Эллиптическая или коническая форма

Ещё с самой зари авиации конструктора уже поняли, что коническая форма или же эллипс – самые эффективные формы крыла, по сравнению с обычной прямоугольной. В сущности, что та, что другая – в основном обозначают, что центральная хорда крыла длиннее хорд у кромок. Если уменьшить хорду законцовки крыла – сопротивление резко уменьшается, что позволяет существенно повысить качество крыла без особых усилий. Что же касается разницы между самими коническими и эллиптическими крыльями – то она небольшая. Иногда даже сложно-различимая. Дело в том, что принято называть коническими такие купола, где уменьшение этой самой хорды от середины к краям идёт как бы по линейной зависимости, более или менее плавно. У эллипса эта зависимость нелинейная. На самом деле форма этой зависимости особо на характеристики купола не влияет. Влияет только степень уменьшения этой хорды и сама форма законцовок купола – от этого напрямую зависит угловая скорость разворота. Поэтому очень важно помнить, чем короче крайние секции по отношению к центральной секции – тем быстрее купол будет поворачивать. Почему? Ответ будет достаточно сложным и спорным, но тем не менее – это так. Самое стандартное объяснение связано с т.н. углом отклонения от плоскости управления, и его влиянием на величину подъёмной силы на краю купола во время разворота. В куполе прямоугольной формы при затягивании одной из клевант на этом краю часть ткани очень здорово отгибается вниз – создаётся большое сопротивление, но вместе с тем – там же возрастает подъёмная сила (из-за увеличенного угла атаки). Соответственно, эта подъёмная сила как бы противодействует появившемуся там сопротивлению, сглаживая тем самым и увод в сторону и крен, неизменно появляющийся вслед за сопротивлением. Этот эффект в авиации называют враждебной подъёмной силой.

Таким образом, если вы придумаете, как убрать эту враждебную подъёмную силу, а оставить только лишь одно сопротивление – купол будет разворачиваться намного резче и быстрее. И придумали углы купола закруглить – сделать их коническими. В этом случае подъёмной силы получается всего чуть-чуть, а сопротивления по-прежнему достаточно. Именно поэтому эллипсы поворачивают намного быстрее и резче, чем прямоугольные купола – причём, чем больше вы затягиваете клеванту (отклоняете ткань вниз) – тем быстрее будет разворот. Кстати, если посмотрите на скоростной купол, вы увидите, что крайние секции у него намного тоньше, чем секции в центральной части купола. Это сделано с той же самой целью – чем тоньше крыло – меньше подъёмной силы – вернее – враждебной подъёмной силы.

Хотя есть ещё одно различие между эллиптическим и коническим куполом – это равновесие между сужением передней кромки ( спк ) и сужением задней кромки ( сзк ). Суть в том, что при одинаковой степени сужения отношения между соседними нервюрами оказывают громадное влияние на лётные характеристики купола. Вот представьте себе эти нервюры в качестве игральных карт, поставленных рядом друг с другом. Передвигая эти карты в одну из сторон, вы можете менять форму купола под нужный манер.

Фишка в том, что купола без сужения передней кромки (спк=0) требуют более сильного сужения задней кромки, и наоборот! Это значит, что чем сильнее сужена передняя кромка купола, тем больше угол отклонения от плоскости управления задней кромки. Таким образом, высокоскоростной эллиптический купол без сужения передней кромки (спк=0) в виду своей конструкции будет разворачиваться ну очень быстро, при этом теряя достаточно много высоты при развороте на клеванте. И наоборот! Купола с характерно выраженным сужением передней кромки будут поворачивать гораздо медленнее, теряя при этом совсем мало высоты. Конструктора куполов могут варьировать эти основные 2 параметра под свои конкретные цели, таким образом, удовлетворяя любые запросы рынка куполов.

Кроссачи

В далёких 70-х один смышлёный аргентинец Даниэль Эсквиль / Daniel Esquivel/ на соревнованиях по точности приземления вдруг додумался до гениальной идеи: а почему, собственно, все нервюры должны быть именно перпендикулярны верхней кромке? Гениальность его идеи состояла в том, чтобы добавить несколько нервюр под углом 45° к кромкам, таким образом, усилив купол и увеличив его размах. Он хотел при этом добиться лишь одного – уменьшить вертикальную скорость, – и у него это здорово получилось. Но основная красота такого распределения нагрузки вдоль внутренней части купола заключалась в том, что можно было легко обмануть крыло, заставляя его думать, что в куполе намного больше силовых нервюр, чем было на самом деле. С добавлением воображаемых точек загрузки появилась уникальная возможность сделать так, чтобы 7-секционные купола летали так же, как и 9-секционные. Но самое главное преимущество состояло в том, что, распределив таким образом нагрузку внутри купола (а не снаружи), 9-секционники теперь стали обладать такими же характеристиками сопротивления строп, что и 7-секционники – именно это знаковое открытие и послужило основным толчком к быстрому и широкому распространению этой технологии.

