Зачем и когда использовать закрылки?

Закрылки изменяют кривизну профиля крыла. Это, в свою очередь, изменяет угол атаки при нулевой подъемной силе, увеличивает максимальный потенциал подъемной силы и, в случае закрылков типа Фаулера, площадь крыла.

Авиалайнеры используют закрылки как при взлете, так и при посадке, и в большинстве случаев они отклоняются лишь частично. Полное отклонение устанавливается только на конечном этапе захода на посадку, чтобы максимально снизить посадочную скорость.

Когда используются простые закрылки с развалом, увеличение лобового сопротивления незначительно для малых отклонений (±10° для 20% закрылков), и их можно использовать как для взлета, так и для посадки. Другие типы закрылков предназначены для увеличения аэродинамического сопротивления (раздельные закрылки, Zap закрылки) и должны использоваться только для посадки. Если скорость полета остается постоянной, отклонение закрылков изменит индуктивное сопротивление только в том случае, если оно перераспределит подъемную силу по размаху крыла. В современных планерах используются закрылки с развалом внутри и флапероны (комбинация элеронов и закрылков) снаружи, и изменение настроек закрылков не повлияет на индуктивное сопротивление.

Как правило, цель закрылков - сместить минимальное сопротивление аэродинамического профиля к желаемому коэффициенту подъемной силы.$c_L$. Особенно ламинарные аэродинамические поверхности имеют ярко выраженный диапазон коэффициентов подъемной силы при низком лобовом сопротивлении. Пилот должен стараться оставаться в этой области минимального лобового сопротивления, и закрылки дают ему средства для достижения этой цели. Ниже приведен пример аэродинамического профиля с числом Рейнольдса 1 миллион.

Закрылки для увеличения подъемной силы работают так же, но значительно сильнее изменяют развал. Обычно их необходимо сочетать с устройствами передней кромки (предкрылками), которые изменяют изгиб в носовой части аэродинамического профиля, чтобы полностью раскрыть их потенциал. Ниже приведены несколько примеров для закрылков в сочетании с соответствующими устройствами передней кромки. Обратите внимание, что сплошной контур закрылка Фаулера — это положение для посадки, а пунктирный контур — положение для взлета.$\delta$- относительная хорда закрылка.

Закрылки Junkers были лучшим средством управления большими самолетами до того, как были разработаны более сложные механизмы компенсации силы, а раздельные закрылки и закрылки Zap были очень популярны в 1930-х годах. Они до сих пор используются на небольших самолетах. На C-130 используется простой закрылок Фаулера , а на авиалайнерах используются закрылки с прорезями, подобные тем, что в двух нижних строках таблицы выше.

Помимо увеличения лобового сопротивления, мощные закрылки изменяют момент тангажа крыла за счет смещения центра подъемной силы назад, что требует достаточного размера хвостового оперения и мощности управления. На авиалайнерах можно отрегулировать наклон всего горизонтального оперения, чтобы создать достаточную прижимную силу для противодействия моменту тангажа. Обратите внимание на изображение Ан-70 ниже, что стабилизатор имеет предкрылок, который работает в направлении, противоположном предкрылку.

Закрылки увеличивают подъемную силу и лобовое сопротивление за счет изменения изгиба аэродинамического профиля и позволяют снизить скорость полета . Существует также эффект смещения центра давления (C of P) назад. Может произойти немедленное снижение воздушной скорости из-за увеличения лобового сопротивления (см. статью в Википедии, ссылка на которую приведена ниже), пока самолет не восстановит устойчивость, опустив нос. В Интернете есть несколько неправильных обсуждений, например, один ответ на этой странице .

Закрылки часто используются при посадке, потому что они снижают скорость сваливания и увеличивают угол снижения. Пилот также будет иметь лучшую видимость из-за более низкого положения носа, вызванного кормовым C of P.

Закрылки увеличивают как подъемную силу, так и индуктивное сопротивление, но небольшое количество (например, 10 градусов) взлетных закрылков может обеспечить достаточную дополнительную подъемную силу, чтобы позволить самолету быстрее подняться в воздух без значительного увеличения сопротивления, что позволяет сократить время разбега. Возможность использования взлетных закрылков указывается в стандартных эксплуатационных процедурах каждого самолета.

Я нашел эти ресурсы, которые мне нравятся:

• Как объяснить закрылки курсанту-пилоту?
• Закрылок (воздухоплавание) в Википедии

Назначение закрылков задней кромки и предкрылков передней кромки состоит в том, чтобы изменить профиль крыла таким образом, чтобы оно создавало большую подъемную силу на низких скоростях полета, одновременно снижая скорость сваливания. Это позволяет самолету взлетать и приземляться на более низких скоростях, чем это было бы необходимо в противном случае. С точки зрения конструкции включение закрылков позволяет оптимизировать основную секцию крыла для достижения наилучших характеристик в крейсерском полете.