Я пытаюсь понять, как крыло изменяемой стреловидности меняет аэродинамический центр самолета и его влияние на маневренность самолета. Я также хотел бы знать важность точки разворота, так как она каким-то образом влияет на центр давления.
С таким количеством вопросов мне нужно структурировать ответ:
Перемещение крыла назад также сместит аэродинамический центр назад, но большая стреловидность поворотного крыла обычно означает, что передняя кромка крыла все еще остается дозвуковой даже при скорости 2 Маха. Это означает, что аэродинамический центр крыла все еще находится около четверти хорды. , поэтому смещение центра давления ограничивается геометрическим смещением от стреловидности крыла. Как правило, поворотное крыло должно сочетаться с большим горизонтальным оперением, чтобы иметь достаточную дифферентовку для всех углов стреловидности.
Первый реактивный самолет, способный изменять угол стреловидности в полете, Bell X-5 , поэтому смещал крыло вперед при увеличении стреловидности. Однако в более поздних конструкциях использовались фиксированные точки поворота.
Если нет возможности балансировать самолет за счет смещения веса (в основном топлива), качающиеся крылья вызывают высокое сопротивление дифферента при стреловидности назад. Однако самым большим источником сопротивления является увеличенная масса конструкции механизма уборки, что приведет к увеличению индуктивного сопротивления. Кроме того, механизм занимает ценный объем в центре самолета, который теперь нельзя использовать для хранения топлива. В целом существенное улучшение аэродинамического сопротивления крыла за счет изменяемой стреловидности почти полностью съедается увеличением массы и увеличением дифферентного сопротивления.
Явным преимуществом переменной стреловидности являются улучшенные характеристики на малых скоростях: как уменьшенная стреловидность, так и увеличение размаха крыла существенно уменьшат сопротивление на малых скоростях, поэтому конструкция с поворотным завихрением продемонстрирует превосходные характеристики праздношатания. Кроме того, взлетная и посадочная дистанции сокращаются, поскольку весь размах крыла можно использовать для высокоэффективных щелевых закрылков.
Качающиеся крылья не могут иметь элеронов - большой угол стреловидности задней кромки при высокой скорости полета делает там рули практически бесполезными. Следовательно, самолет с поворотным крылом будет использовать дифференциальное отклонение горизонтального оперения вместо элеронов (тайлеронов). На малой скорости это снижает возможную скорость крена - крыло без стреловидности способствует сильному демпфированию крена, в то время как эффективность хвостовиков будет ограничена из-за их маленького плеча рычага. F-14 использует спойлеры крыла для улучшения скорости крена при меньших углах стреловидности, но управление спойлерами менее эффективно, чем элеронами.
На высокой скорости (и углах стреловидности) уменьшенное удлинение, увеличенный угол стреловидности и значительно уменьшенный момент инерции вокруг оси крена в совокупности создают очень маневренный самолет.
Чем дальше от точки поворота, тем меньше смещение центра давления. Если в крыле используется сильно стреловидный корень, шкворень можно расположить за бортом без потери эффективности на высокой скорости. Примерами являются Су-17 или Туполев Ту-22 . Внешнее положение шарнира также позволяет размещать внешние нагрузки на внутренней части крыла (перчатка крыла) и избежать сложности подвижных станций крыла.
У Grumman F-14 также выдвигается небольшое треугольное удлинение крыла (перчаточный флюгер) на передней кромке, когда крыло стреловидно назад, чтобы уменьшить ход центра давления. Однако позже эта функция была отключена для уменьшения веса и сложности.
Снижение требований к максимальной скорости современных истребителей означает, что изменяемая стреловидность больше не будет привлекательной для достижения оптимальной конструкции. Переменная стреловидность исчезла с требованием скорости 2+ Маха в 1980-х годах.
Посмотрите это обсуждение , или это, из которого я цитирую:
НАСА провело большую исследовательскую программу по конструкции самолетов с поворотным крылом. Одна альтернатива конструкции, разработанная НАСА, использовалась в F-111, а также в более поздних самолетах, таких как F-14. Вместо того, чтобы размещать точку поворота крыльев в центре фюзеляжа, каждое крыло получило собственную точку поворота, и точка поворота была размещена в нескольких футах от фюзеляжа. Точки поворота прикрывались аэродинамическим обтекателем и становились частью крыла. Эта компоновка фактически разделяла каждое крыло на две части: неподвижную перчаточную секцию крыла, закрывающую шарнирный механизм крыла, и качающуюся секцию. Поскольку качающаяся секция отклонялась назад на более высоких скоростях, она теряла аэродинамический эффект. Однако перчаточная секция крыла увеличивала свой аэродинамический эффект с увеличением скорости. Это уменьшило смещение центра давления.
Дэйв
Чарльз Бретана