Особенности самолетов с двумя крыльями



Дата30.07.2018
өлшемі190.22 Kb.
#38341

Особенности самолетов с двумя крыльями.
Секреты бипланов.

Бипланы нравятся всем. С ними вы переноситесь в эпоху, когда полеты были настоящим приключением, полным приятного ощущения ветра с запахом топлива и пением расчалок. Запустите мотор вашего биплана, добавьте оборотов, модель рвется в полет — и где-то на уровне подсознания вы почувствуете, будто вернулись в 1917 год и летите высоко над каналами на самолете со звездообразным двигателем, с двумя пулеметами наготове, сидя на хвосте у Красного Барона!



Если не акцентировать внимание на замечания о некоторых аэродинамических недостатках бипланов, можно сказать, что на протяжении нескольких десятилетий в начале прошлого столетия они оставались основным видом самолетов. Их популярность, в том числе как боевых истребителей, не угасала до 1930-х годов. Бипланы можно было сделать легче, прочнее, более маневренными и, как считали многие, более безопасными, чем монопланы.

К тому же старые двигатели были не так надежны и не были слишком мощными для своего веса. Частые вынужденные посадки убеждали первых авиаторов в том, что будет благоразумнее пожертвовать максимальной скоростью моноплана ради увеличения площади крыла и обеспечения прочной, но легкой конструкции, какова есть у бипланов.


Птицы - основоположники авиации.

На заре полетов на аппаратах тяжелее воздуха конструкторы самолетов могли учиться только у единственных на то время своих конкурентов, которые занимались этим делом уже долгое время — птиц. Форма и профили крыльев первых авиеток заимствованы у пернатых. Медленно и тяжело передвигающиеся первые самолеты отрывались от земли на несколько футов, но желание летать уже было огромно.

Уникальные по строению крылья птиц обладают характеристиками, которые уже более ста лет пытаются получить конструкторы самолетов, и постепенно им это удается. Одну очень важную особенность — изгибание крыла для управления креном - позаимствовали у птиц братья Райт, и это сыграло главную роль в их успехе. Оказалось, что элероны — грубые механизмы, которые не захотела бы иметь ни одна птица, - для самолета просто необходимы и делают его управление простым. Сто лет спустя авиация завершает виток, и вот уже создание адаптивного крыла, способного менять кривизну профиля, становится предметом тщательного изучения ведущих фирм при создании истребителей нового поколения.

Опытные образцы уже летали, например F-111 с адаптивным крылом. На тот момент у птиц уже позаимствовали переменную кривизну крыла, то есть - геометрическую крутку, а также сложные щели в крыле для регулирования циркуляции воздушного потока в пограничном слое — аналог щелевого крыла, также позаимствовали переменную стреловидность и облегчающую взлет переменную центровку.

Но задача номер один на момент первых шагов в небо для проницательных пионеров авиации было — получить только самое главное от крыла - создание подъемной силы при более-менее жесткой конструкции. Тонкость крыльев создавала большую проблему. Очень сложно было обеспечить жесткость и прочность конструкции. Размещение в ограниченной полости внутри крыла силовых элементов с целью получения самонесущей конструкции было бы чревато саморазрушением из-за избыточного собственного веса — слишком уж малы строительные высоты.

По этой причине первые конструкторы остановились на простом и гениальном решении - расчалочной конструкции, которая обладала значительной прочностью и малым весом. Так возникла бипланная схема. У бипланов расчалочной конструкции был обычный вид. Горизонтально расположенные верхнее и нижнее крылья образовывали легкую, жесткую и прочную коробчатую конструкцию, напоминающую решетку моста.

Но некоторые смелые экспериментаторы все же отказывались идти в общем строю и упрямо гнались за высокой скоростной эффективностью, что и привело к появлению монопланов. Конструкторы понимали, что монопланы совершеннее в плане аэродинамики, но построить одновременно жесткую и легкую конструкцию моноплана без расчалок было крайне сложно.

По мере развития авиации авиаторы стали стремиться к высоким скоростям, а профили оставались тонкими и изогнутыми, как у птиц. Они оказались узким местом и стали создавать проблемы связанные с прочностью конструкции и с аэродинамикой при увеличении скоростей полета.

