شاید واحد اصلی هواپیما بال باشد. این بال است که بالابر ایجاد می کند که هواپیمای چند تنی را در هوا نگه می دارد و از سقوط آن جلوگیری می کند. تصادفی نیست که طراحان بیان می کنند که صاحب بال هواپیما را نیز کنترل می کند. تلاش برای بهبود ویژگی های آیرودینامیکی هواپیما، توسعه دهندگان را مجبور می کند که به طور مداوم بال را بهبود بخشند و روی شکل، وزن و مشخصات آن کار کنند.
بال در نمایه
پروفایل بال هواپیما یک بخش هندسی از بال است که به موازات محور هواپیما قرار دارد. یا ساده تر - نمای جانبی بال. در طول سال های طولانی توسعه صنعت هواپیما، آزمایشگاه ها و موسسات مختلف به طور مداوم بال هایی با پیکربندی های مختلف را توسعه داده و آزمایش کرده اند. سرعت ها افزایش یافت، حجم هواپیماها، وظایف تغییر کرد - و همه اینها به پروفایل های بال جدید نیاز داشت.
انواع نمایه
امروز، پروفیل های بال مختلفی وجود دارد،از نظر هدف متفاوت است همین نوع می تواند انواع مختلفی داشته باشد و در هواپیماهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد. اما به طور کلی، انواع اصلی پروفایل های موجود را می توان با تصویر زیر نشان داد.
- متقارن.
- نامتقارن.
- Plano-convex.
- Dinconvex.
- S شکل.
- لمینیت.
- عدسی.
- الماسی شکل.
- گوه شکل.
در برخی از هواپیماها، از پروفیل متغیر در طول بال استفاده می شود، اما معمولاً شکل آن در سراسر بال بدون تغییر است.
هندسه
از نظر بیرونی، مشخصات بال شبیه یک کرم یا چیزی شبیه به آن است. از آنجایی که یک شکل هندسی پیچیده است، مجموعه ای از ویژگی های خاص خود را دارد.
شکل مشخصات هندسی اصلی پروفیل بال هواپیما را نشان می دهد. فاصله (ب) وتر بال نامیده می شود و فاصله بین نقاط انتهایی جلو و عقب است. ضخامت نسبی با نسبت حداکثر ضخامت پروفیل (Cmax) به وتر آن تعیین می شود و به صورت درصد بیان می شود. مختصات ماکزیمم ضخامت نسبت فاصله انگشت پا تا محل حداکثر ضخامت (Xc) به وتر (b) است و به صورت درصد نیز بیان می شود. خط مرکزی یک منحنی شرطی است که از پانل های بال بالا و پایین فاصله دارد و فلش انحراف (fmax) حداکثر فاصله از وتر خط مرکزی است. شاخص دیگر - انحنای نسبی - با تقسیم (fmax) بر وتر (b) محاسبه می شود.به طور سنتی، همه این مقادیر به صورت درصد بیان می شوند. علاوه بر مواردی که قبلا ذکر شد، شعاع بینی نیم رخ، مختصات بزرگترین تقعر و تعدادی دیگر وجود دارد. هر نمایه کد مخصوص به خود را دارد و به عنوان یک قاعده، ویژگی های هندسی اصلی در این کد وجود دارد.
برای مثال، پروفیل B6358 دارای ضخامت پروفیل 6٪، موقعیت فلش مقعر 35٪ و انحنای نسبی 8٪ است. متأسفانه سیستم نشانه گذاری یکپارچه نیست و توسعه دهندگان مختلف از رمزها به روش خود استفاده می کنند.
آیرودینامیک
فانتزی، در نگاه اول، نقاشی های بخش های بال نه به خاطر عشق به هنر عالی، بلکه صرفاً برای اهداف عملی - برای اطمینان از ویژگی های آیرودینامیکی بالای پروفیل بال ها ساخته شده اند. این مهم ترین ویژگی ها شامل ضریب بالابر Su و ضریب درگ Cx برای هر ایرفویل خاص است. ضرایب خود مقدار ثابتی ندارند و به زاویه حمله، سرعت و برخی ویژگی های دیگر بستگی دارند. پس از آزمایش در یک تونل باد، می توان برای هر پروفیل یک بال هواپیما یک قطب به اصطلاح ترسیم کرد. این رابطه بین Cx و Su را در یک زاویه حمله خاص منعکس می کند. کتابهای راهنمای ویژه ای ایجاد شده است که حاوی اطلاعات دقیق در مورد هر یک از مشخصات آیرودینامیکی بال است و با نمودارها و نمودارهای مناسب نشان داده شده است. این فهرست ها به صورت رایگان در دسترس هستند.
