Механизация крыла самолета: описание, принцип работы и устройство

Те люди, которые летали на самолетах и обращали внимание на крыло железной птицы, в то время как она садится или взлетает, наверняка замечали, что эта часть начинает меняться, появляются новые элементы, а само крыло становится шире. Этот процесс и называют механизацией крыла.

Общая информация

Люди всегда хотели быстрее ездить, быстрее летать и т. д. И, в общем-то, с самолетом это вполне получилось. В воздухе, когда аппарат уже летит, он развивает огромную скорость. Однако тут следует уточнить, что высокий показатель скорости приемлем лишь во время непосредственного полета. Во время взлета или посадки все совсем наоборот. Для того чтобы успешно поднять конструкцию в небо или же, наоборот, посадить ее, большая скорость не нужна. Причин этому несколько, но основная кроется в том, что для разгона понадобится огромная взлетная полоса.

Вторая основная причина - это предел прочности шасси самолета, который будет пройден, если взлетать таким образом. То есть в итоге получается так, что для скоростных полетов нужен один тип крыла, а для посадки и взлета - совсем другой. Что же делать в такой ситуации? Как создать у одного и того же самолета две принципиально разных по своей конструкции пары крыльев? Ответ - никак. Именно такое противоречие и подтолкнуло людей к новому изобретению, которое назвали механизацией крыла.

Угол атаки

Чтобы доступно объяснить, что такое механизация, необходимо изучить еще один небольшой аспект, который называется углом атаки. Эта характеристика имеет самую непосредственную связь со скоростью, которую самолет способен развить. Здесь важно понимать, что в полете практически любое крыло находится под углом по отношению к набегающему на него потоку. Вот этот показатель и зовется углом атаки.

Допустим, чтобы лететь с малой скоростью и при этом сохранить подъемную силу, чтобы не упасть, придется увеличить этот угол, то есть задрать нос самолета вверх, как это делается на взлете. Однако тут важно уточнить, что есть критическая отметка, после пересечения которой поток не сможет удерживаться на поверхности конструкции и сорвется с нее. Такое в пилотировании называют отрывом пограничного слоя.

Этим слоем называют поток воздуха, который непосредственно соприкасается с крылом самолета и создает при этом аэродинамические силы. С учетом всего этого формируется требование - наличие большой подъемной мощности на малой скорости и поддержание требуемого угла атаки, чтобы лететь на высокой скорости. Именно эти два качества и совмещает в себе механизация крыла самолета.

Улучшение характеристик

Для того чтобы улучшить взлетно-посадочные характеристики, а также обеспечить безопасность экипажа и пассажиров, необходимо по максимуму уменьшить скорость взлета и посадки. Именно наличие этих двух факторов привело к тому, что проектировщики профиля крыла стали прибегать к созданию большого числа различных устройств, которые располагаются непосредственно на крыле самолета. Набор этих специальных управляемых устройств и стали называть механизацией крыла в авиастроении.

Предназначение механизации

Применяя такие крылья, удалось достичь сильного увеличения значения подъемной силы аппарата. Значительное увеличение этого показателя привело к тому, что сильно уменьшился пробег самолета при посадке по полосе, а также уменьшилась скорость, с которой он приземляется или взлетает. Назначение механизации крыла также в том, что она улучшила устойчивость и повысила управляемость такой большой авиамашины, как самолет. Это особенно стало заметно, когда летательный аппарат набирает высокий угол атаки. К тому же стоит сказать, что существенное снижение скорости посадки и взлета не только увеличило безопасность выполнения этих операций, но и позволило сократить затраты на строительство взлетных полос, так как появилась возможность их сокращения по длине.

Суть механизации

Итак, если говорить в общем, то механизация крыла привела к тому, что были значительно улучшены взлетно-посадочные параметры самолета. Такой результат был достигнут за счет сильного увеличения максимального коэффициента подъемной силы.

Суть этого процесса заключена в том, что добавляются специальные устройства, которые усиливают кривизну профиля крыла аппарата. В некоторых случаях получается и так, что увеличивается не только кривизна, но и непосредственная площадь этого элемента самолета. Из-за изменения этих показателей полностью меняется и картина обтекаемости. Эти факторы и являются определяющими в увеличении коэффициента подъемной силы.

Важно отметить, что конструкция механизации крыла выполняется таким образом, чтобы в полете все эти детали были управляемыми. Нюанс кроется в том, что на малом углу атаки, то есть при полете уже в воздухе на большой скорости, они фактически не используются. Весь их потенциал раскрывается именно при посадке или взлете. В настоящее время различают несколько видов механизации.

Щиток

Щиток - это одна из самых распространенных и самых простых деталей механизированного крыла, которая довольно эффективно справляется с задачей повышения коэффициента подъемной силы. В схеме механизации крыла этот элемент представляет собой отклоняющуюся поверхность. При убранном положении этот элемент почти вплотную примыкает к нижней и задней части крыла самолета. При отклонении этой детали максимальная подъемная сила аппарата увеличивается, потому что меняется эффективный угол атаки, а также вогнутость или кривизна профиля.

Для того чтобы увеличить эффективность этого элемента, его конструктивно исполняют так, чтобы он при своем отклонении смещался назад и одновременно с этим к задней кромке. Именно такой способ даст наибольшую эффективность отсоса пограничного слоя с верхней поверхности крыла. Кроме этого, увеличивается эффективная протяженность зоны повышенного давления под крылом самолета.

Конструкция и назначение механизации крыла самолета с предкрылками

Здесь важно отметить сразу, что фиксированный предкрылок монтируется только на те модели самолета, которые не являются скоростными. Это объясняется тем, что такой тип конструкции значительно увеличивает лобовое сопротивление, а это резко снижает возможность летательного аппарата развить высокую скорость.

Однако суть данного элемента в том, что он обладает такой частью, как отклоняемый носок. Его используют на тех типах крыльев, которые характеризуются тонким профилем, а также острой передней кромкой. Основное предназначение этого носка в том, чтобы не дать сорваться потоку при большом угле атаки. Так как угол может постоянно изменяться в течение полета, то и носок создается полностью управляемым и регулируемым, чтобы в любой ситуации можно было подобрать такое положение, которое удержит поток на поверхности крыла. При этом также может увеличиваться аэродинамическое качество.

Закрылки

Схема механизации крыла с закрылками - одна из самых старых, так как эти элементы были одними из первых, которые стали использоваться. Расположение этого элемента всегда одно и то же, находятся они на задней части крыла. Движение, которое они выполняют, также всегда одинаковое, они всегда опускаются строго вниз. Также они могут немного выдвигаться назад. Наличие этого простого элемента на практике оказалось очень эффективным. Он помогает самолету не только при взлете или посадке, но и при выполнении любых других маневров при пилотировании.

Тип этого элемента может несколько изменяться в зависимости от вида самолета, на котором он используется. Механизация крыла ТУ-154, который считается одним из самых распространенных типов самолета, также имеет это простое устройство. Некоторые самолеты характеризуются тем, что их закрылки поделены на несколько самостоятельных частей, а у некоторых это один сплошной закрылок.

Элероны и интерцепторы

Кроме тех элементов, что уже были описаны, есть еще те, которые можно отнести к второстепенным. Система механизации крыла включает в себя такие второстепенные детали, как элероны. Работа этих деталей осуществляется дифференциально. Чаще всего используется конструкция такая, что на одном крыле элероны направлены вверх, а на втором они направлены вниз. Кроме них есть еще и такие элементы, как флапероны. По своим характеристикам они схожи с закрылками, отклоняться эти детали могут не только в разные стороны, но и в одну и ту же.

Дополнительными элементами являются также интерцепторы. Эта деталь является плоской и располагается на поверхности крыла. Отклонение, или скорее подъем, интерцептора осуществляется прямо в поток. Из-за этого происходит увеличение торможения потока, в силу этого увеличивается давление на верхней поверхности. Это приводит к тому, что уменьшается подъемная сила именно данного крыла. Эти элементы крыла иногда еще называют органами для управления подъемной силой самолета.

Стоит сказать о том, что это довольно краткая характеристика всех элементов конструкции механизации крыла самолета. В действительности там используется намного больше разнообразных мелких деталей, элементов, которые позволяют пилотам полностью контролировать процесс посадки, взлета, самого полета и т. д.