Крыло собратной стреловидностью: аэродинамика

Крыло собратной стреловидностью: аэродинамика
    С-37 «Беркут»
    Х-29 Grumman
    Два набегающих вихревых потока при слиянии приводят к турбулентности и, как следствие, неприемлемую тряску

Чтобы ответить на вопрос, для чего нужна обратная стреловидность крыла, нужно пояснить, для чего по большому счету употребляется стреловидность.

Дело в том, что при перемещении на скоростях полета более чем 450 км/ч к простому сопротивлению воздуха, которое пропорционально квадрату скорости, начинает добавляться и волновое сопротивление. Не вдаваясь в дебри газовой динамики, поясним, что волновое сопротивление — итог затрат энергии на образование ударных волн при сверхзвуковом течении газа. Появляется вопрос, из-за чего волновое сопротивление появляется уже при 750 км/ч, в то время как скорость звука в воздухе у почвы — около 1220 км/ч?

Все легко — и на скоростях полета большое количество меньше скорости звука кое-какие потоки воздуха смогут обтекать планер со сверхзвуковыми скоростями.

Волновое сопротивление быстро возрастает при приближении скорости самолета к скорости звука, многократно превышая сопротивление, которое связано с образованием и трением вихрей. Собственного максимума коэффициент волнового сопротивления достигает при маленьких сверхзвуковых скоростях (так называемый волновой кризис), по окончании чего неспешно значительно уменьшается. Кроме скорости, волновое сопротивление зависит от формы тела.

Так вот, стреловидное крыло заметно сокращает как раз волновое сопротивление.

Но стреловидное крыло имеет один значительный недочёт. При относительно маленьких углах атаки на финишах стреловидного крыла появляется срыв потока (концевой эффект стреловидного крыла), что ведет к уменьшению продольной устойчивости. Предстоящее повышение угла атаки при маневрировании ведет к распространению срыва потока по всему крылу, утраты управляемости и сваливании самолета в штопор.

Проблему решали по-различному — включая установку на крыльях особых гребней, мешающих распространению срыва по крылу.

Крыло с обратной стреловидностью частично лишено этого недочёта. Во-первых, в крыле обратной стреловидности нет концевых срывов, и, следовательно, его подъемная сила выше. Во-вторых, срыв потока на громадных углах атаки у для того чтобы крыла появляется сперва в его корневой части, не нарушая работу элеронов, оставляя самолет управляемым.

Но не все так легко. При создании крыла обратной стреловидности появились непростые неприятности, связанные прежде всего с упругой хорошей дивергенцией (а попросту — со последующим разрушением и скручиванием крыла). Продуваемые в сверхзвуковых трубах крылья из алюминиевых а также металлических сплавов разрушались.

Попытки повышения жесткости крыла, имеющего классическую железную конструкцию, приводили к недопустимому возрастанию массы.

Только в 1980-х годах показались композитные материалы, разрешающие бороться со скручиванием посредством намерено ориентированной намотки углепластиковых волокон. Такая разработка была применена на двух экспериментальных самолетах X-29, созданных американской компанией Grumman Aircraft Corporation и проходивших опробования с 1984-го по 1992 год на базе «Эдвардс» в Калифорнии. Опробования продемонстрировали, что крыло обратной стреловидности снабжает: некое увеличение аэродинамического качества при маневрировании, в особенности на малых скоростях; громадную, если сравнивать с крылом прямой стреловидности, подъемную силу, а следовательно, и громадную относительную грузоподъемность; лучшую управляемость на малых дозвуковых скоростях (и, как следствие, улучшение взлетно-посадочных черт); меньшую скорость сваливания в штопор. По оценкам американских экспертов, замена на самолете типа

F16 простого крыла на крыло обратной стреловидности должна была привести к повышению угловой скорости разворота на 14%, а боевого радиуса действия — на 34%. Наряду с этим взлетно-посадочная расстояние уменьшалась на 35%. (Русские эксперты вычисляют эти цифры чрезмерно оптимистичными.) Но дальше опытов дело не пошло. Кроме того, компания Grumman проиграла все конкурсы на перспективный истребитель для ВВС Соеденненых Штатов.

Громадным энтузиастом крыла обратной стреловидности был главный конструктор ОКБ Сухого Михаил Симонов. Провал Grumman в тендерах не остановил конструктора — уж больно громадные преимущества сулило новое крыло при успеха. Тем более, стал известен главный недочёт X-29 — неприемлемая аэродинамическая тряска.

Появлялась она при встрече двух набегающих вихревых потоков: одного — с носка крыла, другого — с околофюзеляжных наплывов. Победить тряску рассчитывали при помощи отработанной на серийных Су-27 и МиГ-29 разработки отклоняемого носка передней кромки крыла, которая была на экспериментальном истребителе ОКБ Сухого С-37, более известного как «Беркут», но не было на X-29. Начавшиеся во второй половине 90-ых годов двадцатого века летные опробования С-37, длившиеся

пара лет, продемонстрировали, что совладать с тряской, к сожалению, ОКБ Сухого не удалось. Как стало известно «Популярной механике», перспективный российский истребитель пятого поколения в ОКБ рисуют по классической схеме.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№7, май 2003).

Сухой Су-47 Беркут. Крыло обратной стреловидности


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: