Почему винглеты снижают маневренность (истребителей)?

Ваше наблюдение об инерции по крену верно: винглеты добавляют пропорционально большую инерцию по крену для их небольшого увеличения L/D, и это увеличение существует только для более высокого диапазона коэффициентов подъемной силы. При низких коэффициентах подъемной силы (например, в крейсерском режиме), когда индуктивное сопротивление низкое, они увеличивают сопротивление трения и в целом уменьшают L/D.

Есть три аспекта маневренности:

• Как быстро вы можете разогнаться до рулона? Здесь дополнительная инерция законцовок уменьшает ускорение по крену.
• Насколько высока максимальная устойчивая скорость поворота? Это определяется максимальной подъемной силой при нулевой скорости снижения, и здесь помогают винглеты. Особенно при установке на крылья с малым удлинением.
• Насколько высока максимальная скорость поворота? Теперь учитывается только подъемная сила, а увеличенное сопротивление компенсируется повышенной скоростью снижения. Опять же, винглеты немного помогают, но меньше, чем при устойчивой скорости разворота.

Теперь посмотрите, сколько времени любой истребитель тратит около 1g (подсказка: что-то близкое к 100%) и сколько тратится при высоких коэффициентах подъемной силы, например, при резком повороте в воздушном бою. Крылышки помогут в повороте (и я думаю, что мнение Итана неверно), но будут источником сопротивления для остальной части миссии. Добавление винглетов потребует увеличения объема топлива, чтобы предотвратить сокращение времени полета и дальности полета.

Обычно крылышки используются только на высоконагруженных крыльях с большим удлинением, когда их L/D при довольно высоком коэффициенте подъемной силы необходимо увеличить еще больше. Высокоманевренные конфигурации менее связаны с однопроцентным увеличением L/D для небольшой части полета, и для улучшения характеристик разворота гораздо эффективнее увеличение размаха крыла. Но это увеличивает инерцию по крену и демпфирование по крену, поэтому истребители используют крылья с малым удлинением и компенсируют более высокое сопротивление в повороте более мощными двигателями. Обратите внимание, что тенденция к удлинению истребителей пошла на убыль с улучшением тяговооруженности реактивных двигателей.

Вот почему вы не видите винглеты на истребителях: они снижают L/D на протяжении большей части полета. Для выполнения той же задачи истребитель без винглетов можно сделать меньше.

Но давайте не будем ошибаться: конфигурации с малым удлинением больше всего выигрывают от винглетов: они были необходимы в проекте возвращаемого аппарата Hermes, чтобы обеспечить достаточное L/D для успешного запуска.

Влияние винглетов на маневренность самолета неоднозначно, они по-разному влияют на различные параметры маневренности.

• В простейшем смысле винглеты увеличивают удлинение крыла. Это приводит к более низкому угловому ускорению крена, поскольку перед началом движения необходимо преодолеть более высокий момент инерции.

• Скорость крена (при максимальном отклонении элеронов) немного выше у винглетов, поскольку они увеличивают локальную нагрузку на размах возле законцовок крыла, тем самым повышая эффективность элеронов. Это означает, что для данного момента качки требуются меньшие отклонения элеронов; что означает меньшее сопротивление для данной скорости крена и более высокую максимальную скорость крена.

• Поскольку винглеты увеличивают отношение L/D, характеристики набора высоты улучшаются.

Есть и другие причины отсутствия винглетов на боевых самолетах, такие как:

• Винглеты оптимизированы для конкретной конфигурации крыла, скорости полета и профиля и обычно неэффективны, а в других ситуациях могут даже оказывать неблагоприятное влияние на летно-технические характеристики самолета. Например, крылышко увеличивает сопротивление профиля при одновременном снижении индуктивного сопротивления; в условиях, когда сопротивление профиля вносит основной вклад в общее сопротивление, это является недостатком.

• Винглеты будут иметь катастрофические последствия при сверхзвуковом полете из-за дополнительного сопротивления.

• Тонкие крылышки подвержены проблемам флаттера.

• Крылышки значительно увеличат радиолокационную заметность с самых критических углов.

Невоспетое свойство винглетов заключается в том, что они улучшают устойчивость к рысканию, что на самом деле может уменьшить лобовое сопротивление, особенно для конструкций, требующих демпфирования рыскания.

Возвращаясь ко временам Sopwith Camel, истребители выигрывают от нестабильности , чтобы поворачивать более эффективно. В то время как у современных истребителей есть компьютеры, чтобы сделать их более безопасными, Camel было очень сложно летать.

Вопреки некоторым мнениям, винглеты не являются «катастрофой аэродинамического сопротивления» и очень успешно использовались в конструкции ХВ-70 (в сложенном виде) для увеличения коэффициента подъемной силы треугольного крыла, позволяя ему летать с сопротивлением, сохраняя меньший угол атаки. .