Почему задние кромки аэродинамического профиля направлены вниз?

Задняя кромка и аэродинамический профиль в основном направлены вниз. Есть ли для этого причина? Промывка вниз увеличивает сопротивление, а промывка вниз происходит из-за того, что направление воздуха направлено вниз. Если заднюю кромку сделать горизонтальной (или, возможно, направленной вверх), они могут производить меньше размытия вниз, и условие Кутты все еще может быть удовлетворено.

Каковы конкретные причины такой формы?

Нисходящий поток — это результат подъема (или наоборот, в зависимости от того, как на это посмотреть).
Нет подъема без нисходящего потока, поэтому обычно это считается довольно важным. Это возвращает нас ко всему третьему закону Ньютона . Совершенно горизонтальное крыло (при 0 AoA) не создает подъемной силы, а крыло, отклоняющее воздух вверх, создает отрицательную подъемную силу.
@reirab Просто чтобы уточнить, идеально горизонтальный симметричный аэродинамический профиль не создает подъемной силы. Есть аэродинамические поверхности, рассчитанные на подъем при 0 и даже отрицательных углах атаки.
@StallSpin Да, правильно. Под «идеально горизонтальным крылом» я имел в виду, что крыло не отклоняет воздушный поток вверх или вниз (т.е. это симметричное крыло с углом атаки 0).

Ответы (4)

Вы правы, задняя кромка не должна быть направлена ​​вниз. Возьмем симметричные аэродинамические поверхности - здесь задняя кромка проходит параллельно хорде аэродинамической поверхности. Или возьмем рефлекторные аэродинамические поверхности (например, HQ 34 бесхвостого планера СБ-13 ): здесь задняя кромка действительно направлена ​​вверх, и все же этот самолет летит.

Но чтобы создать подъемную силу с минимальным сопротивлением, полезно, чтобы задняя кромка была направлена ​​немного вниз. Почему? Потому что тогда это будет меньше всего мешать желаемому локальному потоку. Подъем создается за счет ускорения воздуха вниз . Крыло отклоняет обтекающий его воздух, и задняя кромка должна отражать этот угол отклонения.

Но, как всегда, слишком много нехорошо: аэродинамический профиль Eppler 417 планера SB-7 имел экстремальную компоновку со слишком большим задним изгибом . Говорят, что пилоты все еще могли стереть капли дождя возле задней кромки после приземления, когда они пересекли ливень часом ранее. Это означает, что воздушный поток отрывается значительно впереди задней кромки на верхней поверхности, и капли дождя не будут сдуваться в отрывном потоке. Разделение потока увеличивает лобовое сопротивление, и этот эффект показывает, что форма Eppler 417 имела слишком большой изгиб задней кромки вниз.

Если самолет большой и тяжелый, задний изгиб его профиля может быть больше - крайний случай показан ниже. Это ранний сверхкритический аэродинамический профиль, разработанный McDonnell-Douglas, а сильно изогнутая задняя часть позволяет интегрировать в него очень эффективные закрылки Фаулера . Закрылки помогают, потому что они позволяют изменить направление, в котором направлена ​​задняя кромка: низкие коэффициенты подъемной силы не требуют отклонения закрылков или даже отрицательных углов закрылков в планерах, и чем выше потребность в подъемной силе, тем больше будут выпущены закрылки, направленные все больше вниз.

Уиткомб 523

То же самое относится и к поверхностям управления: в зависимости от желаемого изменения подъемной силы их задняя кромка будет направлена ​​вверх или вниз. Ниже приведен пример, где я построил распределение давления для трех отклонений закрылков на одном графике. Верхнее и нижнее поверхностное давление показаны цветными линиями, а нижние линии относятся к нижней поверхности. Пунктирные линии показывают невязкое давление, а сплошные линии — распределение давления с добавлением эффектов трения. Чем шире две линии одного цвета друг от друга, тем больше создается подъем. Обратите внимание на контурный график ниже, который соответствует цветовой схеме графиков давления.

E502 с тремя углами наклона закрылка

Если есть прорези для возобновления потока, возможны экстремальные углы задней кромки, которые помогают создать большую подъемную силу на низкой скорости, что помогает авиалайнерам заходить на небольшие аэродромы. См. ниже закрылки с тремя прорезями Боинга 727 , который был разработан для региональных перевозок из и в небольшие аэропорты.

