Во-первых, предположим, что проблемы со скоростями захода/выезда могут быть устранены с помощью механизации.
Здесь мы читаем, что крылья создают большее сопротивление, чем фюзеляж. Итак, улучшение кажется очевидным; сжать крылья.
Однако для данного веса, высоты и скорости полета такое крыло должно было бы лететь под большим углом атаки, создавая большее индуктивное сопротивление. Как это соотносится с уменьшенным паразитным сопротивлением?
Если кто-то хочет уменьшить индуктивное сопротивление, он должен лететь на меньшей высоте. Это снова означает увеличение паразитного сопротивления . Но перевешивает ли первое второе?
Индуктивное сопротивление можно еще больше уменьшить за счет уменьшения веса крыла меньшего размера. Как это соотносится с вышесказанным?
В общем, вы правы. Уменьшение площади крыла снижает общее сопротивление. В пределах.
Индуктивное сопротивление зависит от скорости и нагрузки на пролет. Если уменьшенная смачиваемая поверхность позволяет вам летать быстрее, индуктивное сопротивление будет ниже, и запас мощности будет больше расходоваться на преодоление вязкостного сопротивления. Однако если размах крыла уменьшить, индуктивное сопротивление будет выше при той же скорости, поэтому лучше уменьшить хорду , чем уменьшить размах. Об этом свидетельствует недавняя разработка авиалайнеров, где уменьшенный расход топлива двигателей позволил построить крылья меньшего размера с большим удлинением. Похожим, но более старым примером является крыло Дэвиса , в котором сочетается чрезвычайная толщина аэродинамического профиля в корневой части и удлинение 11, чтобы минимизировать общее сопротивление и сохранить разумный вес крыла. Другие самолеты, предназначенные для дальних полетов, даже имели удлинение 14,5!
Если кто-то хочет уменьшить индуктивное сопротивление, он должен лететь на меньшей высоте.
Не сосредотачивайтесь только на снижении индуктивного сопротивления! Пожалуйста, помните, что наименьшее общее сопротивление наблюдается в полярной точке, где индуктивное сопротивление и сопротивление нулевой подъемной силы равны . Отодвиньтесь от этой точки, и общее сопротивление при подъеме того же веса увеличится.
Турбинные двигатели получают выгоду от более холодного воздуха . Полет выше означает более высокую истинную скорость воздуха при том же динамическом давлении. Следовательно, площадь крыла должна быть достаточной для работы вблизи тропопаузы . Выход выше этого значения не улучшает ситуацию, но оставаться значительно ниже тропопаузы означает отказаться от очевидного преимущества. Только самолеты, предназначенные для полетов на малых высотах , будут иметь нагрузку на крыло намного выше 600 кг/м², что типично для авиалайнеров. Это предел, упомянутый выше.
Возможно, вы слышали о «угле-гробе», в котором летали пилоты U-2. У U-2 на высоте 90 000 футов было всего 9 узлов между скоростью сваливания и Vmo. Авиалайнеры летают по тому же, но более широкому углу, со скоростью около 15-30 узлов между сваливанием и Vmo. Vmo — это место, где на верхней поверхности крыла начинают появляться ударные волны, тряска, скачки двигателя и всякие другие неприятные вещи. Скорость сваливания соответственно высока, поскольку низкая плотность воздуха означает, что крыло уже работает с высоким коэффициентом подъемной силы, а также крыло имеет более низкое значение CLmax в околозвуковых условиях.
Причина этого не всегда может быть чисто аэродинамической/сваливающей, аэроупругое поведение крыла с высокими клиренсами и околозвуковыми скоростями очень сложно (тем более со сложными законцовками), и я полагаю, что это будет ограничивающим фактором.
Для специально разработанных крыльев крыло может достигать более высокого трансзвукового CL по сравнению с дозвуковым, но я очень сомневаюсь, что крыло авиалайнера спроектировано так. Крылья, рассчитанные на большую околозвуковую подъемную силу, обычно можно увидеть на истребителях. Поскольку они имеют меньшее удлинение и не имеют законцовок крыла, они проще с точки зрения конструкции и аэроупругости.
Возвращаясь к вашему вопросу, у крыла не так много места для сжатия, даже в крейсерских условиях. Приспособиться к взлету и особенно к посадке не так просто, как хлопнуть по механизмам подъемной силы, так как в этом случае вам все равно придется учитывать отказ некоторых устройств большой подъемной силы и по-прежнему иметь возможность посадить самолет.
Перехватчик F-104 был разработан с очень маленьким крылом (у нас в колледже стоял F-104 перед нашим зданием, я был шокирован, когда впервые увидел его собственными глазами) и прибегал к закрылкам, предкрылкам и система управления пограничным слоем, в которую из компрессора отбирается воздух для включения пограничного слоя и задержки начала срыва. BLC, очевидно, работал только при работающем двигателе, поэтому с погасшим пламенем скорость сближения F-104 превышала 200 узлов. Это способствовало ужасным показателям безопасности Starfighter: некоторые военно-воздушные силы потеряли более 30% самолетов, которые они приобрели, в авариях.
Роберт ДиДжованни