Чем отличается крыло сверхзвукового самолёта от дозвукового?
Заметил, что у пассажирского лайнера крыло толстое и закруглённое, а у истребителя — тонкое и стреловидное. Почему крылья для разных скоростей делают такими разными?
2 ответа
Форма крыла зависит от того, обтекается оно дозвуковым или сверхзвуковым потоком — а это два разных мира физики.
Дозвуковое крыло (лайнер):
- толстый закруглённый профиль с выпуклым верхом,
- скруглённая передняя кромка,
- большой размах.
Цель — создавать много подъёмной силы при малом сопротивлении на скоростях M ниже 1. Толстое крыло вместительно (топливо, механизация) и эффективно.
Сверхзвуковое крыло (истребитель):
- тонкое, с острой передней кромкой,
- сильно стреловидное или треугольное,
- малый размах.
На сверхзвуке возникают ударные волны (скачки уплотнения), и они дают огромное волновое сопротивление. Тонкое острое крыло делает скачки слабее. Стреловидность как бы «обманывает» поток: для крыла, поставленного под углом к потоку, эффективная скорость набегания меньше, и крыло дольше остаётся в «мягком» режиме.
Главная идея: толстое скруглённое крыло на сверхзвуке создавало бы мощную ударную волну и чудовищное сопротивление. А тонкое острое крыло на малой скорости плохо держит самолёт (мало подъёмной силы, легко сваливается). Поэтому форму всегда подбирают под рабочую скорость.
Если совсем коротко: на дозвуке главный враг — обычное сопротивление и недостаток подъёмной силы, поэтому крыло толстое и пухлое. На сверхзвуке главный враг — ударные волны, поэтому крыло тонкое, острое и стреловидное, чтобы эти волны ослабить. Универсального крыла «на все скорости» не бывает — отсюда и крылья изменяемой стреловидности на некоторых самолётах.