Войти
Кольцевое закрытое крыло A закрытое крыло - это крыло, которое фактически имеет две основные плоскости которые сливаются на концах, так что нет обычных законцовок. Конструкции закрытого крыла включают кольцевое крыло (обычно известное как цилиндрическое или кольцевое крыло ), соединенное крыло, коробчатое крыло и устройства на конце спирали.
Подобно многим устройствам на законцовках крыла, закрытое крыло направлено на уменьшение расточительных эффектов, связанных с вихрями на законцовках крыла, которые возникают на концах обычных крыльев. Хотя закрытое крыло не претендует на такие преимущества, многие конструкции закрытого крыла действительно имеют конструктивные преимущества по сравнению с обычным кантилевером монопланом.
Спироидное крыло - это закрытая поверхность крыла, прикрепленная к законцовке обычного крыла. Вихри кончика крыла образуют основной компонент турбулентности в следе и связаны с индуцированным сопротивлением, которое вносит значительный вклад в общее сопротивление в большинстве режимов. Закрытое крыло устраняет необходимость в законцовках крыла и, таким образом, можно ожидать уменьшения эффекта лобового сопротивления законцовки крыла .
В дополнение к потенциальным конструктивным преимуществам по сравнению с открытыми консольными крыльями, закрытые поверхности крыльев обладают некоторыми уникальными аэродинамическими свойствами:
В результате, хотя закрытые системы могут производить значительное снижение индуцированного сопротивления по сравнению с обычным плоским крылом, нет никакого значительного аэродинамического преимущества, которое однозначно достигается за счет того, что они закрыты, а не открыты.
Были описаны различные типы закрытых крыльев:
Blériot IV заменил передний кольцевого крыла своего предшественника с обычным бипланом крылом Ранним примером закрытого крыла был самолет Blériot III, построенный в 1906 году Луи Блерио и Габриэль Вуазен. Подъемные поверхности представляли собой два тандемно установленных кольцевых крыла. Более поздний Blériot IV заменил переднее кольцевое крыло на биплан и добавил носовой план утка, чтобы сделать его трехплоскостным самолетом. Он смог оторваться от земли небольшими прыжками, прежде чем был поврежден и не подлежал ремонту.
Основано на работе G.J.A. Китчен, Седрик Ли и Г. Тилман Ричардс построил и пилотировал несколько самолетов с кольцевым крылом, у которых носовая и кормовая части находились на одном уровне. Первым был биплан. За ним последовала серия монопланов, последняя из которых использовалась до 1914 года.
В 1944 году немецкий конструктор Эрнст Хейнкель начал разработку многоцелевого одноместного вертолета с кольцевым крылом вертикального взлета и посадки под названием Lerche, но вскоре от проекта отказались.
В 1950-х годах французская компания SNECMA разработала Coléoptère, одноместный VTOL самолет с кольцевым крылом. Самолет оказался опасно нестабильным, несмотря на разработку и испытания нескольких прототипов, и от конструкции отказались. Более поздние предложения по конструкции с закрытым крылом включали усовершенствованную систему воздушной огневой поддержки (AAFSS) Convair Model 49 и концепцию Lockheed «Flying Bog Seat» 1980-х годов.
Dr. Джулиан Волкович продолжал развивать эту идею в 1980-х годах, утверждая, что это была эффективная конструктивная конструкция, в которой горизонтальное оперение обеспечивало структурную поддержку крыла, а также выступало в качестве стабилизирующей поверхности.
Крылышко Spiroid , конструкция которого в настоящее время разрабатывается Aviation Partners, представляет собой закрытую поверхность крыла, установленную на конце обычного крыла. Компания объявила, что крылышки, установленные на Gulfstream II, снизили расход топлива на крейсерской фазе более чем на 10%.
Финская компания FlyNano пилотировала прототип закрытое крыло сверхлегкий самолет, FlyNano Nano 11 июня 2012 года.
Также был спроектирован и построен самолет с закрытым крылом в Беларуси.
Разные современные примеры включают:
Закрытые крылья остаются в основном ограниченными областями исследований и концептуальных проектов, поскольку инженерные проблемы разработки прочного, самонесущего закрытого крыла для использования в больших авиалайнерах, что принесет пользу большая часть от повышения эффективности еще предстоит преодолеть.
Закрытое крыло также используется в воде для досок для серфинга плавников типа, также известного как туннельный плавник.
AOK Spacejet на Парижском авиасалоне 2013 В течение 2011 года в рамках проекта экологически ответственной авиации Управления аэронавтических исследовательских миссий НАСА были предложены предложения по исследованию, направленным на достижение цели НАСА по сокращению потребления топлива для самолетов в будущем на 50% по сравнению с 1998 годом. Lockheed Martin предложил конструкцию коробчатого крыла вместе с другими передовыми технологиями.
