Forse l'unità aeromobile principale è l'ala. È l'ala che crea portanza che mantiene in aria un aereo multi-ton, impedendone la caduta. Non è un caso che i progettisti abbiano l'espressione che chi possiede l'ala controlla anche l'aereo. La ricerca del miglioramento delle caratteristiche aerodinamiche dei velivoli costringe gli sviluppatori a migliorare costantemente l'ala, lavorando sulla sua forma, peso e profilo.
Ala nel profilo
Il profilo dell'ala dell'aeromobile è una sezione geometrica dell'ala che corre parallela all'asse dell'aeromobile. O più semplicemente - una vista laterale dell'ala. Nel corso dei lunghi anni di sviluppo dell'industria aeronautica, vari laboratori e istituti hanno costantemente sviluppato e testato ali di varie configurazioni. Le velocità aumentavano, la massa degli aerei, i compiti cambiavano e tutto ciò richiedeva nuovi profili alari.
Tipi di profilo
Oggi ci sono vari profili alari,diverso nello scopo. Lo stesso tipo può avere molte varianti ed essere utilizzato su velivoli diversi. Ma in generale, i principali tipi di profili esistenti possono essere illustrati dall'immagine qui sotto.
- Simmetrico.
- Asimmetrico.
- Piano-convesso.
- Binconvesso.
- A forma di S.
- Laminato.
- Lenticolare.
- A forma di diamante.
- A forma di cuneo.
Su alcuni velivoli, viene utilizzato un profilo variabile lungo la lunghezza dell'ala, ma di solito la sua forma è invariata.
Geometria
Esternamente, il profilo dell'ala ricorda un verme o qualcosa del genere. Essendo una figura geometrica complessa, ha un proprio insieme di caratteristiche.
La figura mostra le principali caratteristiche geometriche del profilo alare del velivolo. La distanza (b) è chiamata corda alare ed è la distanza tra i punti estremi davanti e dietro. Lo spessore relativo è determinato dal rapporto tra lo spessore massimo del profilo (Cmax) e la sua corda ed è espresso in percentuale. La coordinata dello spessore massimo è il rapporto tra la distanza dalla punta al punto di massimo spessore (Xc) e la corda (b) ed è anche espressa in percentuale. La linea centrale è una curva condizionale equidistante dai pannelli alari superiori e inferiori e la freccia di deflessione (fmax) è la distanza massima dalla corda della linea centrale. Un altro indicatore - la curvatura relativa - è calcolato dividendo (fmax) per una corda (b). Tradizionalmente, tutti questi valori sono espressi in percentuale. Oltre a quelli già citati, c'è il raggio del profilo del naso, le coordinate della massima concavità e una serie di altre. Ogni profilo ha un proprio codice e, di regola, in questo codice sono presenti le principali caratteristiche geometriche.
Ad esempio, il profilo B6358 ha uno spessore del profilo del 6%, una posizione della freccia di concavità del 35% e una curvatura relativa dell'8%. Il sistema di notazione, sfortunatamente, non è unificato e diversi sviluppatori usano i cifrari a modo loro.
Aerodinamica
Fancy, a prima vista, i disegni delle sezioni delle ali non sono realizzati per amore per l' alta arte, ma esclusivamente per scopi pragmatici - per garantire elevate caratteristiche aerodinamiche dei profili alari. Queste caratteristiche più importanti includono il coefficiente di portanza Su e il coefficiente di resistenza aerodinamica Cx per ogni specifico profilo alare. I coefficienti stessi non hanno un valore costante e dipendono dall'angolo di attacco, dalla velocità e da alcune altre caratteristiche. Dopo un test in galleria del vento, per ogni profilo di un'ala di un aeromobile è possibile tracciare una cosiddetta polare. Riflette la relazione tra Cx e Su a un certo angolo di attacco. Sono stati realizzati appositi manuali contenenti informazioni dettagliate su ogni profilo aerodinamico dell'ala e illustrati con grafici e diagrammi appropriati. Queste directory sono disponibili gratuitamente.
Selezione del profilo
Varietà di aeromobili, tipi di propulsionele installazioni e il loro scopo richiedono un approccio attento alla scelta del profilo alare dell'aeromobile. Quando si progettano nuovi velivoli, di solito vengono prese in considerazione diverse alternative. Maggiore è lo spessore relativo dell'ala, maggiore è la resistenza. Ma con ali sottili di grande lunghezza, è difficile fornire un'adeguata resistenza strutturale.
C'è una domanda separata sulle macchine supersoniche che richiedono un approccio speciale. È del tutto naturale che il profilo dell'ala dell'aereo An-2 ("mais") sia diverso dal profilo di un caccia e di una nave passeggeri. I profili alari simmetrici e a forma di S creano meno portanza ma sono più stabili, un'ala sottile con un leggero camber è adatta per auto sportive ad alta velocità e aerei da combattimento e un'ala spessa con un grande camber, utilizzata in grandi aerei passeggeri, può essere chiamata l'ala con la portanza più alta. I velivoli supersonici sono dotati di ali a profilo lenticolare, mentre per i velivoli ipersonici vengono utilizzati profili a forma di diamante ea cuneo. Va tenuto presente che creando il miglior profilo, puoi perdere tutti i suoi vantaggi solo a causa di uno scarso trattamento superficiale dei pannelli alari o di un design scadente dell'aeromobile.
Metodo di calcolo caratteristico
Recentemente, i calcoli delle caratteristiche di un'ala di un certo profilo vengono effettuati utilizzando computer in grado di condurre una modellazione multifattoriale del comportamento dell'ala in diverse condizioni. Ma il modo più affidabile è l'esecuzione di test naturalistand speciali. I singoli dipendenti della "vecchia scuola" possono continuare a farlo manualmente. Il metodo suona semplicemente minaccioso: "calcolo completo dell'ala usando equazioni integro-differenziali rispetto alla circolazione sconosciuta". L'essenza del metodo è rappresentare la circolazione del flusso d'aria attorno all'ala sotto forma di serie trigonometriche e cercare i coefficienti di queste serie che soddisfino le condizioni al contorno. Questo lavoro è molto laborioso e fornisce ancora solo caratteristiche approssimative del profilo alare dell'aereo.
Struttura dell'ala dell'aeromobile
Un profilo calcolato splendidamente disegnato e dettagliato deve essere realizzato nella re altà. L'ala, oltre a svolgere la sua funzione principale - creare portanza, deve svolgere una serie di compiti legati al posizionamento di serbatoi di carburante, meccanismi vari, tubazioni, cablaggi elettrici, sensori e molto altro, il che la rende un oggetto tecnico estremamente complesso. Ma parlando molto semplicemente, l'ala di un aeromobile è costituita da un insieme di nervature che forniscono la formazione del profilo alare desiderato, situato attraverso l'ala, e longheroni, situato lungo. Dall' alto e dal basso questa struttura è chiusa con una guaina di pannelli di alluminio con un set di traverse. Le nervature lungo i contorni esterni corrispondono completamente al profilo dell'ala dell'aeromobile. L'intensità di lavoro per la produzione dell'ala raggiunge il 40% dell'intensità di lavoro totale per la produzione dell'intero aeromobile.
