Почему аэродинамические поверхности с большим изгибом редко используются в винтах или крыльях?

Первое использование воздушного винта: аэродинамический профиль с большим изгибом может вызвать высокие моменты тангажа и скручивание лопасти воздушного винта. Конечно, вы можете предварительно повернуть лопасть, чтобы она приняла правильную форму в желаемой рабочей точке, но пропеллер должен работать в широком диапазоне рабочих точек, от разбега при взлете до высокоскоростного полета на высоте. В нестандартных условиях (т. е. в большинстве случаев) гребной винт будет иметь плохие характеристики по сравнению с гребным винтом, который выдерживает более разнообразные условия.

Обратите внимание, что действительно тонкие аэродинамические поверхности с большим изгибом используются в компрессорах и турбинах реактивных двигателей . Они более короткие и обладают гораздо более узкими вариациями условий потока, поэтому тонкий аэродинамический профиль с большим изгибом действительно является лучшим выбором.

Использование на крыльях: некоторые самолеты действительно используют аэродинамические поверхности с большим изгибом. Те, у кого низкая максимальная скорость, например, самолеты с приводом от человека или электрические двигатели , предпочитают эти аэродинамические поверхности, потому что они создают необходимую подъемную силу на минимально возможной скорости, поэтому самолет может летать с ограниченной установленной мощностью. Однако, как только самолету необходимо охватить более широкий диапазон скоростей, требуется меньший развал, чтобы снизить сопротивление на высокой скорости. Это похоже на использование на винтах: более широкий рабочий диапазон требует отхода от узкого оптимума, предлагаемого этими аэродинамическими профилями с большим изгибом.

Обратите внимание, что в самолетах с высокой нагрузкой на крыло используются обширные и выдвижные устройства большой подъемной силы, которые превращают их крылья в тонкие конструкции с большим изгибом для посадки. Опять же, когда требуется большая подъемная сила на низкой скорости, лучшим выбором будут тонкие аэродинамические поверхности с большим изгибом. Добавление прорезей между сегментами заставит их работать даже лучше, чем цельный аэродинамический профиль, и позволит использовать больший изгиб.

Вы не можете просто выбрать аэродинамику и исключить все остальное, когда речь идет о конструкции самолета. Но давайте рассмотрим только динамику полета для этого экземпляра и возьмем в качестве примера Selig S1210 или S1223 .

Selig-S1210 (для Re 0.2e6, 0.5e6 и 1.0e6) характеристики:

Во-первых, обратите внимание, что линейный диапазон аэродинамического профиля простирается от$C_l$от 0,5 до 1,9, что означает, что этот аэродинамический профиль подходит только для полета на малых скоростях.

Во-вторых, маневренность такого крыла была бы сомнительной. Для типичного самолета нам потребуется возможность выполнять как минимум 0G push-over и 2G pull-up (для самолетов частей 23 и 25). Однако аэродинамический профиль явно останавливается, не достигнув$C_l$0; и если мы используем$C_l$1,0 в качестве расчетного коэффициента крейсерской подъемной силы, то подтягивание 2G также будет затруднено.

Следовательно, хотя такой аэродинамический профиль с большой подъемной силой может служить нишевым приложениям, таким как соревнования по большой подъемной силе с моделями самолетов, его аэродинамическая полезность ограничена.