Вскоре немецкие конструкторы придумали делать толстые профиля, не характерные для птиц и ставшие настоящим прорывом. Авиаконструкторы перестали копировать решения у природы, а создали принципиально новое. Толстые профиля оказались эффективны на практике при увеличении скоростей полета. Несмотря на незначительное увеличение аэродинамического сопротивления и более ранее сваливание, новый профиль крыла привлекал тем, что обеспечивал более высокую подъемную силу, а, кроме того, давал еще то, что появилось внутреннее пространство в крыле для размещения элементов конструкции. То есть стало возможным создание силового набора, очень прочного и достаточного для реализации свободнонесущей схемы крыла безо всей этой расчалочной проволоки. Так началась эра свободнонесущих монопланов.

Конструкторы поняли, что за счет увеличения толщины крыла вдвое можно в два раза увеличить прочность и в четыре — жесткость конструкции при незначительном увеличении веса — поистине предложение, от которого невозможно было отказаться.

Идея увеличения толщины крыла, впервые воплощенная авиаконструкторами Юнкерсом в 1910 году и далее развиваемая Фоккером в течении Первой мировой войны, постепенно реализовывалась, открывая дверь к созданию более эффективного в аэродинамическом плане моноплана без использования расчалок.

Бипланы и монопланы разделились в две самостоятельные и независимые ветки развития самолетов. Каждая из этих схем имеет свои плюсы и минусы.




Особенности обтекания крыльев биплана.

При полете над крылом любого самолета создается разряжение, а под ним - область высокого давления. А если над одним крылом находится другое, то зона высокого давления под верхним крылом соприкасается с зоной низкого давления, расположенной над нижним крылом. Из-за такого соседства снижается подъемная сила обоих крыльев, но больше - у нижнего крыла, так как подъемная сила по большей части создается все же верхней поверхностью крыла.



Такой вредный результат возникает из-за того, что нижнее крыло испытывает влияние от другого крыла, и поток воздуха больше скашивается вниз, в дополнение к скосу потока, который производит оно само. Крылу, которое перемещается в условиях скошенного потока воздуха от другого крыла, необходим больший угол атаки, чем крылу, у которого нет пары. Поэтому когда происходит такой крутой скос потока, значительно увеличивается общее аэродинамическое сопротивление, особенно при высоких значениях коэффициента подъемной силы.

Если коэффициент подъемной силы крыла низкий, например, при полете на максимальной скорости, скос потока минимальный, и оба крыла функционируют вполне нормально. Аэродинамическое сопротивление незначительно больше сопротивления крыла моноплана с такой же суммарной площадью. Это не считая сопротивления расчалок и подкосов.

Стоит только взять ручку управления на себя, чтобы сделать крутой разворот, для которого нужна почти максимальная подъемная сила, и "противостояние" одного крыла другому проявится в полную силу. Аэродинамическое сопротивление может подскочить в разы по сравнению с сопротивлением крыла моноплана при максимальном коэффициенте подъемной силы.




Особенности индуктивного сопротивления биплана.

Для крыла моноплана с малым удлинением (отношением размаха к средней аэродинамической хорде крыла) характерна проблема высокого индуктивного сопротивления. В связи с этим первые конструкторы пришли к верному выводу, что взаимная интерференция одного крыла биплана с другим дает тот же результат, что и уменьшение удлинения крыла. Большое удлинение чрезвычайно важно для обеспечения несущих свойств крыла, т. е. его способности создавать подъемную силу при минимальном лобовом сопротивлении. При небольшом удлинении крыла, большая часть воздуха высокого давления будет интенсивно перетекать по короткому контуру вокруг законцовок и затем соединяться с воздухом низкого давления сверху.

