Механізація крила літака: опис, принцип роботи і пристрій

Ті люди, які літали на літаках і звертали увагу на крило залізної птиці, в той час як вона сідає або злітає, напевно помічали, що ця частина починає змінюватися, з'являються нові елементи, а саме крило стає ширше. Цей процес і називають механізацією крила.

Загальна інформація

Люди завжди хотіли швидше їздити, літати швидше і т. д. І, загалом-то, з літаком це цілком вийшло. У повітрі, коли апарат вже летить, він розвиває величезну швидкість. Однак тут слід уточнити, що високий показник швидкості прийнятний лише під час безпосереднього польоту. У час зльоту або посадки все зовсім навпаки. Для того щоб успішно підняти конструкцію в небо або ж, навпаки, посадити її, велика швидкість не потрібна. Причин цього кілька, але основна полягає в тому, що для розгону знадобиться величезна злітна смуга.


Друга основна причина - це межа міцності шасі літака, який буде пройдено, якщо злітати таким чином. Тобто в підсумку виходить так, що для швидкісних польотів потрібен один тип крила, а для посадки і зльоту - зовсім інший. Що ж робити в такій ситуації? Як створити у одного і того ж літака два принципово різних по своїй конструкції пари крил? Відповідь - ніяк. Саме таке протиріччя і підштовхнуло людей до нового винаходу, яке назвали механізацією крила.

Кут атаки

Щоб доступно пояснити, що таке механізація, необхідно вивчити ще один невеликий аспект, який називається кутом атаки. Ця характеристика має безпосередню зв'язок із швидкістю, яку літак здатний розвинути. Тут важливо розуміти, що в польоті практично будь крило знаходиться під кутом по відношенню до набігаючого на нього потоку. Ось цей показник зветься кутом атаки.


Припустимо, щоб летіти з малою швидкістю і при цьому зберегти підйомну силу, щоб не впасти, доведеться збільшити цей кут, тобто задерти ніс літака вгору, як це робиться на зльоті. Однак тут важливо уточнити, що є критична позначка, після перетину якої потік не зможе утримуватися на поверхні конструкції і зірветься з неї. Таке в пілотуванні називають відривом прикордонного шару. Цим шаром називають потік повітря, який безпосередньо стикається з крилом літака і створює при цьому аеродинамічні сили. З урахуванням всього цього формується вимога - наявність великої підйомної потужності на малій швидкості і підтримання необхідного кута атаки, щоб летіти на високій швидкості. Саме ці дві якості і поєднує в собі механізація крила літака.

Поліпшення характеристик

Для того щоб поліпшити злітно-посадочні характеристики, а також забезпечити безпеку екіпажу і пасажирів, необхідно максимально зменшити швидкість зльоту і посадки. Саме наявність цих двох факторів призвело до того, що проектувальники профілю крила стали вдаватися до створення великої кількості різних пристроїв, які розташовуються безпосередньо на крилі літака. Набір цих спеціальних керованих пристроїв і стали називати механізацією крила в авіабудуванні.

Призначення механізації

Застосовуючи такі крила, вдалося досягти сильного збільшення значення підйомної сили апарату. Значне збільшення цього показника призвело до того, що сильно зменшився пробіг літака при посадці по смузі, а також швидкість, з якою він приземляється або злітає. Призначення механізації крила також у тому, що вона поліпшила стійкість і підвищила керованість такий великий авіамашини, як літак. Це особливо стало помітно, коли літальний апарат набирає високий кут атаки. До того ж варто сказати, що істотне зниження швидкості посадки і зльоту не тільки збільшило безпеку виконання цих операцій, але і дозволило скоротити витрати на будівництво злітних смуг, так як з'явилася можливість їх скорочення за довжиною.

Суть механізації

Отже, якщо говорити в загальному, то механізація крила призвела до того, що були значно покращені злітно-посадкові параметри літака. Такий результат був досягнутий за рахунок сильного збільшення максимального коефіцієнта підйомної сили. Суть цього процесу полягає в тому, що додаються спеціальні пристрої, які посилюють кривизну профілю крила апарату. В деяких випадках виходить і так, що збільшується не тільки кривизна, але й безпосередня площа цього елемента літака. З-за зміни цих показників повністю змінюється і картина обтічності. Ці фактори і є визначальними у збільшенні коефіцієнта підйомної сили. Важливо відзначити, що конструкція механізації крила виконується таким чином, щоб у польоті всі ці деталі були керованими. Нюанс полягає в тому, що на малому куті атаки, тобто при польоті вже в повітрі на великій швидкості, вони фактично не використовуються. Весь їх потенціал розкривається саме під час посадки або зльоту. В нині розрізняють декілька видів механізації.