Трехщелевые закрылки Боинга 272 в посадочном положении

Как всегда Питер. Я считаю, что после одного из ваших ответов почти нечего добавить :) +1
Если подъемная сила создается за счет ускорения воздуха вниз, то чем выше струя вниз, тем выше подъемная сила. Вихрь, вызванный подъемной силой, также создает больше потока вниз и, следовательно, должен обеспечивать большую подъемную силу, верно? Но в большинстве книг говорится, что вихрь, вызванный подъемной силой, снижает эффективный угол атаки, поскольку поток вниз больше и, следовательно, подъемная сила уменьшается. Как снижается эффективная АОА при наличии нисходящего потока?
@Selva: поток вниз идет вместе с потоком вверх перед крылом. Поле всасывания над крылом ускоряет и изгибает воздушный поток — более подробное объяснение смотрите здесь . Может быть, это был бы хороший вопрос сам по себе.
Я сделаю это как новый вопрос, так как это поможет другим
Интересно, а как низко закрылки при посадке? (Учитывая, что они даже позади главной передачи, я полагаю, что это очень низко.)
@yo': Видишь бампер на задней части фюзеляжа? Это сначала установит большой контакт, защищая закрылки.
О умница! Спасибо!

В этом вопросе обсуждаются различные способы объяснения того, почему крылья создают подъемную силу. Объяснение Ньютона (крылья поднимаются, толкая ветер вниз) может объяснить, почему задняя кромка крыла направлена ​​вниз. Это увеличит угол, под которым воздух направлен вниз, и, таким образом, увеличит подъемную силу.

Я читал, что экранный эффект связан с уменьшением угла нисходящего потока. Если, как вы сказали, поток вниз увеличивает подъемную силу, то эффект земли должен уменьшать подъемную силу. Но это не тот случай. Поправьте меня, если я ошибаюсь.
Эффект земли в сочетании с ньютоновским подходом к объяснению подъемной силы рассматривается здесь Aviation.stackexchange.com/a/11396/4197
Итак, если я правильно понимаю, экранный эффект уменьшает индуктивное сопротивление за счет уменьшения угла смыва вниз. Но при этом подъемная сила тоже должна уменьшаться, но это компенсируется амортизирующим эффектом (нарастание высокого давления между нижней поверхностью и землей) Я прав? Пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь
Вы можете видеть, что результирующая сила ( Ф р е с ) находится под углом (≈ угол нисходящего потока, α е ф ф ). Вертикальная составляющая этой возвращающей силы есть подъемная сила. ( л знак равно Ф р е с грех ⁡ α е ф ф ) , горизонтальная составляющая - индуктивное сопротивление ( Д знак равно Ф р е с потому что ⁡ α е ф ф ) . Эффект земли уменьшает угол наклона вниз (поэтому результирующая сила становится более вертикальной). Это увеличивает подъемную силу и уменьшает сопротивление.
@Selva: Вы совершенно правы.

Промывка вниз увеличивает сопротивление, а промывка вниз происходит из-за того, что направление воздуха направлено вниз. Если заднюю кромку сделать горизонтальной (или, возможно, направленной вверх), они могут производить меньше размытия вниз, и условие Кутты все еще может быть удовлетворено.

Есть очень важная причина, по которой мы не хотим пытаться уменьшить количество нисходящего потока, генерируемого крыльями: количество нисходящего потока равно количеству подъемной силы!

Самолет в прямолинейном и горизонтальном полете должен производить поток воды вниз, равный его собственному весу. Если он производит меньше потока вниз, чем это, он упадет. Нет никакого способа обойти это.

То, как «указывает» задняя кромка, связано с углом атаки в полете, а не с тем, как кто-то мог произвольно нарисовать изображение сечения.

Если вы когда-нибудь видели самолет, летящий вверх ногами (относительно воздушного потока), то даже тогда — задняя кромка все еще направлена ​​вниз, несмотря на перевернутое крыло.

Он всегда направлен вниз, потому что это единственный способ создать подъемную силу, необходимую для противодействия весу самолета. Даже если вы изобрели свою собственную заднюю кромку, направленную вбок или вверх, сам воздушный поток все равно должен будет «идти вниз» после установленного вами препятствия, если корабль собирается лететь.

Формы крыльев обычно оптимизируются с помощью Навье-Стокса, чтобы найти формы, которые создают подъемную силу при небольшом сопротивлении, и эти уравнения дают наилучшие результаты с задней кромкой вниз.

Почему задние кромки аэродинамического профиля направлены вниз?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v