Крыло

Редактирует Prol64!

Крыло́ — несущая поверхность летательного аппарата (ЛА) тяжелее воздуха, предназначенная для создания подъёмной силы при его поступательном движении в газовой среде (атмосфере). В военной истории и проектировании морской авиации эволюция геометрии и внутренней структуры крыла являлась определяющим фактором роста скорости, грузоподъёмности и боевой эффективности ЛА.

Конструкция и силовая схема

Исторически конструкция крыла прошла путь от деревянных рам, обтянутых полотном, до цельнометаллических и композитных многолонжеронных структур. Силовой каркас современного крыла включает:

• Лонжероны — продольные балки, воспринимающие основные изгибающие моменты.
• Нервюры — поперечные элементы, задающие аэродинамический профиль крыла.
• Стрингеры — продольные подкрепляющие элементы обшивки.
• Обшивка — внешняя оболочка (в современной авиации изготавливается из высокопрочных алюминиевых, титановых сплавов и углепластиков). Начиная с межвоенного периода, обшивка делается работающей (воспринимающей часть крутящих и изгибающих нагрузок). Внутренние полости металлического крыла часто герметизируют, превращая их в крыльевые топливные баки (кессоны).

Механизация крыла палубных ЛА

Ограниченная длина взлётно-посадочной палубы авианосцев требовала от конструкторов создания крыла, способного обеспечивать высокую подъёмную силу на малых скоростях. Для этого крыло оснащается развитой механизацией:

• Закрылки и предкрылки — отклоняемые или выдвижные поверхности. Их выпуск увеличивает кривизну и площадь профиля, что резко повышает подъёмную силу при взлёте с катапульты и заходе на посадку с зацеплением за аэрофинишёр.
• Элероны — подвижные элементы на задней кромке концевых частей крыла, предназначенные для управления ЛА по углу крена.
• Интерцепторы (спойлеры) — щитки на верхней поверхности, гасящие подъёмную силу при касании палубы для сокращения пробега.

Для экономии места в подпалубных ангарах авианосцев со второй половины 1930-х годов массово применяется складывающееся крыло. Шарнирные соединения позволяют складывать консоли вверх или назад вдоль фюзеляжа после окончания полёта.

Эволюция формы крыла в военной истории

Бипланы против монопланов (1910—1930-е гг.)

В Первую мировую войну доминировала бипланная схема (два крыла одно над другим). Она обеспечивала большую площадь несущей поверхности и жёсткость при малом весе, но создавала высокое лобовое сопротивление. В 1930-е годы, с ростом мощности двигателей и развитием металлургии, произошёл окончательный переход к свободнонесущему моноплану (одно крыло), что позволило значительно увеличить скорость истребителей и бомбардировщиков.

Крыло для сверхзвуковых скоростей (вторая половина XX века)

Выход боевой авиации на сверхзвуковые скорости потребовал отказа от классического прямого крыла из-за возникновения волнового кризиса. Появились новые типы геометрии:

• Стреловидное крыло — стреловидность смещает момент возникновения волнового сопротивления в сторону больших скоростей.
• Треугольное крыло — обладает высокой жёсткостью и большим внутренним объёмом для топлива, эффективно на сверхзвуке.
• Крыло изменяемой стреловидности — компромиссное решение, при котором консоли разворачивались перпендикулярно на взлёте (для максимальной подъёмной силы) и складывались назад на сверхзвуковом режиме полёта.

Применение в беспилотных системах

Современные палубные БПЛА используют новые концепции проектирования несущих поверхностей. Интегральные схемы типа «летающее крыло» (где фюзеляж полностью слит с крылом) обеспечивают минимальную радиолокационную заметность (технология «стелс») и высокую аэродинамическую эффективность. Управление формой крыла в автономном полёте осуществляется высокоскоростными компьютерами, которые корректируют аэродинамический профиль под меняющиеся условия воздушного потока без участия оператора.

См. также

• Аэродинамика
• Подъёмная сила
• Полёт
• Авиация

Литература

• Житомирский Г. И. Конструкция самолётов. — М.: Машиностроение, 1991. — 400 с.
• Чернов А. А. История развития конструкций палубных самолётов. — СПб.: Судостроение, 2012.
• Полмар Н. Авианосцы: В 2 т. / Пер. с англ. А. Г. Больных. — М.: АСТ, 2001.