Когда летишь на куполе с загрузкой 1 – на самом деле такие конструкторские тонкости не имеют приоритетного влияния на характеристики полёта. Поэтому достаточно легко сделать купол, который при небольшой загрузке летел и приземлялся хорошо, в стандартных общепринятых пределах безопасности. Ситуация становится намного интереснее, когда начинаешь работать с высоко-загруженными куполами. Вдруг то небольшое сопротивление, которое ты даже не учитывал ранее – становится просто-таки решающим фактором лётных параметров. (сопротивление 8-ми строп становится уже очень ощутимым на скоростях более 60 км/ч, и чем быстрее вы двигаетесь, тем больше это сопротивление). На кроссачах такие треугольные секции дурят купол, будто удерживая его форму сотней силовых нервюр, тем не менее имея лишь сопротивление 7-ми секционного купола. Полученная выгода была реально – фантастической! Изначально стали повсеместно выпускать прямоугольные купола из F-111. Все затаили дыхание в ожидании выхода кроссача из нулёвки. Но тут возникла одна проблема: при раскрытии, купол выходил из камеры, и – мгновенно наполнялся, благодаря своей жёсткости сгоняя вниз любой слайдер. При использовании нулёвки такие раскрытия могли бы привести к нежелательным последствиям, например – к откусыванию себе языка, как это произошло с одним из тест-пилотов. Все стали лихорадочно искать выход.

Самый оптимальный и разумный выход нашёл новозеландец пол мартин /paul martyn/ – он не придумал ничего проще, чем взять и закрыть центральные сопла треугольных секций. Купол замедлил своё раскрытие. Тогда он закрыл ещё пару секций – и так, пока не вышел на приемлемое раскрытие (и, хотя при этом купол стал довольно нестабильным, но тем не менее – кросс-секционный купол из нулёвки – успешно родился, и очень скоро стал самым востребованным куполом на рынке).

Стропы

Длина строп крыла всегда была одной из основных характеристик поведения купола, причём, чем ближе находился пилот к куполу – тем короче были стропы, а значит и резче ответная реакция купола! Увеличивая же длину строп, вы заставляете купол реагировать медленнее, иногда даже возникает чувство разрыва строп. Причём это проявляется независимо от формы купола и количества секций.

Длина строп так же напрямую контролирует т.н. aнгедральность купола, о которой мы уже говорили. Эта вогнутость купола возникает как раз из-за размещения силовых нервюр и крепления строп к ним. Каждая половина купола превращается в что-то наподобие полукруга, или неполной луны. И чем длиннее стропы, тем больше радиус этого полукруга получается. Это означает, что ангедральность у куполов с маленькими стропами будет намного больше, чем у длинностропных куполов. В законах аэродинамики чётко сказано: если купол имеет ярко выраженную ангдеральность – он становится менее стабильным.

Собственно говоря, слово " стабильный " в данном контексте немного отличается от того, что обычно вкладывают в него производители куполов. Тут именно мы описываем тенденцию купола проворачиваться во всех трёх плоскостях, и самовосстановление после такого проворачивания. Ну, к примеру, купол с очень короткими стропами будет иметь намного большую тенденцию к продольному раскачиванию, особенно на высоких углах атаки.

Помимо всего, устойчивость купола обязательно связана самой способностью купола создавать подъёмную силу. Чем сильнее выгнут купол, (если смотреть сверху), тем меньше подъёмной силы способен он создать – это связано с углом вектора подъёмной силы. Минимизировать такое негативное влияние ангедральности купола обычно пытаются при помощи т.н. flat-rigging, или, т.н. орлиного крыла / eagle trim / – последовательным смещением силовых нервюр подальше от пилота к краям таким образом, чтобы центральные стропы были самыми короткими, а боковые – самыми длинными. Так получается достаточно чуткое крыло с короткими стропами, но – с достаточно маленькой ангдеральностью купола с длинными стропами. Применяя хитрую триммировку стропами, производитель может задать куполу необходимую подвижность, но и одновременно с этим – хорошее качество крыла.

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться: