Ідеальна форма; крило - проміжки

Форма крила та аеродинаміка

Спершу розглянемо роль крила, щоб повністю зрозуміти проблеми, пов’язані з його конструкцією. В цілому на літак діє чотири основні сили (див. Малюнок 1 нижче):

  • вага, яка тягне його до землі;
  • підйом, сила, що генерується крилами і проти ваги;
  • тяга двигунів, що дозволяє літаку просуватися вперед;
  • і опору, сили опору повітряного гальмування пристрою.

Під час круїзу ці сили ідеально збалансовані, тоді як у фазі маневру (зліт, поворот тощо) саме дисбаланс цих сил дозволяє літаку змінити курс. Таким чином, роль крил літака полягає у створенні достатньої підйомної сили, щоб компенсувати вагу літака. Але, в той же час, крило повинно створювати якомога менше опору. Насправді, чим більший опір повітря, тим більша сила тяги потрібна літаку, щоб підтримувати свою швидкість, і тим більше енергії він споживає шляхом скидання забруднюючих відходів. Тому конструкція крил з малим опором та високим підйомом є важливим питанням для авіаційної промисловості.

форма

Малюнок 1: сили, що діють на літак.
Аеродинамічні сили в синьому, рушійна тяга в зеленому, вага - в червоному.

Імітуйте для аналізу

Збільшення обчислювальної потужності фактично дозволило впродовж декількох років точно підійти до вирішення рівнянь Нав'є-Стокса, не зумівши визначити точне рішення. Реалізація цієї методології може бути складною, але принцип відносно простий: ми починаємо з розподілу домену навколо крила на невеликі ділянки, які називаються керуючими клітинами, і все це називається сіткою. Як правило, сітка може мати кілька мільйонів контрольних комірок. На малюнку 2 нижче показана така сітка навколо профілю (вид крила у вертикальному розрізі). Ми помічаємо, що клітини менші, чим ближче ми наближаємось до крила, оскільки фізичні явища інтенсивніші і вимагають більш точного дозволу.

Рисунок 2: Сітка навколо профілю крила.

У пошуках оптимальної форми

Малюнок 3: Параметри, як правило, що описують форму крила.

Рисунок 4: Моделювання поля тиску навколо профілю крила (сині області відповідають низьким тискам, червоні - високим). Зліва початковий профіль, праворуч оптимальний профіль. Зверніть увагу на область блакитного кольору над профілем, що представляє область низького тиску, яка «всмоктує» крило вгору. Для початкового профілю ми відзначаємо наявність раптового повернення до більш високого тиску. Це явище ударної хвилі, яке генерує велике опору. Для оптимального профілю алгоритм оптимізації визначав дуже незначну зміну форми, щоб значно зменшити це явище. Ці два профілі створюють однаковий підйом, але оптимальний профіль зменшує опір тиску приблизно на 50%.

Ідеальна форма ?

  • Контурні крила, як у хижака, La Recherche, No 517, листопад 2016 (доступ для абонентів)
  • В Airbus природа залишається джерелом натхнення, L’Usine Nouvelle, вересень 2010 р
  • Sharkskin для літаків, La Croix, лютий 2013 (доступ для абонентів)

Отримуйте підбірку статей щомісяця