Механизация крыла самолета. Описание. Фото. Видео. Пилотируем большой реактивный Спойлер гаситель подъемной силы на крыльях самолета

Когда летишь в самолете пассажиром и сидишь у иллюминатора напротив крыла, это кажется магией. Все эти штучки, которые выдвигаются, поднимаются, опускаются, убираются, а самолет в итоге летит. Но когда начинаешь обучение пилотированию и управляешь самолетом самостоятельно, становится ясно: никакой магии, а чистая физика, логика и здравый смысл.

Все вместе эти штуковины называются «механизация крыла». В буквальном переводе на английский high lift devices. Дословно – приспособления для увеличения подъемной силы. Более точно – для изменения характеристик крыла на разных стадиях полета.

По мере развития авиатехники количество этих устройств становилось все больше – закрылки, предкрылки, щитки, флапероны, элероны, элевоны, интерцепторы и другие средства механизации. Но самыми первыми изобрели закрылки. Они же являются самыми эффективными, а на некоторых самолетах – и единственными. И если маленький легкомоторный самолет вроде Цессна 172S теоретически на взлете можно обойтись и без них, то большой пассажирский авиалайнер без использования закрылков в прямом смысле слова не сможет оторваться от земли.

Не вся скорость одинаково полезна
Современное авиастроение – это вечные поиски баланса между прибылью и безопасностью. Прибыль – это возможность преодолевать как можно большие расстояния, то есть высокая скорость в полете. Безопасность – это, напротив, относительно невысокая скорость на взлете и особенно посадке. Как это совместить?

Чтобы быстро лететь, нужно крыло с узким профилем. Характерный пример – сверхзвуковые истребители. Вот только для взлета ему нужна огромная полоса для разбега, а для посадки и вовсе специальный тормозной парашют. Если сделать крыло широким и толстым, как у винтовых транспортников, садиться будет намного проще, но и скорость в полете намного ниже. Как быть?

Вариантов два – оборудовать все аэродромы длинными-длинными полосами, чтобы их хватало для длинных разбегов и пробегов, либо сделать так, чтобы профиль крыла мог меняться на разных стадиях полета. Как ни странно звучит, второй вариант намного проще.

Как взлетает самолет
Чтобы самолет взлетел, нужно, чтобы подъемная сила крыла превысила силу притяжения. Это азы, с которых начинается теоретическое обучение на пилота . Когда самолет стоит на земле, подъемная сила равна нулю. Увеличить ее можно двумя способами.

Первый – включить двигатели и начать разбег, потому что подъемная сила зависит от скорости. В принципе, для легкого самолета как Цессна-172 на длинной полосе этого вполне может хватить. Но когда самолет тяжелый, а полоса короткая, простого набора скорости не хватит.

Тут мог бы помочь второй вариант – увеличить угол атаки (задрать нос самолета вверх). Но и здесь не все так просто, потому что увеличивать угол атаки бесконечно нельзя. В какой-то момент он превысит так называемое критическое значение, после которого самолет рискует попасть в сваливание. Меняя форму крыла с помощью закрылков, пилот самолета может регулировать скорость (не самолета, а всего лишь обтекания крыла воздушным потоком) и угол атаки.

Обучение пилотированию: от теории к практике
Выпущенные закрылки меняют профиль крыла, а именно - увеличивают его кривизну. Очевидно, что вместе с этим увеличивается сопротивление. Зато уменьшается скорость сваливания. На практике это означает, что угол атаки не изменился, а подъемная сила выросла.

Почему это важно
Чем меньше угол атаки – тем ниже скорость сваливания. То есть теперь пилот самолета может увеличить угол атаки и взлететь, даже если не хватает скорости (мощности двигателя) и длины полосы для разбега.

Но у любой медали есть обратная сторона. Увеличение подъемной силы неизбежно ведет к увеличению сопротивления. То есть придется увеличить тягу, а значит вырастет расход топлива. Зато на посадке избыточное сопротивление напротив даже полезно, поскольку помогает быстрее затормозить самолет.

Все дело в градусах
Конкретные значения сильно зависят от модели, веса, загрузки самолета, длины ВПП, требований производителя и много-много чего еще, чуть ли не температуры за бортом. Но как правило для взлета закрылки выпускают на 5-15 градусов, для посадки – на 25-40 градусов.

Почему так – уже было сказано выше. Чем круче угол – тем больше сопротивление, тем эффективнее торможение. Отличный способ увидеть все это на практике – отправиться в пробный полет, в котором пилот самолета все покажет, расскажет и даже даст попробовать управлять самолетом самому.

Понимая это, легко понять и то, почему после перехода в горизонтальный полет закрылки, напротив, жизненно важно убрать. Дело в том, что изменившаяся форма крыла вызывает не просто сопротивление, но и меняет само качество набегающего потока. Конкретно речь идет о так называемом приграничном слое – том, который непосредственно соприкасается с крылом. Из плавного (ламинарного) он превращается в турбулентый.

И чем сильнее кривизна крыла – тем сильнее турбулентность, а там уже и до срыва потока недалеко. Более того, на высокой скорости «забытые» закрылки могут элементарно оторваться, а это уже критично, поскольку любая ассиметрия (вряд ли их оба оторвет одновременно) грозит потерей управления, вплоть до штопора.

Что еще бывает
Предкрылки. Как видно из названия, расположена в передней части крыла. По своему предназначению закрылками – позволяют регулировать несущие свойства крыла. в частности, летать на больших углах атаки, а значит на меньших скоростях.

Элероны. Расположены ближе к концовкам крыльев и позволяют регулировать крен. В отличие от закрылков, работающих строго синхронно, элероны двигаются дифференциально – если один вверх, то второй вниз.

Особой разновидностью элеронов являются флапероны – гибрид закрылков (англ. flap) и элеронов (aileron). Чаще всего ими оборудуют легкие самолеты.

Интерцепторы. Своего рода «аэродинамический тормоз» - расположенные на верхней плоскости крыла поверхности, которые при посадке (или прерванном взлете) поднимаются, увеличивая аэродинамическое сопротивление.

А еще бывают элерон-интерцепторы, многофункциональные интерцепторы (они же спойлеры), плюс каждая из перечисленных выше категорий имеет свои разновидности, так что перечислить все в рамках статьи невозможно физически. Как раз для этого и существует летная школа и курсы обучения на пилота .

Механизация крыла является неотъемлемой частью крыльев современных самолетов. К ней относятся устройства, позволяющие изменять аэродинамические характеристики крыла на отдельных этапах полёта (рис. 3.8).

Различают два вида механизации по выполняемым функциям:

• · для улучшения взлетно-посадочных характеристик (закрылки и предкрылки);
• · для управления в полете (спойлеры в режиме гасителей подъемной силы и в элеронном режиме).

Механизация крыла самолета:

1 - закрылки; 2 - предкрылки; 3 - спойлеры

Простой закрылок представляет собой отклоняющийся вниз до 45° участок хвостовой части крыла. Для повышения эффективности закрылка он делается щелевым. При отклонении выдвижного закрылка между его носком и крылом образуется профилированная щель. На современных самолетах используются двух- или трехщелевые закрылки.

Предкрылки представляют собой часть носка крыла у передней кромки, которая отклоняется вниз на угол до 25° и выдвигается вперед, образуя с крылом профилированную щель. Так же, как и закрылки, предкрылки уменьшают взлетно-посадочные скорости самолета, а самое главное - увеличивают критический угол атаки.

К средствам механизации относятся спойлеры (интерцепторы), используемые как тормозные щитки, воздушные тормоза, гасители подъемной силы, элементы управления по крену и т.д. При отклонении спойлеров вверх нарушается обтекание крыла, что приводит к уменьшению коэффициента подъемной силы. С помощью спойлеров можно изменять вертикальную скорость снижения, уменьшать длину пробега при посадке за счет более эффективного торможения колес шасси и повышать эффективность управления по крену.

Крыло современных самолетов имеет механизацию передней и задней частей. Элементы механизации передней части крыла обеспечивают ликвидацию срыва потока на крыле при больших углах атаки. Их работа синхронно связана с работой механизации задней части -- закрылков Наиболее эффективными и распространенными являются щелевые выдвижные закрылки, увеличивающие кривизну профиля крыла и его площадь. Щитки могут устанавливаться в носовой и задней частях крыла. Их конструкция проще, чем у закрылков, но эффективность меньше.

