Изменение аэродинамического профиля будет иметь существенное значение в воздушном потоке над крылом, поэтому правильное изменение в соответствии с профилем подъемной силы должно улучшить общие аэродинамические характеристики. Но насколько? Используют ли его крупные авиапроизводители? Не могу найти достоверной информации по этому поводу.
В каждой хорошей конструкции варьируется, по крайней мере, толщина: в то время как основание должно быть толще, чтобы окружить эффективный лонжерон, носок может быть оптимизирован для аэродинамики , что обычно приводит к толщине корня от 16% до 21% и толщине конца между 9%. и 13%. Посмотрите неполное руководство Дэйва Ледникера по использованию аэродинамических профилей, где содержится исчерпывающая коллекция самолетов и их соответствующих корневых и концевых аэродинамических профилей. Как правило, более крупные самолеты , как правило, используют более толстые аэродинамические поверхности, потому что законы масштабирования диктуют, что их конструкция должна выдерживать более высокие нагрузки.
В трансзвуковых конструкциях, таких как авиалайнеры , необходимо уделять особое внимание толщине, потому что более толстый аэродинамический профиль будет сталкиваться с локальным сверхзвуковым потоком при более низких числах Маха полета. Кроме того, более толстое крыло будет хранить больше топлива и будет легче, поэтому компромисс составляет в среднем около 13% толщины. Для сверхкритических аэродинамических профилей стали широко использоваться толщина корня 15% и толщина кончика 11%. К сожалению, точные аэродинамические характеристики современных авиалайнеров не публикуются.
Другой причиной изменения аэродинамических профилей является стреловидность крыла. При одинаковом аэродинамическом профиле по размаху изобары на поверхности будут иметь меньшую стреловидность, создавая резкое восстановление давления в центральном крыле (с возможностью раннего сваливания) и пики всасывания возле передней кромки на законцовках. Такая схема изобар будет менее эффективно использовать доступную площадь крыла, поэтому конструкторы стремятся сделать изобары параллельными локальному углу стреловидности, регулируя местные аэродинамические поверхности. В корне максимальная толщина должна быть смещена вперед, в то время как концевые аэродинамические поверхности нуждаются в большей задней максимальной толщине. Кроме того, изгиб вблизи корня уменьшается до точки, где используется отрицательный изгиб вдоль среднего сечения хорды аэродинамического профиля.
Вот несколько старых:
Type Root airfoil Tip airfoil
Boeing 377 Stratocruiser Boeing 117 (22%) Boeing 117 (9%)
Douglas DC-7 NACA 23016 (16%) NACA 23012 (12%)
Lockheed 749 Constellation NACA 23018 (18%) NACA 4412 (12%)
Lockheed 385 L-1011 TriStar ? 12.4% ? 9%
Saab 340 NASA MS(1)-0316 (16%) NASA MS(1)-0312 (12%)
Tupolev Tu-104 PR-1-10S-9 (15.7%) PR-1-10S-9 (12%)
Vickers VC-10 Pearcey 13% Pearcey 9.75%
VFW 614 NACA 63A015 (15%) NACA 65A012 (12%)
Современные методы CFD и композитные конструкции позволяют оптимизировать локальный контур в месте пересечения крыла и фюзеляжа таким образом, что не используется аэродинамический профиль с одной корневой частью, а используется непрерывная вариация, которая максимально замедляет локальный отрыв потока и силу удара. Это также означает, что стандартный аэродинамический профиль не используется, и в большинстве современных конструкций аэродинамические поверхности изготавливаются по индивидуальному заказу.
Конечно, крупные авиастроительные компании используют изменение аэродинамического профиля по размаху крыла. Существует ряд соображений при выборе сечений аэродинамического профиля и их изменении, когда речь идет о самолетах, таких как его влияние на формирование ударных волн (важно для околозвуковых авиалайнеров), соображения веса и стоимости (при проектировании и изготовлении крыла с различными сечениями). ). В большинстве больших самолетов используется изменение аэродинамического профиля по размаху; исключениями являются самолеты меньшего размера (GA), хотя и не все (и меньшие лопасти несущего винта).
Хорошим источником различных аэродинамических профилей, используемых в самолетах, является база данных координат аэродинамических профилей Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне, а также инструменты аэродинамических профилей . Например, в инструментах аэродинамических профилей перечислены аэродинамические поверхности, используемые в Boeing 737:
Корень: максимальная толщина 15,4% при хорде 19,6%; Максимальный развал 0,2% при хорде 5%
Средний пролет: максимальная толщина 12,5% при хорде 29,7%; Максимальный развал 0,8% при хорде 10%
Совет: максимальная толщина 10,8% при хорде 40%; Максимальный развал 1,6% при хорде 20%
Вы можете видеть, что толщина уменьшается по мере того, как мы выходим вдоль размаха, в то время как изгиб увеличивается. По сути, это делается для оптимизации веса (более толстый лонжерон в основании) и аэродинамических характеристик (более тонкие аэродинамические поверхности лучше на больших высотах и более высоких скоростях ).
Примечание. Большинство современных самолетов крупных компаний (таких как Boeing и Airbus) используют собственные аэродинамические профили, разработанные специально для их проектов и являющиеся конфиденциальной информацией; весьма сомнительно, что это будет доступно. Но при наличии современных кодов CFD и технологий производства (особенно композитных) мы можем быть уверены, что сечения аэродинамического профиля варьируются по всему пролету.