Из-за такой циркуляции значительно падает подъемная сила, и много энергии затрачивается на образование концевых вихрей, которые в виде мощных воздушных жгутов стекают на большое расстояние за крылом. Эти жгуты отклоняют стекающий за крылом поток вниз, являясь причиной возникновения скоса потока. А скос потока равносилен тому, как если бы крыло было установлено под большим углом атаки. Это в свою очередь означало бы увеличение не только подъемной силы, но и лобового сопротивления. Эта добавка сопротивления и есть индуктивное сопротивление. Так можно в двух словах "на пальцах" объяснить причину его возникновения. Небольшие активные концевые вихри зачастую дают о себе знать, когда последовательно выполняется несколько "мертвых петель" и модель внезапно кренится, попадая консолью в собственный концевой вихрь.

Для обеспечения максимальных несущих свойств крылу нужно максимальное удлинение. Для планеров так и есть, но для моторного полета вовсе не обязательно иметь крыло с чрезмерно большим удлинением. Тут возникают уже проблемы с прочностью, весом конструкции и с уменьшением маневренности аппарата с очень длинным крылом, а также с его высокими инерционными свойствами вследствие большого разноса масс. Поэтому удлинение крыла самолета редко превышает значение 6-8.

Вид биплана и моноплана спереди.


Показана площадь потока воздуха, которая может быть подвергнута скосу.

Если над первым крылом самолета с небольшим интервалом по вертикали достаточно близко (на расстоянии, не превышающем двух хорд крыла) расположить другое крыло, как уже отмечалось, пострадают несущие свойства обоих крыльев.

Увеличение индуктивного сопротивления биплана связано с взаимной интерференцией, то есть взаимным влиянием двух крыльев, расположенных с определенным интервалом по вертикали на расстоянии, меньшем, чем размах крыла. Взаимная интерференция крыльев биплана дает тот же результат, что и уменьшение удлинения крыла моноплана, то есть приводит к росту индуктивного сопротивления. Крылья биплана с удлинением 6 могут иметь такое же индуктивное сопротивление, что и крыло моноплана с удлинением крыла менее 4.

Индуктивное сопротивление увеличивается обратно пропорционально удлинению крыла. Если уменьшить вдвое удлинение крыла, индуктивное сопротивление увеличивается вдвое. При максимальной подъемной силе индуктивное сопротивление, создаваемое крылом с весьма небольшим удлинением может составлять до 90% сопротивления всего самолета. Чтобы преодолеть его, необходима очень большая мощность двигателя, поэтому угол планирования становится гораздо круче. Без работающего мотора бипланы планируют крайне плохо вследствие низкого аэродинамического качества, причиной чему является высокое индуктивное сопротивление.


О геометрии крыльев биплана.

Сначала поговорим о расстоянии между крыльями. Увеличение вертикального интервала между крыльями приводит к уменьшению сопротивления и незначительному увеличению подъемной силы. К сожалению, большое расстояние обуславливает необходимость использования для поддержки крыльев более длинных подкосов и расчалок, а значит — менее жестких и более тяжелых. Большой интервал может также затруднить управление. Простое увеличение интервала, т.е. поднятие верхнего крыла, может привести к перемещению точки приложения силы лобового сопротивления слишком высоко над центром тяжести и осью силы тяги, что создаст дополнительный нежелательный момент тангажа. Многие конструкторы останавливаются на оптимальном значении отношения вертикального интервала между двумя крыльями биплана к хорде крыла от 1 до 1,5. Дальнейшее увеличение интервала вплоть до значения 2 также вызовет уменьшение сопротивления и увеличение подъемной силы, но крайне не существенно.





Что же касается удлинения крыла — тут вопрос интересный. У бипланов лобовое сопротивление выше, чем у монопланов, поэтому им требуется большая тяга для выполнения полета. Виной тому не только индуктивное сопротивление, но и паразитное сопротивление от подкосов с расчалками, а также высокая интерференция между элементами конструкции планера.

Опуская формулы, скажем, что биплан с удлинением крыла 8 и расстоянием между крыльями в 1,2 хорды будет иметь эквивалентное значение удлинения крыла моноплана, равное 5,1. То есть для обеспечения похожих несущих свойств, как у моноплана с типичным удлинением 5-6, потребуется на биплане делать удлинение 8-10, но не забываем, что при этом необходимо еще добиваться минимального веса, что при таких параметрах крыльев становится уже крайне проблематично. Поэтому удлинения крыльев бипланов обычно гораздо меньше.

