Каковы недостатки установки подкрыльевых щитков на истребители Mirage III/5 для снижения посадочной скорости?

Каждый самолет — это компромисс противоречивых требований. Хотя я не очень хорошо знаком с семейством Mirage, я легко понимаю, почему закрылки никогда не были включены.

В начале пятидесятых, когда в Dassault началась работа над дельтами , наиболее важным параметром конструкции была максимальная скорость. Высокие посадочные скорости были приняты, и, учитывая конструктивные альтернативы дельте (например, F-104), посадочную скорость можно было считать низкой и еще одним плюсом на стороне дельты.

Когда были заказаны первые Mirage III, они должны были выполнять четыре различных задачи: в качестве усовершенствованного учебного самолета (Mirage III B), перехватчика (Mirage III C), штурмовика (Mirage III D и E) и разведки (Mirage III). Р). Для того, чтобы допустить максимально широкий диапазон внешних нагрузок, нижнее крыло не должно иметь закрылков или другого оборудования, которое ограничивало бы установку баков, вооружения или разведывательных модулей. Установка любых закрылков на прямой задней кромке потребует противоположного отклонения элевонов, что сведет на нет любое увеличение подъемной силы.

Закрылки на естественно устойчивых бесхвостых самолетах помогают только в том случае, если они прикреплены в точке перед закрылками триммера по тангажу. Это возможно со стреловидными крыльями (см. планер Horten IX с его маленькими закрылками ниже) или с раздельными закрылками посередине хорды, как на Gloster Javelin. При прямой задней кромке увеличение подъемной силы при естественно устойчивой конфигурации будет невозможно, поскольку дополнительный момент тангажа этих закрылков должен компенсироваться в том же продольном месте поверхностями управления тангажем. То, что получается с закрылками, должно быть уничтожено для дифферентовки по тангажу.

Horten IX V1 на буксире, закрылки опущены ( источник фото )

Поскольку линия Mirage никогда не рассматривалась для использования с авианосцами, ее посадочная скорость была принята как часть общего пакета. Gloster Javelin был разработан как чистый перехватчик, который предъявлял меньшие требования к нижнему крылу. Также хвост Джавелина помогает балансировать самолет в посадочной конфигурации.

Из американского перевода «Aerodynamique de la Nouvelle Generation d'Avions de Combat a Aile Delta» , опубликованного в материалах конференции AGARD No. 241:

Его [Мираж III] аэродинамическая формула, треугольное крыло со стреловидностью назад на 60 ° по передней кромке, позволяла совершать полет на Маха-2 с одним двигателем тягой 6 тонн, в то время как его конкуренты были оснащены 7-тонным J79. Платой за эти сверхзвуковые характеристики стало значительное увеличение скорости захода на посадку: 180 узлов вместо 140 узлов у семейства Mystere. Это ограничение было принято для Mirage III, но более поздние спецификации программы Генерального штаба ВВС Франции требовали скорости захода на посадку ниже 150 узлов.

Так что пользователи Mirage III в конце концов передумали. Результатом этого более низкого требования к скорости захода на посадку стал Mirage F-1 .

Обратите внимание, что искусственная остойчивость позволяет опустить закрылки на задней кромке треугольного крыла; Mirage 2000 мог летать со скоростью до 100 узлов.

«Проверено на небольшом планере для свободного полета» получает +1, но здесь помогают некоторые знания из книг.

При более низких числах Рейнольдса классическая форма аэродинамического профиля выглядит хорошо, но большая часть подъемной силы приходится на нижнюю часть. Вот почему у насекомых плоские крылья, а у птиц треугольный хвост и сильно изогнутые крылья.

Закрылки очень хорошо работают на самолетах с прямым крылом при более высоких числах Рейнольдса, потому что они улучшают как нижнюю подъемную силу «давления», так и верхнюю «бернуллиевскую» подъемную силу за счет увеличения развала, в гораздо большей степени за счет их сочетания с предкрылками, и особенно при более высоком удлинении.

Но с малыми дельтами закрылки помогают гораздо меньше, а предкрылки чуть больше. Некоторые устройства, повышающие подъемную силу, были предложены для Concorde следующего поколения, но нужно было только построить более длинную взлетно-посадочную полосу (и прочные шины), чтобы оригинал работал нормально.

Для эффективности подъемной силы по сравнению с сопротивлением верхняя подъемная сила, создаваемая воздушным потоком над изогнутой поверхностью, является, безусловно, лучшей, пока эффекты Маха (приближающиеся к трансзвуковым скоростям) не начинают вызывать увеличение сопротивления. Затем он снова возвращается на дно для менее эффективного производства подъемной силы.

Преимущество дельт в начале сверхзвуковой эры заключалось в том, что они были очень устойчивыми и использовали вихревой поток по стреловидной передней кромке, а также придонное «давление» для подъемной силы. Ракеты с треугольным оперением с малым удлинением обычно преодолевали «звуковой барьер» на 10 лет раньше, чем Bell XS-1 с прямым крылом, а Spitfire с тонким крылом с нижним удлинением приближался (до потери опоры).

Таким образом, в то время как дельты делают бумажные самолетики очень изящными, гораздо более высокая нагрузка на крыло в полном масштабе (отношение веса к площади) делает их довольно кирпичными на более низких скоростях. Специально для военных самолетов можно было бы использовать более длинную взлетно-посадочную полосу или, как шведский Viggen, использовать утки, усиливающие вихрь, для улучшения характеристик на коротком поле.

Еще один ответ, который дает еще один фактор, почему это, вероятно, не было сделано: это не обязательно для треугольных крыльев.

Одно из ограничений, которое у вас есть при изучении диапазона полета треугольных крыльев, заключается в том, что у вас нет активного контроля над планером свободного полета: вы не можете изменять характеристики в полете. Если у вас есть опыт работы с радиоуправляемыми самолетами, вы заметите еще одну характеристику треугольных крыльев: расширение крыла резко увеличивает как подъемную силу, так и сопротивление.

По сути, все треугольное крыло представляет собой отдельный закрылок. В отличие от узкохордных крыльев (прямых или стреловидных) одной из интересных характеристик треугольных крыльев является то, что они могут сохранять эффективность управления элевонами при очень-очень больших углах атаки. На самом деле, далеко за пределы того, что обычно считается точкой останова.

На самом деле были самолеты с треугольным крылом, которые использовали расширение как аналог выпуска закрылков: и Конкорд, и Ту-144 были спроектированы с опускающимися носовыми обтекателями, чтобы пилоты могли видеть взлетно-посадочную полосу при заходе на посадку, в то время как все крыло расширяется.

Я предлагаю вам провести еще один эксперимент с вашим планером свободного полета. Вместо того, чтобы добавлять закрылки, увеличьте подъемную силу ваших элевонов и посмотрите, насколько больше подъемной силы вы получите от этого.

Однако у Mirage не было опускаемой носовой части, но пилоты по-прежнему использовали маневр расширения, чтобы замедлиться при посадке. Возможно, поскольку это военный самолет, предназначенный для полетов со стационарных авиабаз, длина взлетно-посадочной полосы, необходимая для посадки, считалась достаточной.