3 с этой многотрудной задачей справились блестяще. Вряд ли в истории авиации периода второй мировой войны можно найти другой пример аналогичной и столь результативно выполненной работы.
Як-3 по сравнению с Як-1 был намного легче, имел меньшие относительную толщину профиля и площадь крыла и обладал прекрасными аэродинамическими свойствами. Энерговооруженность самолета существенно возросла, что резко улучшило его скороподъемность, разгонные характеристики и вертикальную маневренность. В то же время такой важнейший для горизонтальной маневренности, взлета и посадки параметр, как удельная нагрузка на крыло, изменился мало. На войне Як-3 оказался одним из самых простых в пилотировании истребителей. Конечно, в тактическом плане Як-3 отнюдь не заменял собой самолеты, отличавшиеся более сильным вооружением и большей продолжительностью боевого полета, но прекрасно дополнял их, воплощая в себе идею легкой, скоростной и маневренной машины воздушного боя, предназначенной в первую очередь для борьбы с истребителями противника.
Один из немногих, если не единственный истребитель с мотором воздушного охлаждения, который с полным основанием можно отнести к лучшим истребителям воздушного боя второй мировой войны. На Ла-7 известный советский ас И. Н. Кожедуб сбил 17 немецких самолетов (в том числе и реактивный истребитель Ме-262) из 62 уничтоженных им на истребителях марки Ла.
Плодом такой работы стал появившийся в начале 1943 г. Ла-5ФН — один из сильнейших советских истребителей того времени, а затем и Ла-7 — самолет, по праву занявший место среди лучших истребителей второй мировой войны. Если при переходе от Ла-5 к Ла-5ФН повышение летных данных было достигнуто не только за счет лучшей аэродинамики, но и благодаря более мощному мотору, то улучшения характеристик Ла-7 добились исключительно средствами аэродинамики и снижением веса конструкции. Этот самолет имел скорость на 80 км/ч больше, чем Ла-5, из них 75% (то есть 60 км/ч) дала аэродинамика. Такой прирост скорости равносилен увеличению мощности мотора более чем на треть, причем без увеличения веса и габаритов самолета.
Лучшие черты истребителя воздушного боя воплотились в Ла-7: высокая скорость, отличная маневренность и скороподъемность. Кроме того, по сравнению с остальными истребителями, о которых здесь идет речь, он обладал большей живучестью, так как только этот самолет имел мотор воздушного охлаждения. Как известно, такие моторы не только более жизнеспособны, чем двигатели жидкостного охлаждения, но и служат своеобразной защитой летчика от огня с передней полусферы, поскольку имеют большие габариты поперечного сечения.
Гладкое ламинарное крыло с минимальным лобовым сопротивлением
Французская компания Onera совместно с итальянской Leonardo провела испытания гладкого крыла, оптимизированного для ламинарного потока.
Как пишет Aviation Week, испытания состоялись в трансзвуковой аэродинамической трубе S1MA французской компании. В настоящее время специалисты анализируют данные, полученные во время испытаний, однако, согласно предварительным результатам, гладкое крыло показало несколько меньшее лобовое сопротивление по сравнению с обычным крылом самолета.
Объемы авиационных перевозок увеличиваются с каждым годом. Для того, чтобы удовлетворить спрос, снизив при этом стоимость авиаперевозок и не повлияв на доходы авиакомпаний, разработчики постоянно исследуют новые технологии улучшения самолетов. В частности, активные работы ведутся в области снижения потребления топлива самолетом в полете. Эту задачу можно решить несколькими способами. Например, снизить потребление топлива на несколько процентов можно улучшив конструкцию двигателей.
Еще одним способом уменьшить потребление топлива является снижение лобового сопротивления самолета. Этого можно добиться пересмотрев конструкцию самолетов, используя новые легкие материалы и покрытия. Согласно планам разработчиков, новое ламинарное крыло должно отличаться существенно меньшим лобовым сопротивлением по сравнению со стандартным крылом самолета. Такое крыло должно иметь гладкую поверхность и невысокий профиль, чтобы обеспечить ламинарный воздушный поток на как можно большей площади.
 |
| Гладкое крыло, оптимизированное для ламинарного потока компании Onera |
| Источник: vpk-news.ru |
Ламинарное крыло в аэродинамической трубе (слева) и тепловизионное изображение ламинарного потока на его верхней плоскости
В аэродинамической трубе испытания проходили испытания левой консоли ламинарного крыла самолета длиной 5,2 метра. Продувочные испытания проводились на скорости воздушного потока 0,74 числа Маха (913,7 километра в час). Для изучения обтекающего крыло воздушного потока использовались высокоточные тепловизоры, замерявшие температуру на крыле в режиме реального времени. В результате выяснилось, что на верхней плоскости крыла площадь покрытия ламинарным потоком составила 70 процентов, а на нижней 30 процентов.
Для современного обычного самолетного крыла площадь покрытия ламинарным потоком в зависимости от конструкции составляет от 30 до 50 процентов для верхней плоскости и до 30 процентов — для нижней. На части крыла обязательно должно присутствовать турбулентное течение, повышающее его несущую способность. Для этого на современных самолетах на верхней плоскости крыла устанавливаются небольшие пластинки — завихрители потока, разрушающие ламинарный поток.
Тем не менее, считается, что в гражданской авиации, самолеты которых как правило не выполняют полетов на критических углах атаки, ламинарное удлиненное крыло может быть успешно использовано. При стабильном полете с без резких изменений углов атаки гладкое крыло может существенно снизить лобовое сопротивление, а значит потребление топлива в полете. Когда именно новое крыло может появиться на серийных самолетах, пока неизвестно.
Сегодня активными работами в области исследования гладкого крыла, оптимизированного для ламинарного обтекания, занимаются шведская компания Saab и британская GKN. Первая исследует композитное крыло, в котором передняя кромка и верхняя плоскость выполнены единой деталью, с пристыковкой остальных элементов и механизации с минимальными зазорами. В свою очередь GKN исследует обычное крыло, элементы которого плотнее обычного подогнаны друг к другу. Испытания обоих крыльев начнутся в текущем году.
Между тем, в феврале прошлого года GKN представила занялась исследованиями в области красок, которые позволят снизить лобовое сопротивление самолетов. Благодаря новым покрытиям разработчики рассчитывают снизить лобовое сопротивление на 25 процентов в крейсерском полете. Свои свойства новые краски должны будут сохранять на протяжении пяти лет, такой срок является стандартным требованием для внешних покрытий самолетов.
При нанесении на корпус самолета новые краски должны будут скрывать дефекты поверхности, обеспечивая тем самым ламинарное обтекание воздухом аэродинамических поверхностей, в первую очередь передних кромок, нередко имеющих неоднородную поверхность.