Возьмем биплан с более типичным удлинением крыла — 6. Если сделать расстояние между крыльями и площадь крыла такими же, как у рассмотренного выше — эквивалентное значение удлинения крыла моноплана получится примерно 3,9. Такое низкое удлинение 3,9 по сравнению со значением 5,1 выше рассмотренного биплана имеет своим результатом увеличение индуктивного сопротивления приблизительно в 1,3 раза при таком же коэффициенте подъемной силы, а также небольшое уменьшение максимальной подъемной силы. Это влечет за собой значительное снижение скорости при выполнении маневров, связанных с выходом на большие значения коэффициента подъемной силы, а также способствует увеличению минимального радиуса разворота и крутого угла планирования. И с этим приходится считаться, расплачиваясь повышенной мощностью силовой установки.

Конечно, можно просто увеличить площадь несущей поверхности крыла за счет чего увеличивается отношение подъемной силы к сопротивлению и уменьшается потребность в чрезмерной тяговооруженности. Но такой путь требует высокого мастерства конструкторов, поскольку сделать конструкцию одновременно прочную и легкую - задача весьма непростая.

Уменьшение размера крыльев обычного спортивного биплана с целью увеличения скорости — это неправильный путь. Обычно в результате этого самолет превращается в "утюг", который буквально падает с неба, когда убирается тяга.

Поэтому проектирование и постройка биплана - самое настоящее искусство, требующее от конструктора разносторонних знаний и определенное чутье. Назовем это талантом.

Вынос одного крыла относительно другого.

Вынос крыла означает размещение одного крыла, обычно верхнего, перед другим. Вынос крыла не приносит заметной аэродинамической пользы, по крайней мере, в отношении подъемной силы и лобового сопротивления. Основным преимуществом для настоящих бипланов является то, что увеличивается область верхнего обзора пилота и улучшается доступ в кабину, так как его не преграждает верхнее крыло.



По тем же причинам часто используется небольшая прямая стреловидность и вырез в задней кромке верхнего крыла обычно полукругом перед кабиной пилота. Большой вырез в верхнем крыле наполовину хорды или больше дает очень плохой аэродинамический результат. Индуктивное сопротивление сильно увеличивается, даже если сохранен хороший аэродинамический профиль.

Вынос крыла считается положительным, когда верхнее крыло находится впереди, и отрицательным, когда выступает нижнее крыло. При положительном выносе верхнее крыло создает больший прирост подъемной силы, а нижнее — большее лобовое сопротивление при выходе на большие углы атаки, чем без выноса. Совокупный эффект - очень незначительное улучшение качества. Срыв потока на нижнем крыле из-за влияния верхнего наступает позже, увеличивается допустимый угол атаки крыла, что дает хороший результат - срыв потока на обоих крыльях становится более плавным и постепенным. Вынос крыла обычно измеряется в процентах хорды, на сколько одно крыло выступает вперед. Положительный вынос на 50% означает, что верхнее крыло выступает относительно нижнего на 50% хорды, или САХ, если у верхнего и нижнего крыла разные хорды. При положительном выносе на 50% максимальная подъемная сила увеличивается на 5%.

Без выноса нижнее крыло на больших углах атаки меньше участвует в создании подъемной силы, чем верхнее. После срыва потока нижнее крыло создает гораздо большую подъемную силу, чем верхнее. При положительном выносе крыла эта характеристика становится заметнее. Скошенный вниз поток от верхнего крыла удерживает поток воздуха у верхней поверхности нижнего крыла, и срыв потока на нем задерживается до достижения угла атаки 30° и выше. Нижнее крыло продолжает работать, как и его элероны, еще долго после срыва потока на верхнем крыле.



Положительный вынос не только немного увеличивает подъемную силу верхнего крыла, но также смещает вперед центр давления из обычного положения 22% САХ (для бипланов без выноса крыла) в положение 17-18% САХ при выносе крыла 50%. Это требует смещения центра тяжести вперед примерно на такое же расстояние.

При положительном выносе немного уменьшается угол атаки при нулевой подъемной силе, поэтому для компенсации, возможно, потребуется установка стабилизатора примерно на 0,5° носком вниз.

