Какие преимущества дает крыло на Boeing Bird of Prey?

Задний план

Поскольку ответ @aeroalias просто воспроизводит то, что сказано в Википедии, я добавлю еще несколько мыслей (хотя и без картинок, в другом ответе их уже много).

Прежде всего, конструкция предназначена для трансзвуковых полетов, но разработка финансировалась из частных источников компанией McDonnell-Douglas и должна была снизить стоимость. Как следствие, на демонстрационном самолете использовался двигатель класса тяги 3000 фунтов ( Pratt & Whitney Canada JT15D5C ), который больше используется в военных учебных самолетах и ​​бизнес-джетах, чем в боевых самолетах. Это позволило сохранить максимальную скорость самолета и низкие аэродинамические силы, что помогло сохранить простоту систем и компактность конструкции. Серийный самолет будет намного больше и будет использовать гораздо более мощный двигатель.

Когда компания McDonnell-Douglas не была выбрана для участия в программе ATF в конце 80-х, они решили заявить о себе, построив демонстратор, который должен был продемонстрировать свои навыки малозаметности. Они основали собственное конструкторское бюро для черных программ под названием Phantom Works , отражающее подход Lockheed с их филиалом Skunk Works .

Самолет

Примерно половина подъемной силы в горизонтальном полете создается носовой частью фюзеляжа. Википедия говорит, что это скулы, но они лишь провоцируют генерацию пары вихрей, как на треугольном крыле, а низкое давление, вызванное скоростью этого вихря, создает подъемную силу в носовой части фюзеляжа. В некотором смысле «Хищная птица» — это самолет-утка .

Другая половина подъемной силы обеспечивается крыльями, которые снова создают вихревую подъемную силу из-за большого угла стреловидности передней кромки. Двугранный угол внутреннего крыла был выбран таким, чтобы

• поднимите кончики, чтобы крылышки/плавники имели достаточно места, чтобы быть направленными вниз. Обратите внимание, что кончики законцовок обрезаны, чтобы обеспечить достаточный зазор для вращения. Этот угол сокращения также указывает угол поворота и угол атаки на малой скорости.
• обеспечивают отрицательный момент качения из-за бокового скольжения, уменьшая эффект законцовок.

Обычные, направленные вверх крылышки имеют ряд недостатков, один из которых - создание подъемной силы на крыле при отклонении рулей направления, что создает нежелательный момент качения и препятствует качке самолета в заданный разворот. Направленные вниз крылышки помогли сделать самолет способным летать без компьютерного управления, потому что они помогают с

• курсовая устойчивость, возможная их задним расположением из-за большого угла стреловидности крыла
• момент качки при отклонении рулей, кренящий самолет в направлении поворота, заданного рулями.

Большой угол стреловидности был выбран для дозвукового режима полета любой серийной версии и для отклонения обратного радиолокационного сигнала от отправителя. Хищная птица имеет двухлепестковую конструкцию (см. этот ответ для более подробной информации) .

Boeing Bird of Prey — действительно уникальный самолет, который был внутренним проектом, а не X-Project, финансируемым правительством. В основном он использовался в качестве демонстратора технологий для малозаметных технологий.

Хищная птица довольно необычна для самолета с одним крылом (в том смысле, что у него не было стабилизатора), поскольку она была статически устойчивой и не требовала корректирующих действий с компьютера. Эта устойчивость была достигнута за счет подъемной силы, создаваемой скулами в передней части фюзеляжа.

Вот поближе посмотри на подбородок.

Источник: www.freerepublic.com

Скулы создают подъемную силу, создавая вихри (аналогично треугольному крылу). По сути, скулы создают отдельные вихри по обеим сторонам фюзеляжа, которые создают подъемную силу. По данным adg.stanford.edu,

Вместо того, чтобы уменьшать подъемную силу крыла, вихри передней кромки увеличивают подъемную силу крыла нелинейным образом. Вихрь можно рассматривать как снижающий давление на верхней поверхности за счет увеличения скорости на верхней поверхности.

Изображение из статьи «Влияние вертикального оперения и геометрии воздухозаборника/хода на устойчивость конфигурации истребителя с ромбовидным крылом », автор Митчелл Э. Фоссум и др., доступ через http://enu.kz/

Чтобы сравнить, как скулы создают подъемную силу, подобную треугольному крылу, полезно увидеть вихревые потоки на тонком (укороченном) треугольном крыле с носовой частью скулы.

Изображение из статьи Гэри Э. Эриксона и Джея М. Брэндона «О нелинейных аэродинамических характеристиках и характеристиках устойчивости универсального истребителя с тонким крылом и скулой носовой части — конфигурация » Гэри Э. Эриксона и Джея М. Брэндона, Технический меморандум НАСА 89447, маркировка моя.

Пример треугольного крыла с передней скулой показывает два вихря, генерируемых скулами, и крыло с большой стреловидностью, похожее на хищную птицу.

Изображение из аэродинамического анализа типового истребителя с конфигурацией фюзеляжа с фюзеляжем и треугольным крылом с использованием моделирования запаздывающих отрывных вихрей , выполненное Тайгером Л. Джинсом и др., доступ через calpoly.edu

Силы, действующие на продольную ось самолета, выглядят примерно так (я не уверен в точных значениях или местах), что приводит к статической устойчивости самолета.

Профиль с сайта bj-o23.deviantart.com, собственные работы других.

По словам Dictionary.sensagent.com, скулы также помогают уменьшить поперечное сечение радара (приписывается The Radar Game Ребеккой Грант):

Стандартное удлинение передней кромки соединяется с фюзеляжем под углом, а скулы являются продолжением кривизны фюзеляжа. Поэтому скулы избегают показа радарам угловых отражателей или вертикальных сторон.

С тех пор эта конструкция стала стандартной для БПЛА (Boeing), таких как X-45 и т. Д.

Еще одна особенность заключается в том, что стороны фюзеляжа параллельны друг другу, что помогает уменьшить поперечное сечение радара за счет отражения радиолокационных волн от источника.

Источник: gizmodo.com

Конструкция крыла довольно необычная: многогранное сечение с двугранными (наклоненными вверх) внутренними секциями и угловыми (наклоненными вниз) внешними секциями, которые помогали в малозаметности и устойчивости.

Источник: www.soldiersystems.net.

Крыло имеет довольно большой угол стреловидности (~65 градусов) для тихоходного самолета, чтобы улучшить скрытность.

Задняя кромка устранила перепады давления по размаху крыла, тем самым устранив инверсионные следы на более низких высотах, которые содержат водяной пар, который приводит к их образованию. Это позволяет использовать этот самолет-невидимку в светлое время суток.