¿Cómo se distribuyen las alas de un avión de combate? ¿Qué estilos hay?

Fuente: Crazy Mechanical Control

Alas de caza

La función principal de las alas de caza es generar sustentación para sostener el avión que vuela en el aire. También juega un cierto papel en la estabilización y el control. Según la forma plana del ala, las más utilizadas son ala rectangular, ala trapezoidal, ala delta, ala doble delta, ala en forma de flecha, ala de borde, etc.

Según la posición delantera y trasera y la función del ala en el fuselaje, se puede dividir en ala principal, ala de cola (cola plana y cola vertical o cola inclinada) y ala delantera {también llamada bulo}. Según los diferentes ángulos entre el ala principal y el fuselaje, existen alas en flecha hacia adelante, alas en flecha y alas en flecha variable.

Los aviones modernos son generalmente monoplanos, pero los biplanos (con dos alas superpuestas), los triplanos y los multiplanos también fueron populares en la historia. Según la posición de conexión entre el ala y el fuselaje del monoplano, se puede dividir en ala inferior, ala media, ala superior y ala superior tipo paraguas (es decir, el ala está por encima del fuselaje y está sujeta por un conjunto de puntales. Las alas y el fuselaje están unidos).

Echemos un vistazo a varios tipos de alas comúnmente utilizadas en aviones de combate desde diferentes ángulos.

Aleta de cola

La aleta de cola es un dispositivo instalado en la parte trasera de la aeronave que desempeña una función estabilizadora y de control. La cola generalmente se divide en cola vertical y cola horizontal. La cola vertical consta de un estabilizador vertical fijo y un timón móvil. Desempeña principalmente el papel de estabilidad direccional y control direccional en la aeronave. La cola vertical se conoce como cola vertical o cola vertical. Según el número de colas verticales, los aviones se pueden dividir en aviones de cola vertical simple, cola vertical doble, tres colas verticales y cuatro colas verticales.

Algunos cazas con diseño de doble cola vertical adoptan ahora un diseño en forma de V, como el caza estadounidense de cuarta generación F-22. La cola horizontal consta de un estabilizador horizontal fijo y un elevador móvil. Desempeña principalmente el papel de estabilización longitudinal y control de cabeceo en la aeronave. La cola horizontal se puede denominar cola horizontal. Para mejorar la eficiencia del control de cabeceo, algunos aviones utilizan una cola horizontal completamente móvil, es decir, la cola horizontal no tiene estabilizador horizontal y todo el ala puede desviarse.

Hay una cola especial en forma de V que puede funcionar como cola vertical y como cola horizontal. La cola horizontal suele estar situada detrás del ala principal. Pero algunos aviones colocan la "cola horizontal" delante de las alas. Este tipo de avión se llama avión canard. En este momento, la "cola horizontal" delantera se llama "ala delantera" o "canard". Un avión sin cola horizontal (o incluso vertical) se llama avión sin cola. El control de cabeceo, el control direccional y el control de balanceo de esta aeronave están controlados por el perfil aerodinámico móvil en el borde de salida del ala o la boquilla de vectorización de empuje del motor.

Canard

Disposición de Canard: hay dos alas delta (barridas) más pequeñas a ambos lados de la cabina y un ala delta grande detrás de ella. Por ejemplo, el J-10, el J-20 y el EF2000 europeo de China adoptan un diseño canard, que es un diseño aerodinámico que es muy adecuado para el combate aéreo supersónico.

Ya antes de la Segunda Guerra Mundial, la antigua Unión Soviética había descubierto que si la cola horizontal se movía a ambos lados del morro delante del ala principal, se podía utilizar una superficie de ala más pequeña para lograr El mismo rendimiento de control, y el ala delantera y el avión Las alas pueden producir sustentación al mismo tiempo, a diferencia de la cola horizontal, que equilibra el momento de cabeceo y produce sustentación negativa en la mayoría de los casos.

El primer diseño de pato volaba como un pato, de ahí el nombre "diseño de pato". El alerón delantero de un avión con diseño de canard se llama "canard". Hay dos tipos de bulos en los aviones de combate. Uno no es controlable y su función es fortalecer el vórtice del borde de ataque del ala cuando el avión está en un ángulo de ataque alto y mejorar el rendimiento del avión en ángulos de ataque altos. Y también es beneficioso para el corto tiempo de vuelo del avión.

Los cazas que actualmente tienen bulos controlables incluyen el J-10 de China, el EF-2000 de Europa, el "Rafale" de Francia y el JAS-39 de Suecia. Además de generar vórtices, los canards de estos aviones también se utilizan para mejorar el problema de las caídas repentinas de estabilidad durante velocidades transónicas. También pueden reducir la resistencia al equilibrio, lo que es beneficioso para el combate aéreo supersónico. Durante el aterrizaje, los canards también pueden desviarse a un gran ángulo negativo y actuar como frenos de velocidad.

Ala en flecha

Un ala cuyas secciones se desplazan hacia atrás a lo largo de la envergadura se denomina ala trasera. La forma de esta ala se caracteriza por sus bordes de ataque y salida todos en flecha. El grado de barrido del ala se expresa mediante el ángulo de barrido.

En comparación con las alas rectas, las características aerodinámicas de las alas en flecha pueden aumentar el número de Mach crítico del ala y reducir la resistencia durante el vuelo supersónico.

Cuando una aeronave está en vuelo, cuando la velocidad del flujo de aire perpendicular al borde de ataque del ala se acerca a la velocidad del sonido, el flujo de aire en áreas locales en la superficie superior del ala se ve afectado por el perfil aerodinámico convexo y su velocidad excederá la velocidad del sonido, lo que provoca que se produzcan ondas de choque locales. La resistencia al vuelo aumenta drásticamente.