При полете "на спине" положительный вынос становится отрицательным. Обычно у большинства бипланов положительный вынос составляет 45-50%, поэтому разница в управлении нормальным и перевернутым полетом относительно небольшая. Так заход на выполнение бочки "на спине" более ровный, но скорость вращения при этом выше, что требует быстрой реакции от пилота.


Разница углов установки крыльев.

Рассмотрим, как углы установки крыльев, т. е. углы между хордами крыльев и продольной осью фюзеляжа, влияют на характеристики биплана.

Положительный угол установки верхнего крыла биплана приводит к созданию большей подъемной силы на нем и к задержке срыва потока на нижнем крыле при большем угле атаки, аналогично положительному выносу крыла. Но суммарный коэффициент максимальной подъемной силы от двух потоков несколько уменьшается, т. к. при достижении срыва на верхнем крыле нижнее крыло еще не достигает своего максимального угла атаки.

Отрицательный угол установки верхнего крыла биплана, хотя и используется реже, однако производит обратный эффект. Немного увеличивается максимальная подъемная сила. Теоретически, отрицательный угол установки крыла должен был бы уравнивать подъемную силу крыльев и уменьшать лобовое сопротивление, но это не было подтверждено экспериментально.

Положительный угол установки верхнего крыла, особенно когда используется с положительным выносом, приводит к появлению эффекта, который заключается в тенденции задирать нос биплана при повышении скорости. Это хорошо для учебно-тренировочного самолета, но не пригодно для пилотажного.

На биплане с положительным выносом крыла большая часть поверхности нижнего крыла работает в скошенном потоке от верхнего крыла. При этом уменьшается эффективный угол атаки нижнего крыла и соответственно его подъемная сила. Положительный угол установки верхнего крыла увеличивает этот эффект. Основное преимущество положительного угла установки верхнего крыла биплана - более мягкий характер развития срыва потока. Но это может ухудшить штопорные характеристики самолета.

При отвесном пикировании, когда на крыльях нулевая подъемная сила, между ними, вследствие выпуклых смежных плоскостей, по закону Бернулли образуется разряжение. При этом происходит притягивание крыльев друг к другу с силой, которая может превышать вес самолета.

При горизонтальном полете нижнее крыло типичного биплана, летящего со скоростью примерно в четыре раза превышающей скорость сваливания, может нести почти всю подъемную силу, в то время как верхнее крыло "вообще не нужно". Если же увеличить угол атаки, верхнее крыло интенсивно включается в работу и может развивать приблизительно на 10% большую подъемную силу, чем нижнее крыло.

Именно по причине взаимного притягивания крыльев биплана, часто в конструкции крыльев моделей бипланов используют вставные подкосы, не имеющие жесткого крепления с консолями, поскольку в полете они поджимаются аэродинамическими силами вследствие описанного эффекта. Зато такая конструкция позволяет облегчить сборку биплана в полевых условиях, а также такие подкосы вряд ли вызовут повреждение крыльев при неудачных маневрах. Использование положительного угла установки крыла уменьшит притягивание и увеличит вероятность того, что подкосы выскочат в полете со своих мест. От этого защитит небольшой натяг (распорки делаются немного длиннее отведенного для них промежутка), который обеспечит сжатие распорок крыльями как пружиной.

Множество настоящих бипланов имеют положительный угол установки крыла, чтобы опустить носовую часть фюзеляжа в полете для лучшего обзора пилота. На модели положительный угол установки крыла несколько задирает хвост в полете. В процессе взлета хвост отрывается раньше, при этом теряется помощь хвостового колеса при взлете, таким образом, пока не набрана достаточная скорость, вполне вероятен неуправляемый разворот модели на земле. Чтобы этого избежать, лучше отказаться от установки крыльев с положительным углом, а также возможно поддерживать положение модели на трех точках при взлете с помощью руля высоты.




Применение закрылков на бипланах.

Вообще, закрылки относительно редки на бипланах. Дело в том, что нагрузка на крыло у бипланов обычно ниже, чем у монопланов, тем более, что качество биплана хуже, чем моноплана. Следовательно, бипланы менее нуждаются в закрылках.

Необходимо также отметить, что закрылки вообще плохо работают на верхнем крыле биплана. Опускание закрылка на верхнем крыле тормозит поток воздуха вдоль верхней поверхности нижнего крыла и, следовательно, уменьшает его подъемную силу. Если верхнее и нижнее крылья одного размера, то наличие закрылков только на верхнем крыле увеличит прирост максимальной подъемной силы на 35-40%, около двух третей от возможности моноплана. При этом для лучших результатов ход закрылка на верхнем крыле должен быть лишь немного больше половины хода закрылка на нижнем крыле биплана.

Если только одно крыло должно иметь закрылки, лучшим вариантом будет нижнее крыло. При этом возможно получить полный прирост подъемной силы примерно на 20%.




Трапециевидное крыло для биплана.

Трапециевидные крылья на настоящих бипланах, как правило, являются редкостью. Как известно, сужение крыла свободнонесущего моноплана может значительно сэкономить вес. Трапеция делает крыло более толстым у фюзеляжа, где изгибающий момент наиболее высок. Большая строительная высота крыла у корня позволяет сделать более легкий лонжерон для того же изгибающего момента. Трапециевидные крылья требуют меньшего усилия на ручку от шарнирного момента элеронов для обеспечения заданной угловой скорости крена, а также позволяют уменьшить рыскание, вызванное элероном. Из-за меньшего центрального осевого момента инерции, а также из-за меньшего демпфирования трапециевидного крыла увеличивается угловая скорость крена и маневренность. Вдобавок, несколько уменьшается лобовое сопротивление крыла, а подъемная сила увеличивается.



На большинстве больших бипланов расчалки несут основную долю нагрузки от изгибающего момента крыла. Поэтому на них нецелесообразно делать дорогостоящую конструкцию трапециевидного крыла, несмотря на то, что трапеция теоретически позволила бы использование более тонких и, соответственно, оказывающих меньшее сопротивление расчалок. Выигрыш от их использования был бы очень мал. Но, тем не менее, трапециевидное крыло все же выгодно и на биплане. Трапеция дает для бипланов те же преимущества, что и для монопланов, в том числе более высокую угловую скорость крена при меньшей потребной мощности машинок, не говоря уже об уменьшении веса конструкции.

Необходимо помнить, что для трапециевидного крыла существует проблема концевого срыва, который может привести к сваливанию на крыло с последующим штопором. Концы трапециевидных крыльев, из-за их меньшей хорды, работают при более низком числе Рейнольдса, чем более широкие хорды у фюзеляжа. Законцовки также находятся в зоне с меньшим скосом потока вниз, что несколько увеличивает их эффективный угол атаки. А это может привести к концевому срыву потока при угле атаки примерно на половину градуса ниже, чем для крыла с постоянной хордой, при условии, что аэродинамический профиль является постоянным по всей длине крыла. Эту проблему можно частично решить для трапециевидного крыла, если применить профиль с постоянным радиусом передней кромки по всему размаху. В результате профиль передней кромки крыла получается с пропорционально растущим радиусом от корня к законцовкам. Такой прием позволяет увеличить угол атаки на концах крыла до срыва примерно на половину градуса. Но это при условии того, что законцовка остается в сверхкритической области.

Другой прием для уменьшения вероятности концевого срыва - это применение геометрической крутки законцовок на один - два градуса вниз. Особенно эта мера оправдана с точки зрения сохранения эффективности элеронов вплоть до срывных углов, так как рули гарантированно работают на меньших углах атаки. Но это справедливо лишь для не акробатических бипланов, для которых геометрическая крутка сыграет плохую службу при обратном пилотаже. Для "акробатов" как раз целесообразно отказаться от всех круток и ненулевых установочных углов крыла, как, впрочем, и сильно выраженного выноса.

Что касается конструкции, то для трапециевидного крыла целесообразно использование коробчатых суживающихся лонжеронов, вместо классических, с постоянным сечением, из двух полок и стенки. К тому же такое решение более оправдано с точки зрения того, что на биплане лонжерон в силу наличия бипланной коробки воспринимает меньший изгибающий момент. Такое решение имеет главным плюсом выигрыш в весе, а также улучшение инерционных характеристик. В сочетании с бипланными стойками и расчалками это позволит сделать оптимальную по весу и прочности конструкцию.




