АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Крыло

Крыло — тип поверхности, который создаёт подъёмную силу (которая может быть как положительной, так и отрицательной) при движении в воздушной или какой-либо другой сплошной среде. Крылья имеют обтекаемые поперечные сечения, определяемые как аэродинамические профили. В результате взаимодействия крыла и обтекающей его среды, на крыло действуют аэродинамические силы. Аэродинамическая эффективность крыла выражается в соотношении подъёмной силы к лобовому сопротивлению. Подъёмная сила, который крыло генерирует с заданной скоростью и углом атаки, может быть на 1-2 порядка больше, чем общее сопротивление на крыле. Высокое соотношение подъёмной силы и сопротивление требует значительно меньшей тяги для движения крыльев по воздуху при достаточной подъёмной силе.

Для создания подъёмной силы при движении по воде используются подводные крылья. Обтекание крыла водой изучается гидродинамикой - отдельным разделом гидроаэродинамики , имеющим дело с обтеканием тел несжимаемой жидкостью. Подводные крылья используются в глиссерах, парусниках и подводных лодках.

Этимология и использование

На протяжении многих веков слово «крыло» от древнескандинавского vængr[1] относилось в основном к конечностям птиц (в дополнение к архитектурному проходу). Но в последние века значение слова расширилось, включив в себя конечности насекомых, летучих мышей, птерозавров, бумерангов, парусников и самолётов] или перевернутый профиль на гоночном автомобиле, который генерирует прижимную силу для увеличения сцепления.

Аэродинамика

Конденсация в области низкого давления над крылом Airbus A340, проходящая через влажный воздух
Закрылки (зелёные) используются в различных конфигурациях для увеличения площади крыла и увеличения подъёма. В сочетании со спойлерами (красными) клапаны максимизируют сопротивление и минимизируют подъём во время посадки.
Подробнее
Подъёмная сила

Проектирование и анализ крыльев самолётов является одним из основных применений науки аэродинамики, которая является отраслью гидроаэромеханики. Свойства воздушного потока вокруг любого движущегося объекта можно найти путём решения уравнений Навье—Стокса гидродинамики. Однако эти уравнения трудно решить, и используются более простые уравнения[2].

Чтобы крыло производило подъём, оно должно быть ориентировано под подходящим углом атаки. Когда это происходит, крыло отклоняет воздушный поток вниз, когда он проходит через крыло. Поскольку крыло оказывает силу на воздух, чтобы изменить своё направление, воздух также должен оказывать равную и противоположную силу на крыло[3][4][5][6].

Форма поперечного сечения

Профиль крыла — форма крыла, лопасти (винта, ротора или турбины) или паруса (как видно из поперечного сечения). Крылья с асимметричным поперечным сечением являются нормой в дозвуковом полёте. Крылья с симметричным поперечным сечением также могут генерировать подъем, используя положительный угол атаки для отклонения воздуха вниз. Симметричные аэродинамические крылья имеют более высокую скорость сваливания, чем отвернутые крылья той же области крыла[7], но используются в аэробатических самолётах[8], поскольку они обеспечивают практическую производительность независимо от того, является ли самолёт вертикальным или перевернутым. Другой пример происходит от парусников, где парус представляет собой тонкую мембрану без разницы в расстоянии между одной и другой стороны[9].

Для скоростей полёта вблизи скорости звука (трансонный полёт) аэродинамические крылья со сложными асимметричными формами используются для минимизации резкого увеличения сопротивления, связанного с воздушным потоком вблизи скорости звука[10]. Такие профильные крылья, называемые сверхкритическими профилями, плоские сверху и изогнутые внизу[11].

Примечания

  1. ↑ Online Etymology Dictionary. Etymonline.com. Дата обращения: 25 апреля 2012.
  2. ↑ Navier-Stokes Equations. Glenn Research Center (16 апреля 2012). Дата обращения: 25 апреля 2012.
  3. ↑ Halliday, David. Fundamentals of Physics / David Halliday, Robert Resnick. — 3rd. — John Wiley & Sons. — P. 378. — «...the effect of the wing is to give the air stream a downward velocity component. The reaction force of the deflected air mass must then act on the wing to give it an equal and opposite upward component.».
  4. ↑ "If the body is shaped, moved, or inclined in such a way as to produce a net deflection or turning of the flow, the local velocity is changed in magnitude, direction, or both. Changing the velocity creates a net force on the body" Lift from Flow Turning. Glenn Research Center. Дата обращения: 29 июня 2011.
  5. ↑ "The cause of the aerodynamic lifting force is the downward acceleration of air by the airfoil..." Weltner, Klaus; Ingelman-Sundberg, Martin Physics of Flight – reviewed. Goethe University Frankfurt. Архивировано 19 июля 2011 года.
  6. ↑ Incorrect Lift Theory. Glenn Research Center.
  7. ↑ Laitone, E. V. (1997). “Wind tunnel tests of wings at Reynolds numbers below 70 000”. Experiments in Fluids. 23 (405): 405—409. DOI:10.1007/s003480050128. S2CID 122755021.
  8. ↑ What are acrobatic and aerobatic flight? Federal Aviation Administration. Дата обращения: 26 октября 2022.
  9. ↑ "...consider a sail that is nothing but a vertical wing (generating side-force to propel a yacht). ...it is obvious that the distance between the stagnation point and the trailing edge is more or less the same on both sides. This becomes exactly true in the absence of a mast—and clearly the presence of the mast is of no consequence in the generation of lift. Thus, the generation of lift does not require different distances around the upper and lower surfaces." Holger Babinsky How do Wings Work? Physics Education November 2003, PDF
  10. ↑ John D. Anderson, Jr. Introduction to Flight 4th ed page 271.
  11. ↑ Supercritical wings have a flat-on-top "upside down" look. NASA Dryden Flight Research Center.

Категории