Схемы гибких мембранных крыльев

На сегодняшний день имеется несколько схем. Это крылья одно-, двух и трех купольные с коническими куполами, двух купольные с цилиндрическими куполами и круглое одно- и двух купольное крыло с куполами, образуемыми кривой второго и третьего порядка.

Аэродинамика двух купольного конического мембранного крыла была первоначально исследована для спасения и посадки космического аппарата «Джемини». Особенностью этих крыльев были надувные балки — центральная продольная, поперечная и боковые (рис. 26) достаточно большого диаметра, чтобы обеспечить заданную жесткость конструкции. В диапазоне летных углов атаки (а=20-г40°) зависимость Cy=f(a) для двухконус-ных крыльев практически линейная.

Толщина боковых балок влияет лишь на величину наклона Cy=f{a) (с ростом d наклон Су уменьшается) и не влияет на ао, но К при этом падает. Эластичность купола приводит тоже к увеличению наклона этой кривой. Испытания двухконусного крыла в аэродинамических трубах показали, что при симметричном обтекании на верхней поверхности крыла образуется интенсивная зона разрежения, которая возрастает с увеличением угла атаки. Пик разрежения располагается вблизи носовой точки при а, близком к 45°.

При больших углах атаки на верхней поверхности поток сходится от боковых кромок и килевой балки к вершинной линии купола, а затем свертывается, образуя отрывно-вихревое течение. Отрывные зоны представляют собой не что иное, как свернутые в вихревой жгут свободные вихри, образующиеся в пограничном слое крыла и отходящие от его поверхности. А это значит, что при летных (эксплуатационных) углах атаки возникающие свободные вихри на большей части местной хорды крыла прилегают к его поверхности, а на больших углах атаки они вызывают срыв потока и ограничивают летные углы сверху.

Современные дельтапланы ушли достаточно далеко от первоначальной схемы двухконусного мембранного крыла. Их конструкция, а следовательно, и аэродинамика стали приближаться к возможностям летучих мышей. Планирующий полет одного из видов африканских крыланов был исследован в режиме обращенного движения. После полугодовой тренировки самец этого вида был приучен к недолгим (от 5 с до 1 мин) полетам в сопле аэродинамической трубы открытого типа при различных скоростях потока и различных наклонах оси трубы к горизонту. Периоды планирующего полета регистрировались стереосъемкой.

Поляра этого крылана оказалась близкой лучшим современным дельтапланам. Но и для лучших дельтапланов сохраняются в принципе те же явления, что и для двухконусного крыла, только сдвинуты границы верхнего и нижнего углов атаки.
Крыло современного дельтаплана не появилось на пустом месте. Схемы крыльев птеродактиля, летучей мыши, летающей машины Леонардо да Винчи, балансирного планера Отто Лилиенталя и современного дельтаплана, положенные рядом, составляют удивительную галерею единства природы и творения рук человека.

Мембранное крыло с цилиндрическими куполами имеет несколько лучшие аэродинамические характеристики, чем с коническими. Но на них отсутствует естественная крутка крыла, поэтому цилиндрические крылья имеют худшие характеристики по устойчивости. При создании крутки крыло перестает быть чисто цилиндрическим и его преимущества по Су и Ктах пропадают, то есть оно начинает напоминать коническое крыло.

К семейству мембранных крыльев принадлежит и круглое крыло, состоящее из жесткого тороидального кольца и купола, закрывающего 3/4 поверхности внутри тора. Работы М. В. Суханова показали, что круглое крыло имеет ряд преимуществ по сравнению с крыльями малого удлинения другой формы в плане. Базируясь на этих работах, можно предположить, что круглое крыло в плане может представлять определенный интерес для дельтапланеризма, но это вопрос будущего (рис. 28).
Полетом крыла управляли по радио двумя способами — смещая центр масс относительно центра давления или закрылком. По сравнению с другими мембранными крыльями круглое крыло показало лучшие летные качества. 

Смотрите также

Прыжки на точность призмемления
  Прыжки на точность призмемления - самый старый из видов парашютного спорта. Еще тогда, в 60-ых годах, когда появились первые управляемые круглые парашюты, появились и прыжки на точность призем ...

Планер
Планер  -   безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха. Планер держится в воздухе благодаря уравновешиванию действующей вниз силы тяжести подъемной силой, создаваемой восходящими потока ...

Horten Ho.VI Экспериментальный планер
Планер Нo-VI проектировался практически одновременно с Н-IV. По сравнению с ним он имел большее удлинение крыла. Летчик лежал в кабине на животе. В 1944-м построили два экземпляра Н-VI, летавших в мае ...