Достоинства и недостатки

Самолёты с крылом изменяемой стреловидности и достаточно высокой максимальной скоростью имеют хорошие взлётно-посадочные характеристики^[1]. Например, бомбардировщик Су-24 имеет максимальную скорость 1700 км/ч при стреловидности крыла по передней кромке 69° и посадочную 280–290 км/ч при стреловидности 16° (тем не менее, при каждой посадке используются тормозные парашюты^[2]).

Недостатками крыла с изменяемой стреловидностью являются его значительно бо́льшие масса и сложность конструкции.

Конструкция

Крыло с изменяемой стреловидностью состоит из поворотных консолей (или поворотных частей крыла — ПЧК), средней части крыла (СЧК), центроплана и механизма поворота. Поворотные консоли при помощи механизма поворота во время взлёта и посадки устанавливаются в положение минимального угла стреловидности, прикрейсерском дозвуковом полёте они перемещаются в некоторое промежуточное положение, а при полётах насверхзвуковой скорости — устанавливаются в положение максимального угла стреловидности.

В качестве механизмов поворота обычно используются винтовые подъёмники. На самолётах производства СССР (Су-24, Ту-22М, Ту-160) для синхронности хода консолей, что требуется для предупреждения опрокидывания самолёта из-за разности подъёмных сил консолей, подъёмники приводятся общим приводом через единуютрансмиссию. Например, на Ту-22М установлен привод РП-60-4, управляемый блоком 6Ц254, вместе с рукояткой управления (механизмом концевых выключателей МКВ) они составляют систему перемещения крыла СПК-2, которая по агрегатам (привод РП-60 и блок 6Ц254 других серий, механизм МКВ-43М) практически аналогична системе перемещения закрылков СПЗ-1А самолёта Ту-154^[3].

История

Профессор фирмы Messerschmitt AG Александр Липпиш получил патент на такое крыло ещё в 1942 году, однако на опытном немецком истребителе Messerschmitt Р.1101 (1944, никогда не летал, в феврале 1945 на истребительном конкурсе, проводимом верховным командованием Люфтваффе, он проиграл конкуренту, Focke-Wulf Ta 183Huckebein) механизм изменения стреловидности непосредственно в полёте предусмотрен не был (угол крыльев предполагалось изменять на земле, и лишь после испытаний уже внедрять механизацию). После войны американцы повторили захваченный Messerschmitt Р.1101, создав его усовершенствованную копию — Bell X-5 (первый полёт в 1947 году).

Первым в мире серийным самолётом с крылом изменяемой стреловидности стал американский F-111 фирмыGeneral Dynamics, выпускавшийся с 1967 года. Наиболее многочисленными стали производившиеся в СССР модели, разработанные КБ Микояна и Сухого (первый из них — Су-17, создан в первой половине 60-х годов, серийный выпуск с 1969 года).

Закат технологии

К концу 1970-x почти одновременно в СССР и США произошел прорыв в аэродинамике малых скоростей, который позволил создавать крыло фиксированной стреловидности, показывающее отличные аэродинамические характеристики как при малых, так и при высоких скоростях, что сделало технологию более не нужной.^[4]

Список самолётов с изменяемой стреловидностью крыла]

· СССР МиГ-23 (3630+769 экз.)

· СССР Су-17/-20/-22 (2867 экз.)

· СССР Су-24 (~1400 экз.)

· СССР МиГ-27 (650+760 экз.)

· СССР Ту-22М (497 экз.)

· СССР Ту-160 (35 экз.)

· США General Dynamics F-111 (640 экз., с 1967 г., первый серийный)

· США Grumman F-14 Tomcat (712 экз.)

· США Rockwell B-1 Lancer (104 экз.)

· Евросоюз Panavia Tornado (~1000 экз.)

· Евросоюз Dassault Mirage G (3 экз.)

