Свободнонесущие монопланы

Свободнонесущие монопланы с жесткой обшивкой по полезному обьему выгоднее бипланных и подкосных, имеющих как правило полотняную обшивку и внутренние фермы с расчалками в двух плоскостях, сильно затрудняющими использование и без того незначительного обьема крыльев.

Главное различие между основными схемами свободнонесущих монопланов заключается в положении крыла относительно фюзеляжа по высоте.

Приводимые ниже соображения о прочности, жесткости и весе свободнонесущих крыльев относятся ко всем схемам.

Работа свободнонесущих крыльев на изгиб облегчается расположенными внутри грузами, а также моторами и шасси. Однако вследствие отсутствия дополнительных опор все свободнонесущие крылья тяжелее расчалочных и подкосных.

Для увеличения жесткости на кручение все свободнонесущие крылья имеют обшивку из листов, создающих замкнутый контур.

Верхнее расположение крыла вызывает незначительную интерференцию с фюзеляжем. Максимальный коэффициент подьемной силы по сравнению с изолированным крылом почти не уменьшается, так как наиболее эффективная верхняя поверхность крыла открыта и продолжает работать. Максимальный коэффициент подьемной силы механизированного крыла в присутствии фюзеляжа и при неизбежном в данном случае перерыве механизации даже больше, чем у изолированного крыла с таким же перерывом механизации.

Вес самолетов с высокорасположенными крыльями при одинаковых прочих условиях несколько больше, чем для остальных схем со свободнонесущими крыльями.

Верхнее размещение крыла связано с уменьшением полезного обьема фюзеляжа, что заставляет увеличивать его мидель по сравнению с нижним положением крыла, когда лонжероны можно пропустить непосредственно через пассажирскую кабину под креслами. Обзор для пилота хорош только в случае размещения кабины перед крылом.

Среднее расположение крыла создает минимальную интерференцию с фюзеляжем.

Нижнее расположение крыла в аэродинамическом отношении хуже чем верхнее и в особенности среднее, вследствие наибольшей интерференции с фюзеляжем.Интерференция зависит от формы сечений фюзеляжа в пределах сопряжения с верхней поверхностью крыла. Чем больше кривизна поперечных сечений фюзеляжа, тем больше интерференция. Максимальная интерференция возникает при круглых сечениях фюзеляжа и сильном уменьшении его ширины в пределах корневой хорды крыла в направлении к хвосту.

Имеется ряд способов, при помощи которых можно уменьшить сопротивление интерференции. Одним из них являются зализы - плавный переход с постепенно увеличивающимся к задней кромке радиусом закруглений. При плоских или имеющих малую кривизну боковых стенках фюзеляжа можно совершенно не делать зализов или ставить их лишь в сопряжении с фюзеляжем хвостовой части крыла. Интерференцию можно свести к минимуму, применяя для крыла схему "обратной чайки", то есть подводя поверхности крыла к фюзеляжу под прямыми или тупыми углами.

Наконец одна из мер уменьшения интерференции и величины зализов заключается в переходе от круглых сечений в носовой части к эллиптическим по направлению к хвосту.

Размещение свободнонесущих крыльев над фюзеляжем встречается приемущественно в бипланных схемах. Это обьясняется меньшей трудностью крепления верхнего крыла биплана вследствие его меньших размеров, чем эквивалентного по площади крыла моноплана. Размещение свободнонесущего монопланного крыла над фюзеляжем невыгодно вследствие ухудшения обзора, а также увеличения сопротивления и веса узлов крепления к фюзеляжу.

по материалам:
Л. И. Сутугин "Основы проектирования самолетов"