Крыло — парная передняя конечность у животных, придающая способность к полёту , создавая подъёмную силу , а также аэродинамическая поверхность самолёта для создания подъёмной силы летательного аппарата.

Подъёмные конструкции, используемые в воде, включают в себя различные конструкции, такие как подводные крылья . Применение подводной конструкции происходит в глиссерах , парусных лодках и подводных лодках .

Этимология и использование

Слово «крыло» происходит от общеславянского kridlo . Слово относилось в основном к конечностям птиц (в дополнение к архитектурному проходу ^{[ уточнить ]} ). Но в последние века значение слова расширилось, включив в себя конечности насекомых , летучих мышей , птерозавров , бумерангов , парусников и самолётов или перевёрнутый профиль на гоночном автомобиле , который генерирует прижимную силу для увеличения сцепления.

Аэродинамика

Проектирование и анализ крыльев самолётов является одним из основных применений науки аэродинамики , которая является отраслью гидроаэромеханики . Свойства воздушного потока вокруг любого движущегося объекта можно найти путём решения уравнений Навье—Стокса гидродинамики. Однако эти уравнения трудно решить, и используются более простые уравнения .

Чтобы крыло производило подъём, оно должно быть ориентировано под подходящим углом атаки. Когда это происходит, крыло отклоняет воздушный поток вниз, когда он проходит через крыло. Поскольку крыло оказывает силу на воздух, чтобы изменить своё направление, воздух также должен оказывать равную и противоположную силу на крыло .

Форма поперечного сечения

Профиль крыла — форма крыла, лопасти ( винта , ротора или турбины ) или паруса (как видно из поперечного сечения). Крылья с асимметричным поперечным сечением являются нормой в дозвуковом полёте. Крылья с симметричным поперечным сечением также могут генерировать подъём, используя положительный угол атаки для отклонения воздуха вниз. Симметричные аэродинамические крылья имеют более высокую скорость сваливания , чем отвернутые крылья той же области крыла , но используются в аэробатических самолётах , поскольку они обеспечивают практическую производительность независимо от того, является ли самолёт вертикальным или перевернутым. Другой пример происходит от парусников, где парус представляет собой тонкую мембрану без разницы в расстоянии между одной и другой стороны .

Для скоростей полёта вблизи скорости звука (трансонный полёт) аэродинамические крылья со сложными асимметричными формами используются для минимизации резкого увеличения сопротивления, связанного с воздушным потоком вблизи скорости звука . Такие профильные крылья, называемые сверхкритическими профилями, плоские сверху и изогнутые внизу .

Особенности дизайна

Крылья самолётов могут иметь некоторые из следующих характеристик:

• Закруглённое поперечное сечение носока
• Резкое поперечное сечение задней кромки
• Передовые устройства, такие как планки, слоты или наплывы
• Задние передние устройства, такие как закрылки или флапероны (комбинация клапанов и элеронов)
• Законцовки для того, чтобы кончик крыльев не увеличивал сопротивление и уменьшал подъём
• Диэдраль, или положительный угол крыла по горизонтали, увеличивает стабильность спирали вокруг оси крена, в то время как анэдральный или отрицательный угол крыла по горизонтали уменьшает стабильность спирали.

Крылья самолёта могут иметь различные устройства, такие как закрылки или планки, которые пилот использует для изменения формы и площади поверхности крыла, чтобы изменить его эксплуатационные характеристики в полёте.

• Элероны (обычно вблизи кончиков крыльев) для прокатки самолёта по часовой стрелке или против часовой стрелки вокруг его длинной оси
• Спойлеры на верхней поверхности, чтобы нарушить подъём и обеспечить дополнительную тягу самолёта, который приземлился, но всё ещё движется.
• Завихрители смягчают разделение потока при низких скоростях и высоких углах атаки, особенно на контрольных поверхностях .
• Гребни крыла , чтобы сохранить поток, прикреплённый к крылу, останавливая отделение пограничного слоя от направления распространения рулона.
• Складные крылья позволяют хранить больше самолётов в ограниченном пространстве ангара палубы авианосца .
• Крылья изменяемой стреловидности , которые позволяют выпускать крылья во время низкоскоростного полёта (то есть взлёт и посадка) и поднимают задние крылья для высокоскоростного полёта (включая сверхзвуковой полёт ), такие как F-111 Aardvark , F-14 Tomcat , Panavia Tornado , МиГ-23 , МиГ-27 , Ту-160 и B-1B Lancer
• Strake для улучшения характеристик полёта
• Chine, который может вписаться в крыло
• Передовая заслонка, устройство слоя повышения подъёмом
• Зализы , структуры, основная функция которых заключается в том, чтобы получить плавный контур и уменьшить сопротивление. Например, обтекатель лоскутной дорожки

Крылья могут иметь другие незначительные независимые поверхности.

Приложения и варианты

Помимо самолётов с неподвижным крылом , применение форм крыльев включает в себя:

• Дельтапланы , которые используют крылья от полностью гибких ( , скользящие парашюты ), частично гибких (рамленные парусные крылья) и заканчивая жесткими
• Воздушные змеи , которые используют различные поверхности для подъёма и поддержания стабильности
• Летающие модели самолётов
• Вертолёты , которые используют вращающееся крыло с переменным углом наклона для обеспечения направленных сил
• Винты , лопасти которых генерируют подъём.
• Спейс шаттл НАСА , который использует свои крылья только для скольжения во время спуска на взлетно-посадочную полосу. Эти типы самолётов называются орбитальными самолётами .
• Некоторые гоночные автомобили , особенно автомобили Формулы-1, которые используют перевёрнутые крылья для обеспечения большей тяги на высоких скоростях .
• Парусные лодки, которые используют гибкие паруса в качестве вертикальных крыльев с переменной полнотой и направлением для перемещения по воде.
• Судна на подводные крыльях, которые используют жесткие конструкции в форме крыла для подъёма судна из воды, чтобы уменьшить сопротивление и увеличить скорость.

В природе

В природе крылья эволюционировали у насекомых, птерозавров, динозавров (птиц, Скансориоптеригиды ) и млекопитающих (летучих мышей) в качестве средства передвижения . Различные виды пингвинов и других летающих или нелетающих водоплавающих птиц, таких как гагарки , бакланы , гильемоты, буревестники, гага , скоттерские утки и водоплавающие буревестники, являются заядлыми пловцами и используют свои крылья для движения по воде .

• 
  Крылатые семена деревьев, которые вызывают авторотацию при спуске
• 
  Ацтекская чайка , демонстрирующая контур « крыла чайки »
• 
  Летучая мышь в полёте

Растягиваемые конструкции

В 1948 году Фрэнсис Рогалло изобрел растягиваемое крыло, похожее на воздушного змея, поддерживаемое надутыми или жёсткими стойками, что открыло новые возможности для самолётов . Близко к тому времени Домина Джалберт изобрела гибкие неразрывные толстые крылья с воздушными крыльями. С тех пор эти две новые ветви крыльев были тщательно изучены и применены в новых отраслях авиации, особенно изменив ландшафт личной рекреационной авиации .

См. также

• Полёт

Природный мир:

• Полёт рукокрылых
• Полёт птиц
• Маховые перья
• Полёт насекомых
• Крылатка (крылатые семена деревьев)

Авиация:

• Воздушное судно
• Роторный предкрылок (экспериментальный тип крыльев)
• Орнитоптер — хлопающий самолёт (исследовательские прототипы, простые игрушки и модели)
• Отто Лилиенталь
• Конфигурация крыла самолёта
• Центроплан
• Вингсьют

Парусный спорт:

• Паруса

Примечания