· Messerschmitt P.1101 (англ.) (1944)

· Bell X-5 (1947, экспериментальный, копия Messerschmitt P.1101)

· NASA AD-1 (экспериментальный)

· Northrop Grumman Switchblade (англ.) (концепт)

· Northrop Switchblade (англ.) (концепт)

· Grumman XF10F Jaguar (англ.) (прототип)

· Short SB5 (англ.) (прототип)

Конструкция стыковых узлов и соединений

Соединения, с помощью которых осуществляется крепление отъемных частей крыла к центроплану или к борту фюзеляжа или одной части крыла к другой называются стыковыми. Стыковое соединение - соединение разъемное, поэтому его конструкция должна обеспечивать простоту монтаж и демонтажа крыла.

В крыльях с заделкой по лонжеронам стыковое соединение осуществляется с помощью узлов, монтирующихся на лонжеронах.

Вспомогательный лонжерон имеет шарнирный стыковой узел, соединительным элементом которого является стыковой болт. Узел состоит, как правило, из вилки и ушка. Зазор между вилкой и ушком, между соединительным болтом и отверстием в узле должен быть по возможности меньшим. При отсутствии зазоров болт будет работать на срез. При больших же зазорах болт будет работать и на изгиб, что потребует увеличения его диаметра. Последнее нежелательно с точки зрения размеров и массы узла. Конструкция крепления такого узла на лонжероне различная и зависит от действующих на узел нагрузок, конструкции лонжерона, монтажных условий и т.п. Крепление узла к лонжерону осуществляется при помощи болтов и заклепок.

Основной лонжерон, передающий изгибающий момент, имеет жесткий стыковой узел, элементы которого закреплены на верхнем и нижнем поясах. В жестком узле стыковые болты могут располагаться как вертикально, так и горизонтально. При горизонтальном расположении болта его ось может быть параллельной плоскости стыковой нервюры или перпендикулярной к ней.

При конструировании жесткого узла для уменьшения его массы необходимо стремиться к выполнению следующих двух условий:

1)для уменьшения усилий на стыковые болты расстояние между верхним и нижним болтом должно быть по возможности большим;

2)центр масс сечения пояса лонжерона должен совпадать с точкой приложения передаваемой силы на стыковом болте.

Крепление моноблочных крыльев осуществляется по всему силовому контуру. Конструктивно стыковое соединение моноблочных крыльев может быть выполнено различными способами. Наиболее простой конструкцией является соединение при помощи уголковых профилей. Снаружи по всему силовому контуру отъемной части крыла приклепываются уголки. Такие же уголки приклепывают и к ответной части конструкции. В стенках уголков делаются отверстия, в которые вставляются стыковые болты. Недостатком такого крепления является выступание его за габаритные размеры крыла, что даже при постановке обтекателя ухудшает аэродинамику. Кроме того, несовпадение осей болтов с линией действия силы в панели приводит к возникновению местных изгибающих моментов в стыковом угольнике и в панелях крыла. С аэродинамической точки зрения выгоднее ставить стыковой угольник внутрь крыла. Но такое соединение несколько хуже в эксплуатации, так как подход к болтам осуществляется через лючки в крыле Общим недостатком стыковых соединений при помощи стыковых угольников является плохая передача усилий со стрингеров, особенно если стрингеры имеют сложную форму поперечного сечения. Поэтому такие конструкции не нашли применения.

Контурное крепление осуществляется при помощи специальных стыковых профилей, обеспечивающих хорошую аэродинамику, малую массу стыка и удобный подход к стыковым болтам.

В нормальном полете стыковые болты работают на срез от кручения и перерезывающей силы, а на нижней поверхности - и на растяжение при изгибе крыла. При отрицательных перегрузках, меньших, чем перегрузки в нормальном полете, на растяжение работают болты на верхней поверхности. По этой причине площадь сечения болтов на нижней поверхности больше, чем на верхней. Достигается это постановкой болтов большего диаметра или уменьшением их шага.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: