Особенности обтекания крыльев малого удлинения

Сложное пространственное обтекание крыльев малого удлинения, у которых большое значение имеет поперечное обтекание, создающее весьма сложное поле давлений на поверхности, делает невозможным применение к ним теории крыла большого удлинения. Большое влияние на аэродинамические характеристики крыльев малого удлинения оказывает форма в плане.

Основные аэродинамические характеристики крыльев малых удлинений определяются в основном экспериментальным путем, хотя имеются и различные полуэмпирические методы их расчета.

Перетекание воздуха через боковые кромки крыла у крыльев малого удлинения распространяется на значительную часть размаха, создавая пространственное обтекание крыла трехмерным потоком. Эксперименты показывают, что вихревая пелена уже на самой поверхности крыла малого удлинения свертывается в два мощных вихревых жгута, которые отходят под большим углом к поверхности.



Образование вихревых жгутов при обтекании треугольного крыла малого удлинения.
а - углы атаки больше 15 градусов, б - углы атаки меньше 15 градусов

Внутри вихревых жгутов создается сильное разряжение, которое подсасывает пограничный слой.

На малых углах атаки вследствие интенсивного перемешивания воздуха через торцевые кромки происходит выравнивание давлений на верхней и нижней поверхности, что приводит к более низким значениям коэффициента подьемной силы крыльев малых удлинений. С увеличением угла атаки с торцов крыла начинаются срываться мощные вихри, в результате чего на верхней поверхности происходит уменьшения давления и значительный рост подьемной силы при малых скоростях полета. Эксперименты показали, что подьемная сила крыла малого удлинения при углах атаки больше 10 градусов создается в большей степени за счет срыва, а не за счет циркуляции, связанной со сходом струй на задней кромке. Подьемная сила крыла малого удлинения в значительной степени возрастает из за влияния земли.



Зависимость коэффициента подьемной силы от угла атаки крыла малого удлинения на малых скоростях полета
а - с учетом влияния земли, б - с учетом вихревой пелены, в - линейная зависимость

Подьемная сила и момент из-за пространственного обтекания у крыльев малого удлинения не являются линейными функциями угла атаки.

Критический угол атаки у крыльев малых удлинений значительно больше, чем у крыльев больших удлинений. Увеличение критического угла атаки у этих крыльев является следствием выравнивания давления вдоль хорд крыла на верхней поверхности. Для крыльев, с удлинением меньше 2 критический угол атаки составляет 30 - 35 градусов.

У крыльев малых удлинений коэффициент индуктивного сопротивления можно определить по формуле:



где:

- коэффициент подьемной силы

- удлинение крыла

- коэффициент, зависящий от геометрических характеристик крыла.

Следует учитывать, что у этих крыльев индуктивное сопротивление в большей степени зависит от формы в плане. Для стреловидных крыльев малых удлинений параметр при значениях подьемной силы меньше 0,6 равен 0,005 - 0,15, а для треугольных 0,4 - 1.0, причем его значения зависят от коэффициента подьемной силы, удлинения и формы кромок крыла.

по материалам:
В. Б. Байдаков А. С. Клумов "Аэродинамика и динамика полета летательных аппаратов"