Щиток

Щиток - це одна з найпоширеніших та найпростіших деталей механізованого крила, яка досить ефективно справляється із завданням підвищення коефіцієнта підйомної сили. У схемою механізації крила цей елемент являє собою отклоняющуюся поверхню. При прибраному положенні цей елемент майже впритул примикає до нижньої і задньої частини крила літака. При відхиленні цієї деталі максимальна підйомна сила апарату збільшується, тому що змінюється ефективний кут атаки, а також увігнутість або кривизна профілю.
Для того щоб збільшити ефективність цього елемента, його конструктивно виконують так, щоб він при своєму відхилення зміщувався назад і одночасно з цим до задньої крайки. Саме такий спосіб дасть найбільшу ефективність відсмоктування прикордонного шару з верхньої поверхні крила. Крім цього, збільшується ефективна довжина зони підвищеного тиску під крилом літака.

Конструкція і призначення механізації крила літака з передкрилками

Тут важливо відзначити відразу, що фіксований предкрилок монтується тільки на ті моделі літака, які не є швидкісними. Це пояснюється тим, що такий тип конструкції значно збільшує лобове опір, а це різко знижує можливість літального апарату розвинути високу швидкість. Однак суть даного елемента в тому, що він володіє такою частиною, як отклоняемый носок. Його використовують на тих типах крил, які характеризуються тонким профілем, а також гострою передньою кромкою. Основне призначення цього носка в тому, щоб не дати зірватися потоку при великому куті атаки. Так як кут може постійно змінюватися протягом польоту, то і носок створюється повністю керованими і регульованими, щоб у будь-якій ситуації можна було підібрати таке положення, яке утримає потік на поверхні крила. При цьому також може збільшуватися аеродинамічний якість.

Закрилки

Схема механізації крила з закрилками - одна з найстаріших, так як ці елементи були одними з перших, які стали використовуватися. Розташування цього елемента завжди одне і те ж, знаходяться вони на задній частині крила. Рух, яке вони виконують, також завжди однакове, вони завжди опускаються строго вниз. Також вони можуть висуватися трохи назад. Наявність цього простого елемента на практиці виявилося дуже ефективним. Він допомагає літаку не тільки при зльоті або посадці, але і при виконанні будь-яких інших маневрів при пілотуванні. Тип цього елемента може дещо змінюватися в залежності від виду літака, на якому він використовується. Механізація крила ТУ-154 який вважається одним з найбільш поширених типів літака, також має це простий пристрій. Деякі літаки характеризуються тим, що їх закрилки поділені на кілька самостійних частин, а у деяких це один суцільний закрилок.

Елерони і інтерцептори

Крім тих елементів, що вже були описані, є ще ті, які можна віднести до другорядних. Система механізації крила включає в себе такі другорядні деталі, як елерони. Робота цих деталей здійснюється диференціально. Найчастіше використовується конструкція така, що на одному крилі елерони спрямовані вгору, а на другому вони спрямовані вниз. Крім них є ще й такі елементи, як флапероны. За своїми характеристиками вони схожі з закрилками, відхилятися ці деталі можуть не тільки у різні сторони, але й в одну і ту ж. Додатковими елементами є також інтерцептори. Ця деталь є плоскою і розташовується на поверхні крила. Відхилення, або швидше підйом, інтерцептора здійснюється прямо в потік. З-за цього відбувається збільшення гальмування потоку, в силу цього збільшується тиск на верхній поверхні. Це призводить до того, що зменшується підйомна сила саме даного крила. Ці елементи крила іноді ще називають органами керування піднімальною силою літака. Варто сказати про те, що це досить коротка характеристика всіх елементів конструкції механізації крила літака. Насправді там використовується набагато більше різноманітних дрібних деталей, елементів, які дозволяють пілотам повністю контролювати процес посадки, зльоту, польоту і т. д.