2.17.3. Аеродинамічна компоновка надзвукових літаків

Вибір аеродинамічних форм і компонувальної схеми надзвукового літака диктується необхідністю збільшення аеродинамічної якості на всіх режимах польоту, забезпечення стійкості, керованості й хороших злітно-посадочних характеристик.

При переході до надзвукових швидкостей польоту відбувається зсув назад центру тиску. Тому для балансування літака доводиться значно відхиляти горизонтальне оперення. Додатковий опір, що виникає при цьому, називається балансувальним.

Збільшення аеродинамічної якості надзвукового літака досягається зменшенням всіх видів опорів, у тому числі й балансувального. Для зменшення балансувального опору необхідно обмежити зсув центра тиску щодо центра ваги літака. Для цього роблять кореневі напливи в крилі; застосовують плаваюче або таке, що вбирається на дозвукових швидкостях горизонтальне оперення (дестабілізатор) у носовій частині літака; створюють деформацію площини хорд крила; відхиляють у вертикальне положення кінці крила; перекачують паливо в задній бак балансування, щоб змістити центр мас вслід за центром тиску.

Фюзеляж надзвукового літака має майже круглий поперечний перетин, велике подовження, загострений ніс і вписану в контури фюзеляжу кабіну. Сполучення частин літака виконують відповідно до „правила площ”. Повітрязабірники двигунів забезпечені висувними конусами, що „дроблять” прямі стрибки ущільнення.

Аеродинамічна компоновка надзвукового літака може бути виконана за нормальною (класичною) схемою, за схемою „утка” і за схемою „безхвостка”, або крило, що „літає,” (рис. 2.66). Для нормальної схеми (рис. 2.66, а) характерним є розташування горизонтального оперення за крилом, чим досягається плавність обтікання крила. В схемі „утка” горизонтальне оперення розташоване перед крилом (рис. 2.66, б), завдяки чому добиваються покращення характеристик поздовжньої стійкості й керованості та зменшення втрат на балансування літака. У схемі „безхвостка” немає горизонтального оперення, може не бути і фюзеляжу (рис. 2.66, в). Основна перевага такої схеми полягає в можливості зменшення лобового опору і ваги конструкції.

Рис. 2.66. Аеродинамічна компоновка надзвукового літака:

а) нормальна схема; б) схема „утка”; в) схема „безхвостка”.

Багато сучасних надзвукових літаків виконано по інтегральній аеродинамічній компоновці, при якій фюзеляж і крило утворять єдиний несучий корпус високої тягоозброєнності (фюзеляж створює до 40 % піднімальної сили літака). Для отримання необхідних характеристик керованості й стійкості останнім часом деякі літаки виконуються за схемою "нестійкий інтегральний „триплан”, який поєднує нормальну аеродинамічну схему з переднім горизонтальним оперенням, тобто літак має три горизонтальні поверхні: крило, стабілізатор (перебуває нижче крила) і переднє горизонтальне оперення.

Крило надзвукових літаків має тонкі, майже симетричні профілі з гострими кромками, велику або змінну стрілоподібність, мале подовження. Часто застосовуються трикутні й ожівальні крила.

Для зменшення тертя прагнуть зменшити площу крила, ламінізіровать межовий шар, збільшити гладкість обшивки. З метою зменшення індуктивного опору застосовують конічну крутку, а попередження зривів потоку з гострої передньої кромки - механізацію передніх кромок.

Оперення так само, як крило, має тонкі симетричні профілі з гострими кромками, більшу стрілоподібність і мале подовження.

Елерони можуть виконуватися у вигляді цільно поворотних кінців крила. Горизонтальне і вертикальне оперення мають більшу площу і для поліпшення керованості також зроблені цільно поворотнимі.