Каковы виды использования тонкого аэродинамического профиля и толстого аэродинамического профиля?

Толстые изогнутые аэродинамические поверхности, такие как Gottingen, Clarke Y и Davis, являются наиболее эффективными аэродинамическими профилями до скоростей, при которых число Маха становится критическим.

Подъемная сила определяется по формуле подъемной силы:

$Lift$= 1/2 × Коэффициент подъемной силы × Плотность воздуха × Площадь крыла × Скорость$^2$

Коэффициент подъемной силы можно дополнительно разделить на угол атаки и тип аэродинамического профиля.

Таким образом, умный дизайнер выбирает наиболее эффективный аэродинамический профиль и наименьшую площадь, необходимую для подъема данного веса.

Теперь время выбирать. Согласно Бернулли, самое высокое отношение подъемной силы к сопротивлению достигается за счет ускорения воздуха над верхней частью крыла. Именно здесь сияют толстые крылья, к большому изумлению авиаконструкторов 100-летней давности. Толстые крылья также имеют мягкие характеристики сваливания, что сделало Fokker D.VII настоящим хитом в 1918 году. Толщина также позволила использовать внутреннюю консольную конструкцию вместо растяжек, что проложило путь для более высоких скоростей, пока...

Более высокая скорость воздушного потока над крылом приближалась к трансзвуковой скорости, что приводило к увеличению лобового сопротивления. Это вынудило разработчиков отказаться от верхнего подъема и использовать нижний подъем, где воздушный поток медленнее. Это привело к «сверхкритическому» крылу для высокого дозвукового крейсерского полета. Сверхкритические крылья имеют очень «плоскую» верхнюю поверхность. Обратите внимание, что авиалайнеры резко увеличивают изгиб для более медленных фаз полета с убирающимися предкрылками и закрылками.

Крылья сверхзвуковых самолетов тонкие, чтобы избежать сопротивления, но могут создавать подъемную силу за счет стреловидной передней кромки, как у бумажного самолета. Этот тип подъема называется вихревым подъемом . Как видно из приведенной выше формулы, скорость равна квадрату . Это означает, что на высоких скоростях крыло не должно быть столь же эффективным для создания желаемой подъемной силы, как это наблюдается в таких конструкциях, как Concorde.

Конечно, с очень небольшим весом, как бумажный самолетик, тоже работает.

Это верно для большинства случаев, потому что тонкие аэродинамические поверхности обычно создают меньшее сопротивление и меньшую подъемную силу, чем толстые, при том же угле атаки. Но они также являются исключениями.

Толстые аэродинамические поверхности, а точнее сверхкритические аэродинамические поверхности, обычно используются коммерческими авиалайнерами, но не только потому, что они могут создавать меньшее сопротивление. Авиалайнеры летают со скоростью, при которой на верхней поверхности крыла может возникнуть ударная волна, создающая дополнительное сопротивление. Решение этой проблемы состоит в том, чтобы сделать верхнюю поверхность аэродинамического профиля плоской, но при этом уменьшить подъемную силу. Чтобы создать достаточную подъемную силу, нижняя поверхность аэродинамического профиля должна быть сложной, что гарантирует толстый аэродинамический профиль. Эти аэродинамические поверхности имеют высокое аэродинамическое качество, что имеет решающее значение для авиалайнеров.

Тонкие аэродинамические поверхности обычно используются сверхзвуковыми самолетами. Эксперимент показывает, что аэродинамический профиль с относительной толщиной 6 % создает сопротивление почти в два раза больше, чем аэродинамический профиль с относительной толщиной 4 %. В то же время толщина оказывает незначительное влияние на подъемную силу тонких профилей на сверхзвуковых скоростях.