Стреловидное крыло¶

Стреловидное крыло — тип крыла летательного аппарата, у которого передняя и задняя кромки отклонены назад (реже вперёд) относительно плоскости симметрии самолёта. Основное назначение стреловидности — снижение аэродинамического сопротивления на высоких дозвуковых и сверхзвуковых скоростях полёта. Стреловидное крыло является одним из наиболее распространённых конструктивных решений в авиации со второй половины XX века.

¶История

Эксперименты с отклонёнными назад крыльями проводились ещё в 1930-х годах, однако практическое применение началось с развитием реактивной авиации. В 1944 году немецкие конструкторы создали первый серийный самолёт со стреловидным крылом — истребитель Messerschmitt Me 262, хотя его стреловидность была небольшой и служила в основном для балансировки. Более значимая стреловидность (35°) была применена на опытном ракетном перехватчике DFS 346.

После Второй мировой войны трофейные немецкие исследования легли в основу работ советских и американских авиаконструкторов. В СССР ведущую роль в теоретическом обосновании стреловидного крыла сыграл учёный Владимир Струминский. В 1947–1948 годах в ОКБ Микояна и Сухого были созданы первые советские серийные истребители со стреловидным крылом — МиГ-15 и Су-17 (не путать с более поздним Су-17 с изменяемой стреловидностью). В США аналогичным самолётом стал North American F-86 Sabre. Оба самолёта активно применялись в Корейской войне, подтвердив преимущества стреловидного крыла на трансзвуковых скоростях.

¶Аэродинамические особенности

¶Механизм действия

При полёте на скоростях, близких к скорости звука, на поверхности крыла возникают местные скачки уплотнения, вызывающие резкий рост волнового сопротивления. Отклонение крыла назад приводит к тому, что эффективная скорость воздушного потока, перпендикулярная передней кромке, оказывается меньше истинной скорости полёта. Это отодвигает момент возникновения волнового кризиса на более высокие числа Маха.

¶Недостатки

Стреловидное крыло имеет ряд недостатков по сравнению с прямым:

• Склонность к срыву потока на концах крыла на больших углах атаки, что вызывает так называемый «подхват» на малых скоростях и ухудшает штопорные характеристики.
• Более сложная механизация крыла.
• Увеличение массы конструкции из-за большего изгибающего момента.
• Снижение эффективности элеронов на больших углах атаки.

Для устранения этих проблем применяют аэродинамические перегородки, наплывы, предкрылки и другие устройства.

¶Классификация

¶По углу стреловидности

• Малая стреловидность (менее 15°) — применяется на лёгких и учебных самолётах, а также на некоторых пассажирских лайнерах для улучшения устойчивости.
• Средняя стреловидность (15–35°) — типична для дозвуковых пассажирских и транспортных самолётов (например, Ту-154, Boeing 737).
• Большая стреловидность (35–60°) — характерна для сверхзвуковых истребителей (МиГ-21, F-16).
• Сверхбольшая стреловидность (60° и более) — применяется на экспериментальных и некоторых сверхзвуковых самолётах.

¶По форме

• Постоянная стреловидность — угол постоянен по всему размаху.
• Переменная стреловидность (изменяемая в полёте) — крыло может поворачиваться относительно фюзеляжа, обеспечивая оптимальную стреловидность для разных режимов полёта. Применялась на Ту-160, МиГ-23, F-14, B-1.
• Обратная стреловидность — крыло отклонено вперёд. Встречается редко из-за проблем с аэроупругостью (например, экспериментальный Су-47).

¶Применение

Стреловидное крыло широко используется:

• В пассажирской авиации — практически все современные узкофюзеляжные и широкофюзеляжные лайнеры имеют стреловидное крыло.
• В военной авиации — истребители, бомбардировщики, штурмовики.
• В бизнес-авиации и транспортной авиации.

Альтернативой стреловидному крылу на сверхзвуковых скоростях являются треугольное крыло и крыло с изменяемой геометрией.

¶Интересные факты

• Самолёт Ту-144 и Concorde использовали треугольное крыло, которое можно рассматривать как крайнюю форму стреловидного с углом около 60°.
• Некоторые самолёты (например, Су-27) имеют так называемую «обратную стреловидность» по передней кромке в районе наплыва, что улучшает маневренность на больших углах атаки.

¶Источники

• Аэродинамика самолёта / под ред. Н. Ф. Краснова. — М.: Высшая школа, 1980.
• Шульженко М. Н. Конструкция самолётов. — М.: Машиностроение, 1971.
• Арсеньев Е. В. История конструкций самолётов в СССР. — М.: Машиностроение, 1983.