|
плоская пластинка) и роль удлинения крыла (для увеличения площади крыла с точки
зрения аэродинамики выгоднее увеличивать его размах, а не хорду). После того
как Прандтль развил теорию крыла конечного размаха, это положение получило
теоретическое обоснование — увеличение удлинения крыла приводит к уменьшению
индуктивного сопротивления.
Успешные полёты первых самолётов вызвали появление новых конструкций и их
модификаций. Совершенствование аэропланов в те годы осуществлялось не только в
направлении увеличения грузоподъёмности и улучшения лётных качеств, но и в
значительной мере было направлено на улучшение управляемости летательного
аппарата, его устойчивости и взлётно-посадочных характеристик. (Вопросы
размещения органов балансировки и управления, выбора их размеров и
конструктивных схем, а также связанного с этим выбора параметров систем
управления были объектом исследований и экспериментов многие годы.) В это время
берёт своё начало и один из разделов А. летательных аппаратов — аэродинамика
органов управления. Среди первых самолётов наблюдалось большое разнообразие
аэродинамических схем, определявшихся расположением органов продольной
балансировки и управления. Многие из этих схем получили дальнейшее развитие и
более или менее широко применялись в последующие годы (так называемая
нормальная схема — горизонтальное оперение за крылом, схемы «утка» и
«бесхвостка»). Определились и стали затем традиционными аэродинамические органы
управления самолётом в полёте. Это руль направления, обеспечивающий путевое
управление и располагающийся на киле (килях); руль высоты (его называют и рулём
глубины), обеспечивающий продольное управление и располагающийся на
стабилизаторе (дестабилизаторе); элероны, служащие для управления по крену;
элевоны — органы управления, совмещающие функции руля высоты и элеронов.
Начальный период развития авиации характеризуется большим многообразием
аэродинамических схем, что явилось отражением поиска компромисса между
требованиями А. и прочности авиационных конструкций. Среди первых самолётов
были монопланы, бипланы, трипланы и даже полипланы. Для аэропланов первого
периода лучшей оказалась бипланная схема. Самолёты, выполненные по такой
аэродинамической схеме, при равной с монопланом суммарной площади крыла
оказывались более лёгкими, а следовательно, более грузоподъёмными. По условиям
прочности крыльям бипланов можно было придать (и это делали) большее удлинение,
снизив тем самым индуктивное сопротивление. Первые монопланы ввиду
недостаточной жесткости и прочности тонкого крыла нуждались в большом числе
подкрепляющих элементов (подкосов, растяжек и т. п.}, что сильно увеличивало их
аэродинамическое сопротивление и не позволяло повысить удлинение крыла, а с ним
и аэродинамическое качество летательных аппаратов. Только применение профилей с
большой относительной толщиной (начиная примерно с 20х гг.) позволило перейти
к аэродинамической схеме свободнонесущего моноплана.
Характерно, что первоначально эта схема получила распространение на самолётах,
от которых требовались повышенная грузоподъёмность и дальность (экономичность),
например, на тяжёлых бомбардировщиках и пассажирских машинах. В то же время для
самолётов, от которых требовались высокие и манёвренные данные и скорости
(истребители), примерно до начала 30х гг. применялась исключительно бипланная
схема, более выгодная в весовом отношении для самолётов небольших размеров со
сравнительно малой удельной нагрузкой на крыло. Поэтому в 20—30х гг.
аэродинамическое совершенствование самолётов проходило по линии как бипланной,
так и монопланной схем. Но в конце 30х гг. проявились заметные преимущества
монопланной схемы для самолётов почти всех назначений и она стала
господствующей в последующие периоды развития авиации. Наряду с
грузоподъёмностью скорость полёта становилась всё более важным фактором для
военных летательных аппаратов и в экономической оценке пассажирских самолётов.
Уровень аэродинамического совершенства летательных аппаратов стал играть всё
возрастающую роль в повышении эффективности (боевой или экономической)
использования летательных аппаратов.
Вообще в 20—40х гг. А. летательных аппаратов развивалась очень быстрыми
темпами. Этому способствовало то обстоятельство, что в конце 20х — начале
30х гг. в разных странах в основном уже были созданы совершенные для того
времени экспериментальные установки, позволявшие развивать наиболее важные
направления исследований в области теоретической и экспериментальной А. для
надёжного решения возникавших практических задач, Интенсивное развитие получила
теория крыла конечного размаха и теория воздушного винта — важнейшие разделы А.
летательных аппаратов. Результаты теоретических исследований после тщательной
экспериментальной проверки и обобщения принимались за основу в практической
работе. Разработанные методы расчёта позволяли обоснованно определять
наивыгоднейшую форму крыла в плане, влияние крыла на хвостовое оперение и тем
самым выбирать форму и расположение горизонтального оперения, учитывать
взаимодействие несущих поверхностей (биплан, полиплан). Появилась возможность
учитывать влияние работающего воздушного винта на распределение нагрузки по
размаху крыла и работу хвостового оперения и на этой основе вводить поправки в
результаты эксперимента в аэродинамических трубах.
Наличие аэродинамических труб больших размеров и чувствительной измерительной
аппаратуры позволило развернуть широкие исследования с целью выяснения
возможностей существ, улучшения аэродинамических и, следовательно,
летно-технических характеристик летательных аппаратов. Использование зализов,
улучшение обводов фюзеляжа, устранение различных щелей и выступов, специальное
капотирование двигателей, применение сначала обтекателей шасси, а затем
убирающегося шасси существенно видоизменили облик самолётов и в значительной
степени обусловили резкое улучшение их лётных данных в 30е гг.
|
|