Жизнеспособно ли моноблочное крыло изменяемого угла атаки (обновлено)?

Да, это жизнеспособный способ управления креном, то есть с точки зрения аэродинамики. Механизм, который вы описываете, представляет собой правильный сервопривод, в котором аэродинамические силы на вкладке возвращаются назад, а вкладка действует как рычаг на основной поверхности управления. Именно так управлялись авиалайнеры после Второй мировой войны, до того, как они стали слишком большими и быстрыми, и только гидравлика могла это делать.

Однако, как обычно, аэродинамически выгодное решение имеет ряд серьезных конструктивных недостатков. Самолет высшего пилотажа может сделать 6 g, и крылья должны быть очень прочными и устойчивыми к изгибу и деформации. Обычно крыло имеет два лонжерона, образующих кессон с верхней и нижней обшивкой.

Если эта торсионная коробка может простираться от кончика крыла до корня, это прочная и легкая конструкция. Но если его нужно где-то разрезать и две половины крыла соединить шарнирным стержнем, то это место будет слабым местом в крыле. Его можно сделать достаточно прочным, но настоящей проблемой является жесткость крыла.

При изменении угла наклона крыла для управления по крену важно иметь равные, но противоположные отклонения с обеих сторон. В противном случае вы добавите коэффициенты нагрузки к результатам ваших входных данных. Если у вас есть какая-то передача, которая будет соединять движения двух половинок крыла, идея сработает. Но старайтесь избегать стойла; сваливание может привести к самопроизвольному броску.

Затем убедитесь, что продольный центр тяжести каждого крыла находится как можно ближе к шарниру крыла. Если у вас есть некоторое расстояние между ними, любой входной крен добавит инерционные моменты вокруг шарнира. Это заставит вашу палку ожить в поворотном маневре неприятным образом. Если центр тяжести находится за шарниром, ускорение крена вызовет усиливающие моменты. Ваша палка начнет вращаться, если вы достаточно быстро ускоритесь! И наоборот, если центр тяжести находится впереди шарнира, каждое ускорение крена будет амортизироваться моментами инерции вокруг шарнира. Гораздо безопаснее, но это вызовет большее усилие на рукояти, чем необходимо для достижения хорошего ускорения по крену.

Если шарнир расположен близко к аэродинамическому центру крыла, управляющие усилия должны быть низкими (за исключением трения, которое может быть огромным в случае плохой конструкции). Однако перемещение крыла с помощью сервопривода добавляет еще одну степень свободы и провоцирует флаттер. Это может сработать, но лучше попробовать на втором этапе. Только убедитесь, что шарнир находится впереди аэродинамического центра, иначе крыло не вернется в нейтральное положение при нулевом усилии на ручке.

К сожалению, заглохшее крыло имеет гораздо меньший пик всасывания в носовой части и меньшее восстановление давления в области отрывного потока, поэтому его центр давления смещается назад. При несимметричном срыве заглохшее крыло наклоняется вниз и втягивает незаглохшее крыло в его положительные упоры, останавливая его в процессе и приводя к неуправляемому крену.

Конструктивно нет проблем, если использовать это на маленьком самолете. Во многих конструкциях использовались трубчатые лонжероны , поэтому используйте один лонжерон меньшего размера, который выступает из центрального крыла, и два больших на внешних крыльях, которые будут скользить по центральной трубе. Добавление двух игольчатых подшипников с каждой стороны с достаточным расстоянием должно снизить трение настолько, чтобы крылья двигались даже под нагрузкой.

Исторически сложилось так, что Akaflieg Berlin 02 «Teufelchen» использовал аналогичный способ управления креном. Внутреннее крыло было обычным, с двумя коробчатыми лонжеронами и жесткой носовой частью, обшитой фанерой. Внешнее крыло было полностью обтянуто тканью и имело нервюры, подвижно прикрепленные к трубчатому лонжерону. Скручивая крайнюю нервюру, внешнее крыло можно было деформировать для управления креном.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Тремя другими самолетами с неподвижным центропланом и цельноповоротными законцовками крыла были Granger Archeopteryx , планер Short SB.1 и исследовательский самолет Short SB.4 Sherpa . Все они были построены только один раз. Пожалуйста, перейдите по последней ссылке, чтобы увидеть фотографии управляющих поверхностей в действии.

Управление полным крылом уже изобретено... В известной сверхлегкой конструкции 30-х годов "Pou du Ciel" управление по тангажу осуществлялось наклоном всего переднего крыла (напрямую, а не сервоприводом). У Pou также было заднее крыло...), что изменило угол атаки... https://en.wikipedia.org/wiki/Mignet_Pou-du-Ciel

Эта конструкция не так уж далека от искривления крыла , используемого в Wright Flyer и некоторых других ранних самолетах. Однако я думаю, что у этой конструкции та же проблема, что и у распашных крыльев - вес. Система вращения должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать вес фюзеляжа, а также вам нужно будет проложить топливные и гидравлические линии (закрылки и т. д.).

Мы видим, что эта идея используется во всех летающих хвостах , но там вы имеете дело с меньшими поверхностями.

Подводя итог, я бы назвал это осуществимым, но неэкономичным.