Talán a repülőgép fő egysége a szárny. Ez a szárny hozza létre a felhajtóerőt, amely a levegőben tartja a több tonnás repülőgépet, megakadályozva, hogy lezuhanjon. Nem véletlen, hogy a tervezőknek van egy olyan kifejezése, hogy akié a szárny, az irányítja a repülőgépet is. A repülőgépek aerodinamikai jellemzőinek javítására való törekvés arra kényszeríti a fejlesztőket, hogy folyamatosan javítsák a szárnyat annak alakján, súlyán és profilján.
Szárny a profilban
A repülőgép szárnyprofilja a szárny geometriai szakasza, amely párhuzamosan fut a repülőgép tengelyével. Vagy egyszerűbben - a szárny oldalnézete. A repülőgépipar fejlődésének hosszú évei során különböző laboratóriumok és intézetek folyamatosan fejlesztettek és teszteltek különféle konfigurációjú szárnyakat. Nőtt a sebesség, a repülőgépek tömege, változtak a feladatok – és mindehhez új szárnyprofilokra volt szükség.
Profiltípusok
Ma különböző szárnyprofilok léteznek,eltérő céllal. Ugyanannak a típusnak számos változata lehet, és különböző repülőgépeken használható. De általánosságban elmondható, hogy a meglévő fő profiltípusokat az alábbi kép szemlélteti.
- Szimmetrikus.
- Aszimmetrikus.
- Síkkonvex.
- Binkonvex.
- S-alakú.
- Laminált.
- Lencse alakú.
- Gyémánt alakú.
- Ék alakú.
Egyes repülőgépeken a szárny hossza mentén változó profilt használnak, de általában az alakja végig változatlan.
Geometria
Külsőleg a szárny profilja egy féregre vagy valami hasonlóra hasonlít. Összetett geometriai alakzat lévén, megvannak a maga sajátosságai.
Az ábra a repülőgép szárnyprofiljának fő geometriai jellemzőit mutatja. A (b) távolságot szárnyhúrnak nevezzük, és az elöl és hátul lévő szélső pontok közötti távolság. A relatív vastagságot a maximális profilvastagság (Cmax) húrjához viszonyított aránya határozza meg, és százalékban fejezzük ki. A maximális vastagság koordináta a lábujj és a maximális vastagság helye (Xc) és a húr (b) közötti távolság aránya, és százalékban is kifejezve. A középvonal egy feltételes görbe, amely egyenlő távolságra van a felső és az alsó szárnypanelektől, az elhajlási nyíl (fmax) pedig a középvonal húrjától mért maximális távolság. Egy másik mutatót - a relatív görbületet - úgy számítjuk ki, hogy (fmax) elosztjuk egy húrral (b). Hagyományosan ezeket az értékeket százalékban fejezik ki. A már említetteken kívül ott van a profilorr sugara, a legnagyobb homorúság koordinátái és még sok más. Minden profilnak saját kódja van, és általában a fő geometriai jellemzők jelen vannak ebben a kódban.
Például a B6358 profil profilvastagsága 6%, a homorú nyíl pozíciója 35%, a relatív görbülete pedig 8%. A jelölési rendszer sajnos nem egységes, és a különböző fejlesztők a maguk módján használják a titkosítást.
Aerodinamika
A szárnyszelvények első pillantásra díszes rajzai nem a magas művészet iránti szeretetből, hanem kizárólag pragmatikus célokra készültek - a szárnyprofilok magas aerodinamikai jellemzőinek biztosítása érdekében. Ezek a legfontosabb jellemzők közé tartozik az Su emelési tényező és a Cx légellenállási tényező minden egyes szárnyszelvénynél. Maguknak az együtthatóknak nincs állandó értéke, és függenek a támadási szögtől, a sebességtől és néhány egyéb jellemzőtől. A szélcsatornában végzett tesztelés után a repülőgép szárnyának minden profiljára fel lehet állítani egy úgynevezett polárist. Ez tükrözi a Cx és Su közötti kapcsolatot egy bizonyos támadási szögben. Különleges kézikönyvek készültek, amelyek részletes információkat tartalmaznak a szárny minden aerodinamikai profiljáról, és megfelelő grafikonokkal és diagramokkal illusztrálják. Ezek a könyvtárak szabadon hozzáférhetők.
Profil kiválasztása
Változatos repülőgépek, meghajtásuk típusaiberendezések és rendeltetésük körültekintő megközelítést igényel a repülőgép szárnyprofiljának kiválasztásakor. Új repülőgépek tervezése során általában több alternatívát is mérlegelnek. Minél nagyobb a szárny relatív vastagsága, annál nagyobb a légellenállás. De nagy hosszúságú vékony szárnyakkal nehéz megfelelő szerkezeti szilárdságot biztosítani.
Van egy külön kérdés a szuperszonikus gépekkel kapcsolatban, amelyek speciális megközelítést igényelnek. Teljesen természetes, hogy az An-2 repülőgép szárnyának profilja ("kukorica") eltér egy vadászgép és egy utasszállító repülőgép profiljától. A szimmetrikus és S-alakú szárnyprofilok kisebb emelést biztosítanak, de stabilabbak, a vékony, enyhe dőlésszögű szárny nagy sebességű sportkocsikhoz és vadászrepülőgépekhez alkalmas, a vastag, nagy dőlésszögű szárny pedig a nagy utasszállító repülőgépekben használható. a legmagasabb emelésű szárnynak nevezik. A szuperszonikus repülőgépek lencsés profilú szárnyakkal vannak felszerelve, míg a hiperszonikus repülőgépekhez rombusz- és ék alakú profilokat használnak. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a legjobb profil létrehozásával csak a szárnypanelek rossz felületkezelése vagy a repülőgép rossz kialakítása miatt veszítheti el minden előnyét.
Jellemző számítási módszer
A közelmúltban egy bizonyos profilú szárny jellemzőinek számításait számítógépekkel végzik, amelyek képesek a szárny viselkedésének többtényezős modellezésére különböző körülmények között. De a legmegbízhatóbb módszer a természetes tesztekspeciális állványok. Az egyes „régi iskola” alkalmazottak ezt továbbra is manuálisan tehetik meg. A módszer egyszerűen fenyegetően hangzik: "a szárny teljes kiszámítása integro-differenciálegyenletekkel az ismeretlen keringés vonatkozásában." A módszer lényege, hogy a szárny körüli légáramlás keringését trigonometrikus sorozatok formájában ábrázoljuk, és ezeknek a sorozatoknak a peremfeltételeket kielégítő együtthatóit keressük. Ez a munka nagyon fáradságos, és még mindig csak hozzávetőleges jellemzőket ad a repülőgép szárnyprofiljáról.
Repülőgép szárnyszerkezete
Gyönyörűen megrajzolt és részletesen kiszámított profilt kell készíteni a valóságban. A szárnynak amellett, hogy ellátja fő funkcióját - felvonó létrehozását, számos feladatot kell ellátnia az üzemanyagtartályok, különféle mechanizmusok, csővezetékek, elektromos kábelkötegek, érzékelők és sok más elhelyezésével kapcsolatban, ami rendkívül összetett műszaki objektummá teszi. De nagyon leegyszerűsítve, a repülőgép szárnya egy sor bordából áll, amelyek biztosítják a kívánt szárnyprofil kialakítását a szárnyon keresztül, és a szárnyak mentén elhelyezkedő szárnyakból. Felülről és alulról ezt a szerkezetet egy alumínium panelek burkolata zárja le, és egy feszítőkészlet. A külső körvonalak mentén lévő bordák teljes mértékben megfelelnek a repülőgép szárnyának profiljának. A szárny gyártásának munkaintenzitása eléri a teljes repülőgép gyártásának teljes munkaintenzitásának 40%-át.
