Ұшақтың негізгі бірлігі - қанат болуы мүмкін. Бұл көп тонналық ұшақты ауада ұстап, оның құлап кетуіне жол бермейтін көтергішті жасайтын қанат. Дизайнерлердің қанатты иеленетін адам ұшақты да басқарады деген сөз болуы кездейсоқ емес. Әуе кемелерінің аэродинамикалық сипаттамаларын жақсартуға ұмтылу әзірлеушілерді оның пішіні, салмағы және профилі бойынша жұмыс жасай отырып, қанатты үнемі жетілдіруге мәжбүр етеді.
Профильдегі қанат
Ұшақ қанатының профилі – ұшақ осіне параллель орналасқан қанаттың геометриялық қимасы. Немесе қарапайымырақ - қанаттың бүйірлік көрінісі. Ұшақ өнеркәсібін дамытудың ұзақ жылдарында әртүрлі зертханалар мен институттар әртүрлі конфигурациядағы қанаттарды үнемі жасап, сынады. Жылдамдық өсті, ұшақтардың массасы, тапсырмалар өзгерді - және мұның барлығы жаңа қанат профильдерін қажет етті.
Профиль түрлері
Бүгінде әртүрлі қанат профильдері бар,мақсаты бойынша әртүрлі. Бір типтің көптеген нұсқалары болуы мүмкін және әртүрлі ұшақтарда қолданылуы мүмкін. Бірақ жалпы профильдердің бар негізгі түрлерін төмендегі суретте көрсетуге болады.
- Симметриялық.
- Асиметриялық.
- Плано-дөңес.
- Бин дөңес.
- S-тәрізді.
- Ламинделген.
- Лентикуляр.
- Гауһар тәрізді.
- Сына тәрізді.
Кейбір ұшақтарда қанаттың ұзындығы бойынша айнымалы профиль пайдаланылады, бірақ әдетте оның пішіні бойы өзгермейді.
Геометрия
Сырттай қанаттың профилі құртқа немесе соған ұқсас нәрсеге ұқсайды. Күрделі геометриялық фигура болғандықтан, оның өзіндік сипаттамалары бар.
Суретте ұшақ қанаты профилінің негізгі геометриялық сипаттамалары көрсетілген. Қашықтық (b) қанат хордасы деп аталады және алдыңғы және артындағы шеткі нүктелер арасындағы қашықтық. Салыстырмалы қалыңдық профильдің максималды қалыңдығының (Cmax) оның хордасына қатынасымен анықталады және пайызбен көрсетіледі. Максималды қалыңдық координатасы – саусақтың ұшынан максималды қалыңдықтың орнына дейінгі қашықтықтың (Xc) хордаға (b) қатынасы және де пайызбен көрсетіледі. Ортаңғы сызық - жоғарғы және төменгі қанат панельдерінен бірдей қашықтықта орналасқан шартты қисық сызық, ал ауытқу көрсеткі (fmax) - орталық сызықтың хордасынан максималды қашықтық. Басқа көрсеткіш – салыстырмалы қисықтық – (fmax) хордаға (b) бөлу арқылы есептеледі. Дәстүрлі түрде бұл мәндердің барлығы пайызбен көрсетіледі. Жоғарыда айтылғандардан басқа, профильдік мұрынның радиусы, ең үлкен ойыс координаталары және басқалары бар. Әрбір профильдің өз коды бар және әдетте бұл кодта негізгі геометриялық сипаттамалар бар.
Мысалы, B6358 профилінде профиль қалыңдығы 6%, көрсеткі ойысы 35% және салыстырмалы қисықтық 8%. Белгілеу жүйесі, өкінішке орай, біртұтас емес, әр түрлі әзірлеушілер шифрларды өзінше пайдаланады.
Аэродинамика
Бір қарағанда, қанат бөліктерінің сызбалары жоғары өнерге деген сүйіспеншіліктен емес, тек прагматикалық мақсатта - қанат профилдерінің жоғары аэродинамикалық сипаттамаларын қамтамасыз ету үшін жасалған. Бұл ең маңызды сипаттамаларға көтерілу коэффициенті Su және әрбір нақты аэроплан үшін кедергі коэффициенті Cx кіреді. Коэффициенттердің өзі тұрақты мәнге ие емес және шабуыл бұрышына, жылдамдыққа және кейбір басқа сипаттамаларға байланысты. Жел туннельінде сынақтан өткізгеннен кейін ұшақ қанатының әрбір профилі үшін полярлық деп аталатын сурет салуға болады. Ол белгілі бір шабуыл бұрышында Cx және Su арасындағы қатынасты көрсетеді. Қанаттың әрбір аэродинамикалық профилі туралы егжей-тегжейлі ақпаратты қамтитын және тиісті графиктер мен диаграммалармен суреттелген арнайы анықтамалықтар жасалды. Бұл каталогтар тегін қолжетімді.
