2.16. Аеродинамічні форми швидкісного літака

Вибір форм швидкісного літака направленний на збільшення критичного числа Маха всіх його частин (крила, фюзеляжу, оперення, гондол двигуна і т.д.) і літака в цілому, а також на поліпшення характеристик стійкості та керованості.

Крило. Найбільш раціональними профілями крила швидкісного літака є:

- профілі з малим радіусом закруглення носка;

- профілі з малими значеннями відносної товщини = 8 ÷ 9% і кривизни = 0 ÷ 2%;

- профілі симетричні або близькі до них;

- профілі, у яких найбільша товщина розташована на 45 - 50% хорди від ребра атаки.

Зменшення товщини і кривизни профілю крила обмежується аеродинамічними та конструктивними міркуваннями. У профілів малої кривизни величина коефіцієнта с_у мала, що приводить до небажаного збільшення посадкової швидкості. Мала будівельна висота тонких профілів утрудняє розміщення в крилі паливних баків, ускладнює прибирання шасі в крило, обважнює конструкцію крила. Для одержання необхідного значення М_кр застосовуються крила малого подовження, стрілоподібні в плані, з кутами стрілоподібності 40 - 60°.

Для поліпшення характеристик стійкості створюють аеродинамічну крутку; у кореневих перетинах застосовують профілі малої кривизни й навіть „перевернуті” з негативною кривизною, а на кінці крила більш „несучі” профілі. Стійкість і керованість збільшуються і за рахунок геометричної крутки крила, постановки аеродинамічних гребенів і застосування інших засобів, що усувають кінцеві зриви потоку. Для забезпечення хорощих злітно-посадочних характеристик крило забезпечується потужною механізацією.

Фюзеляж виконують сигароподібної форми, з тонким профілем і з більшим подовженням . Носова і хвостова частини фюзеляжу зазвичай загострюються. Поперечні перетини фюзеляжу визначаються відповідно до „правила площ”, зміст якого зводиться до того, що площа поперечного перетину фюзеляжу в місці приєднання крила повинна бути зменшена на величину площі перетину крила поперечною площиною (рис. 2.60).

Рис. 2.60. Правило площ.

Міраж IV (фюзеляж за правилом площ)

Су - 33 (фюзеляж за правилом площ)

Оперення. Збільшення М_кр горизонтального і вертикального оперень досягається так само, як і крила, застосуванням швидкісних профілів, збільшенням стрілоподібності та зменшенням подовження. Поліпшення характеристик поздовжньої і шляхової стійкості й керованості забезпечується збільшенням площ горизонтального і вертикального оперень і застосуванням цілісно поворотних стабілізаторів і кілів.

Ту - 160 (стрілоподібні цілісно поворотний стабілізатор і кіль)

F - 15 (швидкісної цілісно поворотний стабілізатор із зубцем)

МіГ - 25 (цілісно поворотний диференціальний стабілізатор; аеродинамічні гребені на крилі і під двигунами)

В - 1 (цілісно поворотний кіль; крило змінної стрілоподібності)

Аеродинамічна компоновка. Швидкісні реактивні літаки будуються найчастіше за схемою середнеплан (рис. 2.61).

Рис. 2.61. Середнеплан.

Зменшення шкідливого взаємного впливу частин літака досягається розміщенням їх таким чином, щоб максимальна товщина профілю крила с_мах не знаходилася в одній площині з найбільшим перетином фюзеляжу, а максимальна товщина кіля — в одній площині з максимальною товщиною стабілізатора. Тому крило і стабілізатор швидкісних літаків щодо фюзеляжу і кіля зрушені назад. Горизонтальне оперення відносно крила зміщають вгору або вниз.

F - 16 (середнеплан)

Рафаль (середнеплан)

Су - 37 (крило і стабілізатор відносно фюзеляжу і кіля зрушені назад)

EF 2000 (переднє горизонтальне оперення відносно крила зміщено вгору)

МіГ-142 (переднє горизонтальне оперення відносне крила зміщено вгору)