Элероны на биплане.

Самым простым решением является использование на биплане двух элеронов по всей задней кромке на нижнем крыле. При этом они должны отклоняться на достаточно большие углы. Но, оказывается, даже при увеличении угла отклонения элеронов вплоть до 45° это не обеспечивает достаточной угловой скорости крена для выполнения фигур высшего пилотажа. Полный расход элеронов приводит к чрезмерному рысканью и значительному торможению. Для комфортного пилотажа и хороших летных характеристик биплану необходимы четыре элерона.



Можно было бы предположить, что два элерона двойной ширины легко заменят четыре более узкие, но это далеко не так. Опускание элерона на нижнем крыле биплана уменьшает давление не только на верхней стороне нижнего крыла, но также и на большей части нижней стороны верхнего крыла, вдоль которой расположен элерон. Это пониженное давление уменьшает подъемную силу верхнего крыла и тянет его вниз, противодействуя вращению. Результат такой же, как при попытке управлять автомобилем только одним передним колесом, когда другое колесо заблокировано от поворота. Таким образом, оптимальным вариантом является использование четырех элеронов на биплане, отклонять которые можно не на такие большие углы, как если бы их было только два. Это также улучшает условия их работы и меньше сказывается при создании вредного торможения и моментов рысканья от элеронов. А также получаем дополнительное преимущество - четыре элерона требуют в два раза меньшие усилия, прилагаемые машинкой для обеспечения заданной угловой скорости крена, что позволяет уменьшить вес аккумулятора и машинок.

Для смещения центра давления ближе к линии тяги целесообразно сделать отклонение элеронов нижнего крыла несколько больше, чем у верхнего. Это позволит выполнять более ровные бочки и уменьшит перекрестную связь с каналом рысканья.

Тем не менее, маленькие бипланы могут вполне сносно обходиться и двумя элеронами. Четыре элерона вам потребуется при размахе крыла более 1200 мм, чтобы достичь угловой скорости крена, подходящей для высшего пилотажа без чрезмерного рыскания и торможения. А такой размах имеют практически все бипланы с ДВС.

Бипланы, у которых верхнее и нижнее крыло существенно разного размера, имеют меньшую потребность в четырех элеронах. По мере уменьшения размеров меньшего крыла без элеронов его сопротивление вращению по крену резко снижается. Но если одно крыло имеет меньшую длину, то для лучшей эффективности его хорда должна быть пропорционально уменьшена, чтобы соответствовать уменьшенной длине крыла и не создавать дополнительное индуктивное сопротивление.


Поперечное V крыльев биплана.

Угол поперечного V крыла для биплана имеет тот же смысл, что и для моноплана. Если мы хотим обеспечить необходимую боковую устойчивость биплана, то должны сделать небольшой положительный угол V на обоих крыльях.

Часто на практике делают верхнее крыло биплана прямым, а угол V только на нижнем крыле. Такая конструкция с одной стороны достаточно технологична, а с другой стороны обеспечивает хорошую боковую устойчивость.

Однако для чисто пилотажных бипланов целесообразно делать нулевые углы поперечного V на обоих крыльях. При этом модель становится нейтрально устойчивой и приобретает единообразие управления в прямом и перевернутом полете.



Но есть еще другой вариант. Можно использовать небольшое поперечное V, близкое к 1,5° на нижнем крыле, и почти такую же величину отрицательного поперечного V на верхнем крыле. Это дает в конечном результате почти нулевой эффект поперечного влияния, как если бы оба крыла были с нулевым поперечным V. При отсутствии угла V на нижнем крыле оно имеет не очень красивый, "провисший" вид. Лучше использовать для "акробатов" комбинацию положительного поперечного V и отрицательного поперечного V обоих крыльев. А как дополнительное преимущество - это дает более высокое расположение законцовок крыла над поверхностью земли.


Достарыңызбен бөлісу:




©kzref.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет