Ehkä lentokoneen pääyksikkö on siipi. Se on siipi, joka luo noston, joka pitää usean tonnin lentokoneen ilmassa ja estää sitä putoamasta. Ei ole sattumaa, että suunnittelijoilla on ilmaisu, että se, joka omistaa siiven, hallitsee myös lentokonetta. Pyrkimys parantaa lentokoneiden aerodynaamisia ominaisuuksia pakottaa kehittäjät jatkuvasti parantamaan siipeä sen muodon, painon ja profiilin parissa.
Siipi profiilissa
Lentokoneen siipiprofiili on siiven geometrinen leikkaus, joka kulkee yhdensuuntaisesti lentokoneen akselin kanssa. Tai yksinkertaisemmin - sivukuva siivestä. Lentokoneteollisuuden pitkien kehitysvuosien aikana useat laboratoriot ja laitokset ovat jatkuvasti kehittäneet ja testannut eri kokoonpanoilla varustettuja siipiä. Nopeudet kasvoivat, lentokoneiden massat, tehtävät muuttuivat - ja kaikki tämä vaati uusia siipiprofiileja.
Profiilityypit
Nykyään on olemassa erilaisia siipiprofiileja,tarkoitukseltaan erilainen. Samalla tyypillä voi olla useita muunnelmia ja sitä voidaan käyttää eri lentokoneissa. Mutta yleisesti ottaen olemassa olevat profiilien päätyypit voidaan havainnollistaa alla olevalla kuvalla.
- Symmetrinen.
- Epäsymmetrinen.
- Tasokupera.
- Kaksikupera.
- S-muotoinen.
- Laminoitu.
- Lenttimäinen.
- Timantin muotoinen.
- Kiilamainen.
Joissakin lentokoneissa käytetään muuttuvaa profiilia siiven pituudella, mutta yleensä sen muoto on muuttumaton kautta altaan.
Geometria
Ulkoisesti siiven profiili muistuttaa matoa tai jotain vastaavaa. Koska se on monimutkainen geometrinen hahmo, sillä on omat ominaisuudet.
Kuvassa on esitetty lentokoneen siipiprofiilin tärkeimmät geometriset ominaisuudet. Etäisyyttä (b) kutsutaan siipijänteeksi ja se on etäisyys edessä ja takana olevien ääripisteiden välillä. Suhteellinen paksuus määräytyy profiilin maksimipaksuuden (Cmax) suhteesta sen jänteeseen ja ilmaistaan prosentteina. Suurin paksuuskoordinaatti on etäisyyden suhde varpaan maksimipaksuuden kohtaan (Xc) jänteeseen (b), ja se ilmaistaan myös prosentteina. Keskiviiva on ehdollinen käyrä, joka on yhtä kaukana ylä- ja alasiipipaneelista, ja taipumanuoli (fmax) on suurin etäisyys keskilinjan jänteestä. Toinen indikaattori - suhteellinen kaarevuus - lasketaan jakamalla (fmax) jänteellä (b). Perinteisesti kaikki nämä arvot ilmaistaan prosentteina. Jo mainittujen lisäksi on profiilin nokan säde, suurimman koveruuden koordinaatit ja joukko muita. Jokaisella profiililla on oma koodinsa, ja pääsääntöisesti tärkeimmät geometriset ominaisuudet ovat tässä koodissa.
Esimerkiksi profiilin B6358 profiilin paksuus on 6 %, koveran nuolen sijainti 35 % ja suhteellinen kaarevuus 8 %. Merkintäjärjestelmä ei valitettavasti ole yhtenäinen, ja eri kehittäjät käyttävät salauksia omalla tavallaan.
Aerodynamiikka
Ensi silmäyksellä siipiosien piirustukset eivät ole tehty rakkaudesta korkeaan taiteeseen, vaan yksinomaan pragmaattisiin tarkoituksiin - siipiprofiilien korkean aerodynaamisten ominaisuuksien varmistamiseksi. Näitä tärkeimpiä ominaisuuksia ovat nostokerroin Su ja ilmanvastuskerroin Cx kullekin tietylle kantosiiville. Kertoimilla itsessään ei ole vakioarvoa ja ne riippuvat hyökkäyskulmasta, nopeudesta ja joistakin muista ominaisuuksista. Tuulitunnelissa testauksen jälkeen jokaiselle lentokoneen siiven profiilille voidaan tehdä ns. Se heijastaa Cx:n ja Su:n välistä suhdetta tietyssä hyökkäyskulmassa. On luotu erityisiä käsikirjoja, jotka sisältävät yksityiskohtaista tietoa jokaisesta siiven aerodynaamisesta profiilista ja havainnollistettu asianmukaisilla kaavioilla ja kaavioilla. Nämä hakemistot ovat vapaasti saatavilla.
Profiilin valinta
Erilaisia lentokoneita ja niiden käyttövoimatyyppejäasennukset ja niiden tarkoitus edellyttävät huolellista lähestymistapaa lentokoneen siipiprofiilin valinnassa. Uusia lentokoneita suunniteltaessa yleensä harkitaan useita vaihtoehtoja. Mitä suurempi siiven suhteellinen paksuus, sitä suurempi vastus. Mutta ohuilla ja pitkillä siiveillä on vaikeaa tarjota riittävää rakenteellista lujuutta.
Yliäänikoneista, jotka vaativat erityistä lähestymistapaa, on erillinen kysymys. On aivan luonnollista, että An-2-koneen siiven profiili ("maissi") poikkeaa hävittäjä- ja matkustaja-aluksen profiilista. Symmetriset ja S-muotoiset siipiprofiilit luovat vähemmän nostovoimaa, mutta ovat vakaampia, ohut siipi, jossa on lievä k altevuus, sopii nopeisiin urheiluautoihin ja hävittäjälentokoneisiin, ja paksu siipi, jossa on suuri camber, jota käytetään suurissa matkustajalentokoneissa, voi kutsutaan siiveksi, jolla on korkein nosto. Supersonic-koneet on varustettu linssimäisellä profiililla varustetuilla siiveillä, kun taas hypersonic-lentokoneissa käytetään vinoneliön muotoisia ja kiilan muotoisia profiileja. On pidettävä mielessä, että luomalla parhaan profiilin voit menettää kaikki sen edut vain siipipaneelien huonon pintakäsittelyn tai lentokoneen huonon suunnittelun vuoksi.
Ominaisuuslaskentamenetelmä
Viime aikoina tietyn profiilin siiven ominaisuuksien laskelmia on tehty tietokoneilla, jotka pystyvät suorittamaan monitekijämallinnuksen siiven käyttäytymisestä eri olosuhteissa. Mutta luotettavin tapa on luonnolliset testiterikoistelineet. Yksittäiset "vanhan koulun" työntekijät voivat jatkaa tämän tekemistä manuaalisesti. Menetelmä kuulostaa yksinkertaisesti uhkaav alta: "siiven täydellinen laskenta käyttämällä integro-differentiaaliyhtälöitä suhteessa tuntemattomaan kiertokulkuun." Menetelmän ydin on esittää ilmavirran kiertoa siiven ympärillä trigonometrisinä sarjoina ja etsiä näiden sarjojen kertoimet, jotka täyttävät reunaehdot. Tämä työ on erittäin työlästä ja antaa silti vain likimääräiset ominaisuudet lentokoneen siipiprofiilista.
Lentokoneen siipirakenne
Kauniisti piirretty ja yksityiskohtainen laskettu profiili on tehtävä todellisuudessa. Sen lisäksi, että siipi suorittaa päätehtävänsä - hissin luomisen, sen on suoritettava useita tehtäviä, jotka liittyvät polttoainesäiliöiden, erilaisten mekanismien, putkien, sähkövaljaiden, antureiden ja paljon muuhun sijoittamiseen, mikä tekee siitä erittäin monimutkaisen teknisen kohteen. Mutta hyvin yksinkertaisesti sanottuna, lentokoneen siipi koostuu joukosta ripoja, jotka muodostavat halutun siipiprofiilin, joka sijaitsee siiven poikki, ja sen varrella. Ylhäältä ja alha alta tämä rakenne on suljettu alumiinipaneelien vaipalla, jossa on stringer-setti. Ulkoreunoilla olevat rivat vastaavat täysin lentokoneen siiven profiilia. Siiven valmistuksen työvoimaintensiteetti saavuttaa 40 % koko lentokoneen valmistuksen kokonaistyövoimaintensiteetistä.