Элементы аэродинамической системы управления самолета: 1 -- носовые щитки; 2 -- закрылки; 3 -- цельноповоротный киль; 4 -- дифференциальный стабилизатор; 5 -- интерцепторы

Для уменьшения усилий на рычагах управления все современные самолеты имеют в системе управления бустеры -- рулевые приводы. В 70-х годах появляется электродистанционная система управления (ЭДСУ). На самолетах, оснащенных такой системой, отсутствует (или является резервной) механическая проводка управления, а сигналы управления передаются от рычагов к рулевым машинкам по электрокоммуникациям ЭДСУ имеет меньшую массу и позволяет увеличить надежность системы управления путем резервирования линии связи. В этой системе можно использовать компьютеры и быстродействующие приводы для управления статически неустойчивыми самолетами, а также снижать нагрузки при маневрировании или в полете в турбулентной атмосфере.

На дозвуковых самолетах для уменьшения нагрузок действующих на органы управления, применяются сервокомпенсаторы и серворули -- небольшие поверхности связанные в первом случае с рулями, во втором -- с рычагами управления. С их помощью облегчается или производится отклонение рулей.

Крыло самолета является одной из основных составляющих его частей. Именно благодаря ему самолет летает и совершает различные маневры в воздухе. Оно служит также для размещения в нем топливных баков и шасси. К крылу подвешиваются авиамоторы и боевое вооружение авиалайнеров. Однако основная задача этой части самолета – создание подъемной силы на всех этапах полета.

Механизация крыла Боинг-727

Используемые в современной авиации виды крыльев самолета, бывают прямоугольными, трапециевидными, стреловидными и треугольными. Реже встречаются конструкции с переменной и обратной стреловидностью.

Прямоугольные крылья позволяют создавать наибольшую подъемную силу. Они более устойчивы и хорошо управляются. Их целесообразно использовать на скоростях меньше звука. Они обеспечивают лучшие параметры самолета при взлете и посадке, а также при выполнении маневров. Однако такие конструкции создают большое сопротивление при больших скоростях полета и они более тяжелые.

Трапециевидные крылья менее тяжелые, чем прямоугольные, но они более жесткие. Чем больше суживается такое крыло, тем оно легче и тем жестче оно должно быть. Трапециевидные крылья тоже с успехом используются на дозвуковых самолетах.

Стреловидные крылья применяются для полета на больших дозвуковых и сверхзвуковых скоростях. По сравнению с прямым крылом, у стреловидного меньше несущие способности при одинаковых скоростях полета. Это снижает устойчивость и управляемость самолетов. Чтобы компенсировать этот недостаток, на поверхностях стреловидных крыльев вдоль набегающего потока иногда устанавливают дополнительно небольшие вертикальные плоскости и делают пилообразые уступы на передних кромках. Любой летательный аппарат со стреловидным крылом становится более устойчивым и управляемым, по мере увеличения его скорости.

В то же время, повышенная поперечная устойчивость снижает маневренные возможности самолета при больших скоростях.

Треугольные крылья. При равных с другими крыльями (например, стреловидными) площади крыла и нагрузках, их конструкция легче и более жесткая. Меньший вес объясняется меньшим значением изгибающих и осевых сил при большем поперечном сечении крыла. Повышенная жесткость такого крыла обусловлена большими, по сравнению с другими крыльями, моментами инерции, что тоже объясняется большим поперечным сечением крыла.

Такие крылья имеют меньшее лобовое сопротивление при переходе к сверхзвуковой скорости. Поэтому они применяются преимущественно на сверхзвуковых самолетах.

Большее поперечное сечение треугольного крыла позволяет размещать в крыле вместительные внутренние объемы. Однако конструкция треугольного крыла, по своим аэродинамическим характеристикам, создает меньшую подъемную силу, а также ограничивает использование средств механизации крыла, что чрезвычайно важно на малых скоростях полета.

Крыло самолета - сложная инженерная конструкция, состоящая из множества деталей. Для создания силы, способной поднять самолет в воздух, крылу придается аэродинамическая форма.

В разрезе классическое крыло напоминает вытянутую каплю с плоской нижней частью. Благодаря такой форме, набегающий во время полета аэроплана воздушный поток, сжимается в нижней поверхности крыла, а в верхней образуется разреженное пространство. Сформировавшиеся при этом силы начинают толкать крыло в сторону разреженного пространства, то есть вверх. Таким образом, создается подъемная сила.

Но эти условия полета формируются только при достаточной скорости. Поэтому все самолеты (кроме самолетов с вертикальным взлетом) сначала разгоняются. Им нужно набрать определенную скорость, чтобы оторваться от взлетной полосы и начать набор высоты. Это так называемая скорость отрыва. Она для каждого самолета своя, и даже для одного и того же самолета, но с разной взлетной массой, она тоже будет отличаться. И только после набора этой скорости, крыло начинает поддерживать самолет и не дает ему упасть.

