Peut-être que l'unité principale de l'avion est l'aile. C'est l'aile qui crée la portance qui maintient un avion de plusieurs tonnes dans les airs, l'empêchant de tomber. Ce n'est pas un hasard si les concepteurs ont pour expression que celui qui possède l'aile contrôle également l'avion. La poursuite de l'amélioration des caractéristiques aérodynamiques des avions oblige les développeurs à améliorer constamment l'aile, en travaillant sur sa forme, son poids et son profil.
Aile de profil
Le profil d'une aile d'avion est une section géométrique de l'aile parallèle à l'axe de l'avion. Ou plus simplement - une vue latérale de l'aile. Au cours des longues années de développement de l'industrie aéronautique, divers laboratoires et instituts ont constamment développé et testé des ailes de différentes configurations. Les vitesses ont augmenté, la masse des avions, les tâches ont changé - et tout cela a nécessité de nouveaux profils d'aile.
Types de profils
Aujourd'hui, il existe différents profils d'ailes,différent dans le but. Un même type peut avoir de nombreuses variantes et être utilisé sur différents avions. Mais en général, les principaux types de profils existants peuvent être illustrés par l'image ci-dessous.
- Symétrique.
- Asymétrique.
- Plano-convexe.
- Binconvexe.
- En forme de S.
- Laminé.
- Lenticulaire.
- En forme de losange.
- En forme de coin.
Sur certains avions, un profil variable est utilisé sur toute la longueur de l'aile, mais généralement sa forme est inchangée partout.
Géométrie
Extérieurement, le profil de l'aile ressemble à un ver ou quelque chose comme ça. Étant une figure géométrique complexe, elle possède son propre ensemble de caractéristiques.
La figure montre les principales caractéristiques géométriques du profil de l'aile de l'avion. La distance (b) s'appelle la corde de l'aile et est la distance entre les points extrêmes devant et derrière. L'épaisseur relative est déterminée par le rapport de l'épaisseur maximale du profil (Cmax) à sa corde et est exprimée en pourcentage. La coordonnée d'épaisseur maximale est le rapport de la distance entre le pied et l'endroit d'épaisseur maximale (Xc) à la corde (b) et est également exprimée en pourcentage. La ligne médiane est une courbe conditionnelle équidistante des panneaux d'aile supérieur et inférieur, et la flèche de déviation (fmax) est la distance maximale de la corde de la ligne médiane. Un autre indicateur - la courbure relative - est calculé en divisant (fmax) par une corde (b). Traditionnellement, toutes ces valeurs sont exprimées en pourcentage. En plus de ceux déjà mentionnés, il y a le rayon du nez du profil, les coordonnées de la plus grande concavité, et un certain nombre d'autres. Chaque profil a son propre code et, en règle générale, les principales caractéristiques géométriques sont présentes dans ce code.
Par exemple, le profil B6358 a une épaisseur de profil de 6 %, une position de flèche de concavité de 35 % et une courbure relative de 8 %. Le système de notation, malheureusement, n'est pas unifié et différents développeurs utilisent les chiffrements à leur manière.
Aérodynamique
Fancy, à première vue, les dessins des sections d'aile ne sont pas faits par amour pour le grand art, mais uniquement à des fins pragmatiques - pour assurer des caractéristiques aérodynamiques élevées des profils d'aile. Ces caractéristiques les plus importantes comprennent le coefficient de portance Su et le coefficient de traînée Cx pour chaque profil aérodynamique spécifique. Les coefficients eux-mêmes n'ont pas de valeur constante et dépendent de l'angle d'attaque, de la vitesse et de certaines autres caractéristiques. Après essai en soufflerie, une polaire dite polaire peut être établie pour chaque profil d'aile d'avion. Il reflète la relation entre Cx et Su à un certain angle d'attaque. Des manuels spéciaux ont été créés contenant des informations détaillées sur chaque profil aérodynamique de l'aile et illustrés avec des graphiques et des diagrammes appropriés. Ces répertoires sont disponibles gratuitement.
Sélection du profil
Variété d'avions, types de leur propulsionles installations et leur objectif nécessitent une approche prudente de la sélection du profil de l'aile de l'avion. Lors de la conception d'un nouvel avion, plusieurs alternatives sont généralement envisagées. Plus l'épaisseur relative de l'aile est grande, plus la traînée est importante. Mais avec des ailes minces de grande longueur, il est difficile de fournir une résistance structurelle adéquate.
Il y a une question distincte sur les machines supersoniques qui nécessitent une approche particulière. Il est tout à fait naturel que le profil de l'aile de l'avion An-2 ("maïs") diffère du profil d'un chasseur et d'un paquebot. Les profils d'aile symétriques et en forme de S créent moins de portance mais sont plus stables, une aile mince avec une légère cambrure convient aux voitures de sport à grande vitesse et aux avions de chasse, et une aile épaisse avec une grande cambrure, utilisée dans les gros avions de passagers, peut être appelée l'aile avec la portance la plus élevée. Les avions supersoniques sont équipés d'ailes ayant un profil lenticulaire, tandis que les profils en forme de losange et en forme de coin sont utilisés pour les avions hypersoniques. Il convient de garder à l'esprit qu'en créant le meilleur profil, vous ne pouvez perdre tous ses avantages qu'en raison d'un mauvais traitement de surface des panneaux d'aile ou d'une mauvaise conception de l'avion.
Méthode de calcul caractéristique
Récemment, les calculs des caractéristiques d'une aile d'un certain profil sont effectués à l'aide d'ordinateurs capables d'effectuer une modélisation multifactorielle du comportement de l'aile dans différentes conditions. Mais le moyen le plus fiable reste les tests naturels effectués surstands spéciaux. Les employés individuels de la "vieille école" peuvent continuer à le faire manuellement. La méthode semble simplement menaçante: « calcul complet de l'aile à l'aide d'équations intégro-différentielles par rapport à la circulation inconnue ». L'essence de la méthode est de représenter la circulation du flux d'air autour de l'aile sous forme de séries trigonométriques et de rechercher les coefficients de ces séries qui satisfont aux conditions aux limites. Ce travail est très laborieux et ne donne encore que des caractéristiques approximatives du profil de l'aile de l'avion.
Structure d'aile d'avion
Un profil calculé magnifiquement dessiné et détaillé doit être réalisé en réalité. L'aile, en plus de remplir sa fonction principale - créer de la portance, doit effectuer un certain nombre de tâches liées au placement des réservoirs de carburant, divers mécanismes, canalisations, faisceaux électriques, capteurs et bien plus encore, ce qui en fait un objet technique extrêmement complexe. Mais pour parler très simplement, l'aile d'un avion se compose d'un ensemble de nervures qui assurent la formation du profil d'aile souhaité, situées en travers de l'aile, et de longerons, situés le long. Par le haut et par le bas, cette structure est fermée par un revêtement en panneaux d'aluminium avec un ensemble de limons. Les nervures le long des contours extérieurs correspondent parfaitement au profil de l'aile de l'avion. L'intensité de main-d'œuvre de la fabrication de l'aile atteint 40 % de l'intensité de main-d'œuvre totale de la fabrication de l'avion entier.