Las alas en flecha pueden hacer que el componente de velocidad del flujo de aire perpendicular al borde de ataque del ala sea menor que la velocidad de vuelo. Por lo tanto, en comparación con las alas rectas, la turbulencia solo ocurrirá a velocidades de vuelo más altas (es decir, aumentando la velocidad). número de Mach crítico), retrasando así la generación de ondas de choque en la superficie del ala. Incluso si se produce una onda de choque, ayudará a debilitar la intensidad de la onda de choque y reducir la resistencia al vuelo. Las desventajas del ángulo de barrido son una escasa rigidez torsional, una baja pendiente de la línea de sustentación, una fácil separación del flujo de aire de las puntas de las alas y una gran resistencia inducida durante el vuelo subsónico.

Ala delta

El ala delta de Mirage 2000

Un ala con forma plana triangular se llama ala delta. Otros similares incluyen alas delta dobles y alas delta recortadas. Actualmente se utilizan principalmente alas delta con ángulos ligeramente recortados. Los aviones de ala delta aparecieron en la década de 1950, y sus modelos representativos incluyen el F-102 estadounidense, el MiG-21 de la ex Unión Soviética y el "Phantom" III francés.

El ala delta de gran ángulo de barrido tiene las ventajas de una pequeña resistencia supersónica, un pequeño cambio de enfoque con el número M y una buena rigidez estructural, y es adecuada para vuelos supersónicos y vuelos de maniobra. Las desventajas del ala delta son: en el estado de vuelo subsónico, la pendiente de la línea de sustentación del ala es baja, la resistencia inducida es grande y la relación elevación-arrastre es pequeña, lo que afecta el alcance y el despegue de la aeronave. y rendimiento del aterrizaje.

Ala en flecha variable

Un ala cuyo ángulo de flecha se puede cambiar durante el vuelo se llama ala en flecha variable. En el trabajo de diseño del avión, existe una contradicción que no es fácil de superar: para aumentar el número M de vuelo, se debe seleccionar un ala con un gran ángulo de barrido y una pequeña relación de aspecto para reducir la resistencia a las ondas de choque de Sin embargo, este tipo de ala tiene en estado subsónico, la fuerza de sustentación es pequeña, la resistencia inducida es grande y la eficiencia no es alta. Desde un punto de vista aerodinámico, para cumplir con los requisitos de la aeronave para vuelo supersónico, crucero subsónico y despegue y aterrizaje cortos al mismo tiempo, es mejor hacer que las alas estén barridas hacia atrás y usar diferentes ángulos de barrido para adaptarse a diferentes vuelos. condiciones. .

La investigación sobre las alas de barrido variable comenzó en la década de 1940, pero no fue hasta la década de 1960 que se diseñó un avión práctico de ala de barrido variable. La sección del ala interior de un ala de barrido variable general es fija y el ala exterior está conectada al ala interior con un eje de bisagra. El ala exterior se controla para que gire hacia adelante y hacia atrás a través de un servomotor hidráulico para cambiar el ángulo del limpiaparabrisas del exterior. sección del ala y la relación de aspecto de todo el ala. Las desventajas de las alas de barrido variable son que la estructura y el sistema de control son complejos, el peso es grande y no son adecuadas para su uso en aviones ligeros. El avión de combate estadounidense F-14 es un modelo representativo de ala de barrido variable.

Ala de tiras

El ala de listones es un nuevo tipo de ala que apareció a mediados de la década de 1950. Algunos aviones de combate de alta movilidad de tercera generación utilizan este tipo de ala, como por ejemplo. el F-18 estadounidense y el "Fierce Dragon", desarrollado conjuntamente por China y Pakistán, utilizan alas laterales.

En el borde de ataque de la raíz del ala del avión con un ángulo de barrido medio (un ángulo de barrido de aproximadamente 25 a 45 grados), un ala delgada con un ángulo de barrido grande (un ángulo de barrido de 65 grados ) está instalado ~85 grados) se llama ala de listones. En un ala de traca, el ala en flecha original se llama ala básica, y la porción adicional delgada del ala delantera se llama traca.

La característica aerodinámica del ala de borde es que en el rango de velocidad sub y transónica, cuando el ángulo de ataque no es grande, el flujo de aire se separa del borde de ataque del ala de borde, formando una ventaja estable. vórtice de escape del borde Bajo la inducción del vórtice de ruptura del borde de ataque, no solo se puede aumentar considerablemente la sustentación de la sección interna del ala básica, sino que también se puede controlar el flujo de aire de la sección externa del ala para que no se produzca una separación irregular. ocurren dentro de un cierto ángulo de rango de ataque, aumentando así el ángulo crítico de ataque y el límite de impacto del ala, asegurando que la aeronave tenga buenas características aerodinámicas sub y transónicas. A velocidades supersónicas, dado que la adición de tiras laterales reduce el espesor relativo de la sección interior del ala, el ángulo de barrido equivalente del ala aumenta, lo que puede reducir significativamente la resistencia a las ondas de choque.

Además, la existencia de las franjas laterales también puede reducir el desplazamiento hacia atrás de todo el foco del avión cuando vuela a velocidades transónicas y supersónicas, lo que resulta en una reducción de la resistencia al trimado del avión. Por tanto, esta ala también tiene buenas características aerodinámicas supersónicas. La desventaja del ala con franjas de borde es que en un rango pequeño de ángulo de ataque, sus características de sustentación y resistencia no son tan buenas como las del ala básica sin franjas de borde, sus características de momento tampoco son ideales, y el momento; La curva no es lineal a medida que cambia el ángulo de ataque.

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