انتخاب نمایه
تنوع هواپیما، انواع نیروی محرکه آنهاتاسیسات و هدف آنها نیازمند یک رویکرد دقیق برای انتخاب مشخصات بال هواپیما است. هنگام طراحی هواپیماهای جدید، معمولاً چندین جایگزین در نظر گرفته می شود. هر چه ضخامت نسبی بال بیشتر باشد، کشش بیشتر است. اما با بالهای نازک با طول زیاد، ایجاد استحکام ساختاری کافی دشوار است.
یک سوال جداگانه در مورد ماشین های مافوق صوت وجود دارد که نیاز به رویکرد خاصی دارد. کاملاً طبیعی است که مشخصات بال هواپیمای An-2 ("ذرت") با مشخصات یک جنگنده و یک هواپیمای مسافربری متفاوت باشد. پروفیل‌های بال متقارن و S شکل بالابر کمتری ایجاد می‌کنند، اما پایدارتر هستند، یک بال نازک با خمیدگی جزئی برای اتومبیل‌های اسپرت و هواپیماهای جنگنده با سرعت بالا مناسب است و یک بال ضخیم با یک بال بزرگ که در هواپیماهای مسافربری بزرگ استفاده می‌شود، می‌تواند بال با بالاترین بالابر نامیده می شود. هواپیماهای مافوق صوت مجهز به بال هایی با مشخصات عدسی شکل هستند، در حالی که پروفیل های الماسی شکل و گوه ای شکل برای هواپیماهای مافوق صوت استفاده می شود. باید در نظر داشت که با ایجاد بهترین نمایه، تنها به دلیل درمان سطحی ضعیف پانل های بال یا طراحی ضعیف هواپیما، می توانید تمام مزایای آن را از دست بدهید.
روش محاسبه مشخصه
اخیراً، محاسبات ویژگی های یک بال با مشخصات خاص با استفاده از رایانه هایی انجام می شود که قادر به انجام مدل سازی چند عاملی رفتار بال در شرایط مختلف هستند. اما مطمئن ترین راه آزمایش های طبیعی است که روی آن انجام می شوداستندهای ویژه کارمندان منفرد "مدرسه قدیمی" ممکن است این کار را به صورت دستی ادامه دهند. این روش به سادگی تهدید آمیز به نظر می رسد: "محاسبه کامل بال با استفاده از معادلات انتگرو دیفرانسیل با توجه به گردش مجهول." ماهیت روش نشان دادن گردش جریان هوا در اطراف بال به صورت سری مثلثاتی و جستجوی ضرایب این سری ها است که شرایط مرزی را برآورده می کند. این کار بسیار پر زحمت است و هنوز هم فقط مشخصات تقریبی مشخصات بال هواپیما را نشان می دهد.
ساختار بال هواپیما
یک نمایه محاسبه شده زیبا و دقیق باید در واقعیت ساخته شود. بال، علاوه بر انجام وظیفه اصلی خود - ایجاد بالابر، باید تعدادی از وظایف مربوط به قرار دادن مخازن سوخت، مکانیسم های مختلف، خطوط لوله، مهارهای الکتریکی، سنسورها و موارد دیگر را انجام دهد، که آن را به یک شی فنی بسیار پیچیده تبدیل می کند. اما به زبان ساده، بال هواپیما از مجموعه ای از دنده ها تشکیل شده است که نمایه بال مورد نظر را که در سراسر بال قرار دارد و اسپارها در امتداد آن تشکیل می دهند. از بالا و پایین این سازه با روکشی از پانل های آلومینیومی با یک مجموعه ریسمان بسته می شود. دنده ها در امتداد خطوط بیرونی کاملاً با مشخصات بال هواپیما مطابقت دارند. شدت کار در ساخت بال به 40 درصد از کل شدت کار ساخت کل هواپیما می رسد.