На этапе разгона и набора высоты, для создания большей силы подъема, крыло должно иметь, как можно большую площадь.

Также большая площадь необходима для снижения и посадки аэроплана. Однако в прямолинейном полете, желательно чтобы площадь крыла была как можно меньше с целью создания наименьшего сопротивления. Все эти противоречивые требования «уживаются» в конструкции крыла при помощи специальных механических устройств.

Механизация крыла самолета подразделяется на механические устройства, расположенные на задней и передней кромках крыла.

Основное предназначение этих устройств – управление подъемной силой и сопротивлением самолета, преимущественно когда самолет взлетает или садится. Средства механизации крыла должны отвечать довольно жестким требованиям, и, в первую очередь, к ним относятся слаженность действия механизмов и безотказность их работы. Механизация крыла самолета конструкция и назначение отдельных его составляющих частей представлены ниже.

Механизация крыла на примере Боинг-737

Механизмы задней кромки крыла

При взлете и посадке самолета, для увеличения площади крыла и изменения его аэродинамических характеристик, применяются щитки и закрылки .

Они представляют собой выдвижные или поворотные плоскости. Обыкновенные щитки просто отклоняются вниз при помощи поворотного механизма. Выдвижные щитки, вначале выдвигаются назад за плоскость крыла, а затем наклоняются вниз. Закрылки подразделяются на обыкновенные и щелевые.

Обыкновенные закрылки тоже просто отклоняются вниз. Обыкновенные щитки и закрылки при отклонениях не имеют зазора между крылом. Щелевые закрылки в рабочем положении образуют зазор между своим корпусом и крылом. За счет этого зазора, области низкого и высокого давления в верхней и нижней поверхности крыла сообщаются между собой. Это способствует равномерному обтеканию крыла воздухом, предотвращает срывы потока и падение подъемной силы.

Выпущенные закрылки (Фаулера) самолета ТУ-154

Щелевые закрылки, так же как и крыло подвергаются скоростному напору воздуха и поэтому имеют аэродинамический профиль.

Они подразделяются на однощелевые и многощелевые. Однощелевые закрылки представляют собой простую однопрофильную конструкцию и просто отклоняются вниз, или выдвигаются назад из крыла, а затем отклоняются вниз.

Многощелевые закрылки имеют сложную многоступенчатую многопрофильную (до 3-х профилей) конструкцию с механизмом выдвижения из крыла. Каждый профиль многоступенчатой конструкции отклоняется на свой угол. При опускании закрылков и щитков изменяется аэродинамика крыла, а при их выдвижении увеличивается его площадь. Все эти действия способствуют увеличению подъемной силы крыла.

Простой (поворотный) закрылок

Механизмы передней кромки крыла

В качестве механизмов передней кромки крыла используются предкрылки и отклоняемые носки крыла.

Предкрылки наиболее сложные по конструкции устройства. Они представляют собой выдвижные механизмы аэродинамического профиля, установленные в передней части крыла. Их назначение улучшать летные возможности самолета на малых скоростях. При взлете их применение увеличивает угол набора высоты, что увеличивает крутизну взлета самолета и его быстрый выход на заданную высоту полета.

Обычный щелевой предкрылок в выпущенном состоянии

После выдвижения предкрылков вперед и вниз, образуется зазор, который, как и в случае с закрылками, открывает проход для набегающего потока воздуха с нижней кромки крыла к верхней его поверхности, что предотвращает срыв потока и повышает устойчивость полета самолета. Конструкция механизмов предкрылков обладает большой массой.

К основным недостаткам предкрылков следует отнести то, что в полете их деформация отличается от деформации основного крыла, что ухудшает аэродинамическое качество крыла в целом.

К разновидностям предкрылков относятся Щитки Крюгера, выполненные в виде отклоняющихся вперед и вниз плоскостей. Их применяют вместе с предкрылками на стреловидных крыльях. Они могут использоваться только до определенного угла подъема самолета. При его превышении происходит потеря управляемости.

Отклоняемые носки крыла. Применяются на самолетах с тонким крылом, где невозможно разместить механизмы предкрылков. Назначение их такое же, как и предыдущих механизмов – понизить вероятность потери управления при малых скоростях полета самолета и увеличить подъемную силу крыла.

К средствам механизации относятся также устройства, уменьшающие подъемную силу (тормозные щитки ) и интерцепторы . Конструктивно они представляют собой профилированные плоскости. Располагаются в верхней части крыла перед закрылками. Если самолету нужно снизить скорость, они поднимаются вверх, и создают дополнительное сопротивление.

В убранном положении они спрятаны в крыло. Тормозные щитки отклоняются вверх синхронно, а интерцепторы используются в качестве органов управления креном самолета, поэтому они отклоняются только с той стороны крыла, в сторону которой направлен крен. Для повышения управляемости интерцепторы располагаются как можно дальше от оси самолета.

Механизация Боинг-747. Трехщелевые закрылки Фаулера, предкрылки Крюгера (ближе к фюзеляжу), обычные предкрылки (дальше).

Резюме

Крыло самолета постоянно совершенствуется. Создаются новые материалы, более легкие, теплостойкие, с новыми прочностными характеристиками. Они в состоянии будут выдержать нагрузки недоступные «старым» материалам. Конструкторы при разработке этих тяжелых конструкций получили на вооружение компьютерную технику. Все это позволяет создавать совершенно новые модели авиационных крыльев, с новыми, недостижимыми ранее характеристиками. Оснащенные такими крыльями летательные аппараты будут способны летать еще выше и еще быстрее, станут намного маневренней современных машин. Так, развитие крыла будет способствовать развитию авиации в целом.

Вконтакте

Закрылки самолета могли стать причиной крушения Ту-154 25 декабря под Сочи. Такую версию выдвинули эксперты после расшифровки данных одного из черных ящиков.

Закрылки самолета: для чего, фото, зачем нужны при взлете и посадке

Причиной крушения Ту-154 в Сочи могли быть закрылки. Согласно предварительному анализу данных, полученных с одного из черных ящиков, развитие нештатной ситуации на борту могло начаться с не убравшихся по какой-то причине закрылков.

Пытаясь компенсировать возникший из-за этого пикирующий момент, пилоты усугубили ситуацию до критической, чрезмерно задрав нос самолета.

Как сообщает Life со ссылкой на близкий к следствию источник, эксперты без проблем смогли расшифровать запись с речевого бортового самописца. По его словам, разговор прерывается на том, что один из пилотов восклицает: «Закрылки, с...а!» Затем звучит крик: «Командир, падаем!».

— Скорость 300... (Неразборчиво)
— (Неразборчиво)
— Забрал стойки, командир.
— (Неразборчиво)
— Ух, е-мое!
(Звучит резкий сигнал)
— Закрылки, с...а, че за х***ня!
— Высотометр!
— Нам... (Неразборчиво)
(Звучит сигнал об опасном сближении с землей)
— (Неразборчиво)
— Командир, мы падаем!

Закрылки самолета для чего нужны, фото

Закрылками называют элемент механизации крыла. В убранном состоянии они являются продолжением поверхности крыла. В выпущенном состоянии отходят от него с образованием щелей. Закрылки нужны для улучшения несущей способности крыла во время набора высоты или взлете/посадке. Также они нужны во время полета на малых высотах.

При выпуске закрылок увеличивается кривизна профиля, что позволяет самолетам летать без сваливания на небольшой скорости. На Ту-154М используются двухщелевые закрылки, а на Ту-154Б трехщелевые. Выпуски закрылок могут производиться как автоматически, так и по команде пилотов из кабины.

По предварительным данным, на борту рассогласованно сработали закрылки, в результате их невыхода подъемная сила была потеряна, скорость не была достаточной для набора высоты, и самолет потерпел крушение.

Официальные данные о расшифровке записей пока не опубликованы.

Закрылки фото

Напомним, что самолет Минобороны РФ Ту-154 25 декабря в 01:38 по московскому времени вылетел с аэродрома Чкаловский в Подмосковье и направлялся на авиабазу Хмеймим в сирийской Латакии.

В Сочи воздушное судно остановилось на дозаправку, о чем не было известно заранее. В 05:27 по Москве самолет пропал с радаров спустя несколько минут после вылета из аэропорта Адлера. Позже стало известно, что лайнер упал в акватории Черного моря вблизи сочинского побережья.

На борту воздушного судна находились 92 человека, все они погибли.

Среди жертв катастрофы — 64 сотрудника ансамбля песни и пляски имени Александрова и его руководитель Валерий Халилов, три съемочных группы, врач Елизавета Глинка, которая везла в Сирию медикаменты, а также директор департамента культуры Минобороны Антон Губанков и члены экипажа.