Профиль таңдау
Ұшақтардың әртүрлілігі, олардың қозғалу түрлеріқондырғылар мен олардың мақсаты әуе кемесінің қанат профилін таңдауға мұқият қарауды талап етеді. Жаңа ұшақтарды жобалау кезінде әдетте бірнеше баламалы нұсқалар қарастырылады. Қанаттың салыстырмалы қалыңдығы неғұрлым көп болса, соғұрлым сүйреу күшейеді. Бірақ үлкен ұзындықтағы жіңішке қанаттармен сәйкес құрылымдық беріктікті қамтамасыз ету қиын.
Ерекше тәсілді қажет ететін дыбыстан жоғары машиналар туралы бөлек сұрақ бар. Ан-2 ұшағы қанатының профилі («жүгері») истребитель мен жолаушы лайнерінің профилінен ерекшеленуі әбден заңды. Симметриялы және S-тәрізді қанат профильдері аз көтеруді жасайды, бірақ тұрақтырақ, аздаған камерасы бар жұқа қанат жоғары жылдамдықтағы спорттық автомобильдер мен жойғыш ұшақтар үшін қолайлы, ал үлкен жолаушылар ұшағында қолданылатын үлкен камерасы бар қалың қанат ең жоғары көтергіш қанат деп аталады. Дыбыстан жоғары ұшақтар линтикулярлы профилі бар қанаттармен жабдықталған, ал гиперсониялық ұшақтар үшін гауһар тәрізді және сына тәрізді профильдер қолданылады. Ең жақсы профильді жасау арқылы сіз оның барлық артықшылықтарын қанат панельдерінің бетін нашар өңдеуге немесе ұшақтың нашар дизайнына байланысты жоғалтуыңыз мүмкін екенін есте ұстаған жөн.
Сипаттамаларды есептеу әдісі
Жақында белгілі бір профильдегі қанаттың сипаттамаларын есептеу әртүрлі жағдайларда қанаттың мінез-құлқын көп факторлы модельдеуді жүргізуге қабілетті компьютерлер арқылы жүзеге асырылады. Бірақ ең сенімді әдіс - табиғи сынақтарарнайы стендтер. Жеке «ескі мектеп» қызметкерлері мұны қолмен жалғастыра алады. Бұл әдіс жай ғана қорқынышты болып көрінеді: «белгісіз айналымға қатысты интегро-дифференциалдық теңдеулерді пайдалана отырып, қанаттың толық есебі». Әдістің мәні тригонометриялық қатарлар түрінде қанат айналасындағы ауа ағынының циркуляциясын бейнелеу және шекаралық шарттарды қанағаттандыратын осы қатарлардың коэффициенттерін іздеу болып табылады. Бұл жұмыс өте еңбекқор және әлі де ұшақ қанаты профилінің шамамен сипаттамаларын береді.
Ұшақ қанатының құрылымы
Әдемі сызылған және егжей-тегжейлі есептелген профиль шындықта жасалуы керек. Қанат өзінің негізгі функциясын - көтергішті жасаудан басқа, жанармай бактарын, әртүрлі механизмдерді, құбырларды, электр сымдарын, сенсорларды және тағы басқаларды орналастыруға байланысты бірқатар тапсырмаларды орындауы керек, бұл оны өте күрделі техникалық объект етеді. Бірақ өте қарапайым айтсақ, ұшақтың қанаты қанаттың көлденеңінен орналасқан қалаған қанат профилінің қалыптасуын қамтамасыз ететін қабырғалар жиынтығынан және бойында орналасқан шпалардан тұрады. Жоғарыдан және төменнен бұл құрылым стрингер жинағы бар алюминий панельдердің қаптамасымен жабылған. Сыртқы контурлар бойындағы қабырғалар ұшақ қанатының профиліне толығымен сәйкес келеді. Қанатты жасаудағы еңбек сыйымдылығы бүкіл ұшақты жасаудағы жалпы еңбек сыйымдылығының 40%-ына жетеді.