Прандтля
В 1924 году немецкий аэродинамик Людвиг Прандтль предположил, что коробчатое крыло при определенных условиях условиях, может обеспечить минимальное индуцированное сопротивление для данной подъемной силы и размаха крыла. В его конструкции два смещенных горизонтальных крыла имеют вертикальные крылья, соединяющие их концы, и имеют форму, обеспечивающую линейное распределение боковых сил. Утверждается, что такая конфигурация обеспечивает повышенную эффективность для ряда самолетов.
В 1980-х годах использовали такой подход. Название «PrandtlPlane» было придумано в 1990-х годах в ходе исследования Aldo Frediani et. al. Пизанского университета. В настоящее время он также используется в некоторых сверхлегких самолетах,
Полномасштабный прототип сверхлегкого самолета-амфибии PrandtlPlane, разработанный в рамках проекта IDINTOS и представленный на Creactivity 2013 (Понтедера, Италия). IDINTOS (IDrovolante INnovativo TOScano) - это исследовательский проект, совместно финансируемый правительством Тосканы (Италия) в 2011 году с целью разработки и производства сверхлегкого самолета-амфибии PrandtlPlane. Исследовательский проект был выполнен консорциумом тосканских государственных и частных партнеров во главе с аэрокосмической секцией факультета гражданского и промышленного строительства Пизанского университета, и в результате был изготовлен 2-местный прототип VLA.
Эта конфигурация также считается теоретически эффективной для широкофюзеляжных авиалайнеров. Самый крупный коммерческий авиалайнер, Airbus A380, должен идти на компромисс с эффективностью, чтобы в большинстве аэропортов размах крыла был ниже 80-метрового предела, но закрытое крыло с оптимальным размахом может быть короче, чем у обычных конструкций., потенциально позволяя даже более крупным самолетам использовать текущую инфраструктуру.
C-wing - это теоретическая конфигурация, в которой большая часть верхней центральной части крыла коробчатого типа удалена, создавая крыло, которое складывается вверх и вверх на концах, но не соединяется в центре. C-крыло может достигать почти тех же характеристик индуцированного сопротивления, что и соответствующее крыло коробчатого типа, как показывают расчеты, показанные ниже.
Каждый из первых трех рядов на иллюстрации показывает различную конфигурацию C-крыла поскольку это выполняется посредством последовательности теоретических расчетов индуцированного сопротивления, в которых законцовки крыльев сближаются, достигая высшей точки в предельном случае справа, где зазор был сведен к нулю, а конфигурация стала крылом закрытого короба (см. как «Квазизамкнутое С-крыло», потому что расчеты проводились в пределе, когда зазор доходил до нуля).
Непланарные крылья: результаты для оптимального коэффициента аэродинамической эффективности ε Параметр ε является оптимальным коэффициентом аэродинамической эффективности и представляет собой соотношение между аэродинамической эффективностью данного неплоского крыла и соответствующей эффективностью эталонного классического свободнонесущего крыла. крыло с таким же размахом крыла и общей подъемной силой. Обе эффективности оцениваются для их соответствующего оптимального распределения подъемной силы. Значения ε больше 1 указывают на меньшее индуцированное сопротивление, чем у классического свободнонесущего крыла, для которого ε = 1.
Обратите внимание, что все конфигурации C-крыла имеют ε больше 1 и небольшая разница ( нет разницы в двух десятичных разрядах, показанных в двух случаях) между конфигурацией со значительным разрывом (вторая запись в каждой строке) и соответствующей закрытой конфигурацией (третья запись в каждой строке). Это связано с тем, что оптимальная подъемная нагрузка, рассчитанная для квазизакрытых корпусов, очень мала в верхней центральной части, и эта часть крыла может быть удалена с небольшим изменением подъемной силы или сопротивления.
Распределение подъемной силы, показанное здесь для квазизамкнутых корпусов, отличается от тех, которые обычно показаны для коробчатых крыльев в классической литературе (см., Например, Дюран, рисунок 81). Классическое решение у Дюрана было получено с помощью анализа конформного отображения, который, как оказалось, был сформулирован таким образом, чтобы обеспечить равные нагрузки вверх на горизонтальные панели коробки. Но оптимальное распределение подъемной силы не уникально. Постоянная внутренняя нагрузка (соответствующая определенной постоянной циркуляции) может быть добавлена к классической нагрузке, подобной показанной Дюраном, чтобы получить нагрузку, подобную той, которая имеет место в квазизамкнутых случаях ниже. Оба метода анализа дают разные варианты оптимальной нагрузки, которые не отличаются принципиально. За исключением небольших различий из-за численного метода, используемого для квазизамкнутых случаев, два вида нагрузки, в принципе, представляют собой просто сдвинутые версии друг друга.
