Možno, že hlavnou jednotkou lietadla je krídlo. Práve krídlo vytvára vztlak, ktorý drží niekoľkotonové lietadlo vo vzduchu a bráni jeho pádu. Nie je náhoda, že dizajnéri majú výraz, že ten, kto vlastní krídlo, riadi aj lietadlo. Snaha o zlepšenie aerodynamických charakteristík lietadiel núti vývojárov neustále zlepšovať krídlo, pracovať na jeho tvare, hmotnosti a profile.
Krídlo v profile
Profil krídla lietadla je geometrická časť krídla prebiehajúca rovnobežne s osou lietadla. Alebo jednoduchšie - bočný pohľad na krídlo. Počas dlhých rokov vývoja leteckého priemyslu rôzne laboratóriá a ústavy neustále vyvíjali a testovali krídla rôznych konfigurácií. Rýchlosti rástli, hmotnosť lietadiel, úlohy sa menili – a to všetko si vyžadovalo nové profily krídel.
Typy profilu
Dnes existujú rôzne profily krídel,odlišného účelu. Rovnaký typ môže mať mnoho variantov a môže byť použitý na rôznych lietadlách. Vo všeobecnosti však možno existujúce hlavné typy profilov ilustrovať na obrázku nižšie.
- Symetrický.
- Asymetrické.
- Plano-konvexné.
- Binkonvexné.
- V tvare S.
- Laminované.
- Lentikulárne.
- V tvare diamantu.
- Klinovitý tvar.
Na niektorých lietadlách sa používa variabilný profil pozdĺž dĺžky krídla, ale zvyčajne sa jeho tvar nemení.
Geometria
Navonok profil krídla pripomína červa alebo niečo podobné. Keďže ide o zložitý geometrický útvar, má svoj vlastný súbor charakteristík.
Na obrázku sú znázornené hlavné geometrické charakteristiky profilu krídla lietadla. Vzdialenosť (b) sa nazýva tetiva krídla a je to vzdialenosť medzi krajnými bodmi vpredu a vzadu. Relatívna hrúbka je určená pomerom maximálnej hrúbky profilu (Cmax) k jeho tetive a vyjadruje sa v percentách. Súradnica maximálnej hrúbky je pomer vzdialenosti od špičky k miestu maximálnej hrúbky (Xc) k tetive (b) a vyjadruje sa aj v percentách. Stredová čiara je podmienená krivka v rovnakej vzdialenosti od horných a dolných panelov krídla a šípka vychýlenia (fmax) je maximálna vzdialenosť od tetivy stredovej čiary. Ďalší ukazovateľ - relatívne zakrivenie - sa vypočíta vydelením (fmax) tetivou (b). Tradične sú všetky tieto hodnoty vyjadrené v percentách. Okrem už spomenutých je tu polomer nosa profilu, súradnice najväčšej konkávnosti a množstvo ďalších. Každý profil má svoj vlastný kód av tomto kóde sú spravidla prítomné hlavné geometrické charakteristiky.
Napríklad profil B6358 má hrúbku profilu 6 %, polohu konkávnej šípky 35 % a relatívne zakrivenie 8 %. Systém zápisu, žiaľ, nie je jednotný a rôzni vývojári používajú šifry po svojom.
Aerodynamika
Na prvý pohľad efektné, nákresy sekcií krídel nie sú robené z lásky k vysokému umeniu, ale výlučne z pragmatických dôvodov - aby sa zabezpečili vysoké aerodynamické vlastnosti profilov krídel. Medzi tieto najdôležitejšie charakteristiky patrí súčiniteľ vztlaku Su a súčiniteľ odporu vzduchu Cx pre každý konkrétny profil krídla. Samotné koeficienty nemajú konštantnú hodnotu a závisia od uhla nábehu, rýchlosti a niektorých ďalších charakteristík. Po testovaní vo veternom tuneli sa dá pre každý profil krídla lietadla zostaviť takzvaná polárna. Odráža vzťah medzi Cx a Su pri určitom uhle nábehu. Boli vytvorené špeciálne príručky obsahujúce podrobné informácie o každom aerodynamickom profile krídla a ilustrované príslušnými grafmi a schémami. Tieto adresáre sú voľne dostupné.
Výber profilu
Rôzne lietadlá, typy ich pohonuinštalácie a ich účel vyžadujú starostlivý prístup k výberu profilu krídla lietadla. Pri navrhovaní nových lietadiel sa zvyčajne zvažuje niekoľko alternatív. Čím väčšia je relatívna hrúbka krídla, tým väčší odpor. Ale s tenkými krídlami veľkej dĺžky je ťažké poskytnúť primeranú konštrukčnú pevnosť.
Je tu samostatná otázka o nadzvukových strojoch, ktoré si vyžadujú špeciálny prístup. Je celkom prirodzené, že profil krídla lietadla An-2 („kukurica“) sa bude líšiť od profilu stíhačky a osobného parníka. Symetrické a S-tvarované profily krídel vytvárajú menší vztlak, ale sú stabilnejšie, tenké krídlo s miernym prehnutím je vhodné pre vysokorýchlostné športové autá a stíhacie lietadlá a hrubé krídlo s veľkým prehnutím, používané vo veľkých osobných lietadlách, môže sa nazýva krídlo s najvyšším zdvihom. Nadzvukové lietadlá sú vybavené krídlami so šošovkovitým profilom, pričom pre hypersonické lietadlá sa používajú profily v tvare diamantu a klinu. Treba si uvedomiť, že vytvorením toho najlepšieho profilu môžete prísť o všetky jeho prednosti len kvôli zlej povrchovej úprave krídlových panelov alebo zlému dizajnu lietadla.
Charakteristická metóda výpočtu
V poslednom čase sa výpočty charakteristík krídla určitého profilu vykonávajú pomocou počítačov, ktoré sú schopné vykonávať viacfaktorové modelovanie správania sa krídla v rôznych podmienkach. Ale najspoľahlivejším spôsobom sú prirodzené testy vykonávané našpeciálne stojany. Jednotliví zamestnanci „starej školy“to môžu naďalej robiť manuálne. Metóda znie jednoducho hrozivo: "úplný výpočet krídla pomocou integro-diferenciálnych rovníc s ohľadom na neznámu cirkuláciu." Podstatou metódy je reprezentovať cirkuláciu prúdenia vzduchu okolo krídla vo forme trigonometrických radov a hľadať koeficienty týchto radov, ktoré spĺňajú okrajové podmienky. Táto práca je veľmi pracná a stále poskytuje len približné charakteristiky profilu krídla lietadla.
Konštrukcia krídla lietadla
Prekrásne nakreslený a podrobne vypočítaný profil musí byť vytvorený v skutočnosti. Krídlo, okrem toho, že plní svoju hlavnú funkciu – vytváranie vztlaku, musí plniť množstvo úloh súvisiacich s umiestnením palivových nádrží, rôznych mechanizmov, potrubí, elektrických zväzkov, senzorov a mnoho ďalšieho, čo z neho robí mimoriadne zložitý technický objekt. Ale veľmi jednoducho povedané, krídlo lietadla pozostáva zo sady rebier, ktoré zabezpečujú vytvorenie požadovaného profilu krídla umiestneného naprieč krídlom a pozdĺžnych nosníkov. Zhora a zospodu je táto konštrukcia uzavretá opláštením hliníkových panelov so sadou výstuh. Rebrá pozdĺž vonkajších obrysov plne zodpovedajú profilu krídla lietadla. Náročnosť výroby krídla dosahuje 40% celkovej náročnosti výroby celého lietadla.
