Принцип действия

МЕХАНИЗАЦИЯ НОСОВОЙ ЧАСТИ КРЫЛА

Лекция 22

Предкрылки. Предкрылок представляет собой небольшое крылышко, расположенное в носовой части крыла и вписанное в нерабочем положении в его обводы (рис. 7.20).

Рис. 7.20. Схема предкрылка

При отклонении предкрылка между ним и крылом образуется профилированная щель. Воздух, проходящий через эту щель, сдувает пограничный слой с верхней поверхности крыла, затягивая срыв потока на большие углы атаки,
при этом увеличиваются критический угол атаки aкр и максимальное значение коэф­фициента подъемной силы . Кривая для крыла с предкрылком показана на рис. 7.21. Хорда предкрылка обычно составляет b_пр= (0,12...0,15)b, а угол отклонения – d_пр = 35...45°.

Рис. 7.21. График кривой для крыла с предкрылком:
1 – предкрылок не отклонен; 2 – предкрылок отклонен

Несмотря на то, что предкрылки имеют малую массу и дают большой прирост они все же не получили распространения в качестве единственного средства посадочной механизации крыла. Объясняется это тем, что получается на очень больших углах атаки, для обеспечения которых на посадке самолет должен был бы иметь очень высокое шасси. Большая же высота шасси затрудняет его уборку и приводит к увеличению массы.

Более широкое распространение предкрылки получили как средство, улучшающее поперечную устойчивость и управляемость самолета, а у самолета со стреловидным крылом – и продольную устойчивость при полете на больших углах атаки. В этом случае предкрылки устанавливаются на концах крыльев против элеронов. Отклонение таких концевых предкрылков на больших углах атаки затягивает срыв потока с концевых частей крыла, что обеспечивает эффективность элеронов и улучшает поперечную управляемость. При отсутствии предкрылка при полете на больших, близких к критическому, углах атаки отклонение элерона вниз привело бы к срыву потока на части крыла, где расположен элерон, и вместо требуемого увеличения подъемной силы получилось бы ее падение.

Как средство, уменьшающее посадочную скорость, предкрылки применяются в комбинации с теми типами механизации хвостовой части крыла, которые при отклонении уменьшают критический угол атаки. Чаще всего встречаются комбинация предкрылка с закрылком. При такой комбинации критический угол атаки получается обычно не меньше, а даже несколько больше критического угла немеханизированного крыла, но он оказывается приемлемым с точки зрения высоты шасси. При такой механизации обеспечивается получение более высоких значений .

Различают автоматические и управляемые предкрылки.

Автоматические предкрылки применяются как средство, улучшающее устойчивость и управляемость самолета при полете на больших углах атаки. Они располагаются на концевых участках крыла против элеронов. Отклонение такого предкрылка происходит автоматически на больших углах атаки под действием аэродинамических сил.

Рис. 7.22. Аэродинамические силы, действующие на предкрылок при различных углах атаки

Механизм навески автоматического предкрылка должен обеспечить его выдвижение, начиная с определенного угла атаки. Для этого мгновенный центр вращения механизма должен располагаться так, чтобы результирующая аэродинамических сил предкрылка начиная с этого угла атаки (угол a4 на рис. 7.22) создавала относительно мгновенного центра момент, вызывающий отклонение предкрылка.

Управляемые предкрылки выдвигаются при помощи специальных механизмов управления одновременно с отклонением закрылков.

Носовые щитки (щитки Крюгера). Носовой щиток (рис. 7.23) располагается в корневых сечениях крыла. В неотклоненном положении он образует нижнюю поверхность крыла у носка.

Рис. 7.23. Схема носового щитка

Отклонение носового щитка приводит к увеличению кривизны профиля и площади крыла в сечениях, занятых носовым щитком, благодаря чему происходит увеличение . Кривая для крыла с носовым щитком показана на рис. 7.24. Хорда носового щитка обычно составляет величину bн.щ.= (0,15...0,2)b. Носовой щиток нашел применение на стреловидных крыльях. Применяется он обычно в комбинации с предкрылком: в корневых сечениях крыла устанавливается носовой щиток, на остальной части крыла – предкрылок. Объясняется это тем, что предкрылок обеспечивает более высокое значение aкр, чем носовой щиток. Поэтому у стреловидного крыла, у которого aкр концевых сечений меньше aкр корневых сечений, постановка в концевых сечениях предкрылка, а в корневых носового щитка обеспечивает примерно одинаковые значения aкр по всему размаху.

Рис. 7.24. График кривой для крыла с носовым щитком:
1 – щиток не отклонен; 2 – щиток отклонен

Отклоняемый носок. Отклоняемый носок представляет собой подвижную переднюю часть крыла (рис. 7.25) и применяется на крыльях малой относительной толщины, имеющих острую кромку. Острый носок приводит к раннему срыву потока.

Рис. 7.25. Схема отклоняемого носка

Наибольший эффект отклоняемый носок дает тогда, когда при увеличении угла атаки крыла он остается установленным примерно по потоку. Следовательно, угол отклонения носка должен быть связан с углом атаки крыла зависимостью dн » – a. Отклонение носка увеличивает эффективную кривизну профиля и затягивает срыв потока на большие углы атаки, что ведет к увеличению . Кривая для крыла с отклоняемым носком показана на рис. 7.26. Следовательно, отклонение носка, как и отклонение предкрылка, приводит к росту вследствие увеличения aкр. Отличие между ними состоит в том, что действие отклоненного предкрылка проявляется лишь на больших углах атаки, в то время как действие отклоненного носка проявляется на всех углах атаки, при этом в зависимости от того, как влияет изменение кривизны на величину коэффициента подъемной силы, кривая 2 смещается либо вправо, либо влево от кривой 1. Наиболее эффективен отклоняемый носок, расположенный на концах крыла и занимающий не менее половины его размаха, хорда которого составляет 10...15 % хорды крыла.

Рис. 7.26. График кривой для крыла
с отклоняемым носком: 1 – носок не отклонен; 2 – носок отклонен

Отклоняемый носок, увеличивающий aкр, применяется обычно в комбинации с закрылком, уменьшающим aкр. Такая комбинация позволяет получить достаточно высокие значения при приемлемых значениях посадочного угла атаки.

Конструкция механизации носовой части крыла

Предкрылок. Поперечное сечение предкрылка показано на рис. 7.27. Продольный набор его состоит из одного или двух лонжеронов швеллерного или Z-образного сечений. Поперечный набор состоит из серии штампованных из листа нервюр. К каркасу крепятся наружный и внутренний листы обшивки.
У небольших по размерам предкрылков продольного набора может и не быть.

Рис. 7.27. Поперечное сечение предкрылка

Управляемый предкрылок состоит, как правило, из нескольких секций. Каждая секция навешивается на узлах, расположенных в двух сечениях. Узел навески может быть выполнен или в виде монорельса, закрепленного на предкрылке и перемещающегося по направляющим роликам, установленным на крыле (рис. 7.28), или в виде кулисного механизма (рис. 7.29).

Рис. 7.28. Схема навески предкрылка на монорельсах

Рис. 7.29. Навеска предкрылка на кулисном механизме

Механизмы навески автоматических предкрылков выполняются по схемам, обеспечивающим возможно меньшее трение.

Рис. 7.30. Схема навески предкрылка на четырехзвенном механизме

На рис. 7.30 показан четырехзвенный механизм навески предкрылка. Конструктивно такой механизм прост, размещение его даже внутри тонкого крыла не вызывает затруднений. Навеска осуществляется в двух сечениях.

Широкое распространение получила навеска автоматических предкрылков на качалках (рис. 7.31) . При такой схеме навески предкрылок одновременно с выдвижением вперед смещается несколько и вдоль размаха крыла.

Рис. 7.31. Схема навески предкрылка на качалках

С силовой точки зрения предкрылок представляет собой балку на двух опорах, нагруженную, распределенными силами. Проектировочный расчет предкрылка аналогичен расчету других средств механизации.

Носовые щитки. Принципиальная конструктивная схема носового щитка аналогична схеме простого щитка. Большой по размаху носовой щиток состоит из нескольких секций. Секция щитка может навешиваться на шомполе. Тогда конструкция его состоит из лонжерона и диафрагм, закрытых с нижней стороны обшивкой. Управление осуществляется двумя приводами, узлы крепления которых устанавливаются на лонжероне щитка. Навеска носового щитка может осуществляться и на двух кронштейнах вильчатого типа, в сечении которых устанавливаются и приводы управления. У такого щитка каркас закрывается обшивкой с обеих сторон. Проектировочный расчет носового щитка проводится так же как и проектировочный расчет простого щитка.

Отклоняемые носки. Поперечное сечение отклоняемого носка показано на рис. 7.32.

Рис. 7.32. Поперечное сечение отклоняемого носка

Продольный набор отклоняемого носка состоит из лонжерона и нескольких стрингеров, поперечный набор из штампованных из листа нервюр. Каркас закрывается обшивкой. Отклоняемый носок состоит из нескольких секций. Навеска каждой секции может осуществляться либо на шомполе, либо на двух узлах вильчатого типа. Отклонение носка осуществляется двумя приводами. Если носок навешен на двух узлах, то приводы целесообразно разместить в сечении этих узлов, так как в этом случае усилие от них будет передаваться на кронштейн крыла
и не будет нагружать сам носок. В проектировочном расчете принимают, что изгибающий момент и перерезывающая сила воспринимаются лонжероном, поэтому его ось является
и осью жесткости, относительно которой и подсчитывается крутящий момент. Крутящий момент воспринимается замкнутым контуром, образованным обшивкой и стенкой лонжерона.

Вопросы:

1. Принцип действия носовой части крыла.

2. Схема отклоняемого носка

3. Аэродинамические силы, действующие на предкрылок при различных углах атаки

4. Схема навески предкрылка на монорельсах

5. Навеска предкрылка на кулисном механизме