Banner



Журнал Авиация и Спорт

 

 

19 Aug. 2016

Летная школа: что такое механизация крыла

Когда летишь в самолете пассажиром и сидишь у иллюминатора напротив крыла, это кажется магией. Все эти штучки, которые выдвигаются, поднимаются, опускаются, убираются, а самолет в итоге летит. Но когда начинаешь обучение пилотированию и управляешь самолетом самостоятельно, становится ясно: никакой магии, а чистая физика, логика и здравый смысл.
 летная школа, обучение пилотированию, обучение на пилота, пилот самолета

Все вместе эти штуковины называются «механизация крыла». В буквальном переводе на английский high lift devices. Дословно – приспособления для увеличения подъемной силы. Более точно – для изменения характеристик крыла на разных стадиях полета.

По мере развития авиатехники количество этих устройств становилось все больше – закрылки, предкрылки, щитки, флапероны, элероны, элевоны, интерцепторы и другие средства механизации. Но самыми первыми изобрели закрылки. Они же являются самыми эффективными, а на некоторых самолетах – и единственными.  И если маленький легкомоторный самолет вроде Цессна 172S теоретически на взлете можно обойтись и без них, то большой пассажирский авиалайнер без использования закрылков в прямом смысле слова не сможет оторваться от земли.

Не вся скорость одинаково полезна
Современное авиастроение – это вечные поиски баланса между прибылью и безопасностью. Прибыль – это возможность преодолевать как можно большие расстояния, то есть высокая скорость в полете. Безопасность – это, напротив, относительно невысокая скорость на взлете и особенно посадке. Как это совместить?

Чтобы быстро лететь, нужно крыло с узким профилем. Характерный пример – сверхзвуковые истребители. Вот только для взлета ему нужна огромная полоса для разбега, а для посадки и вовсе специальный тормозной парашют. Если сделать крыло широким и толстым, как у винтовых транспортников, садиться будет намного проще, но и скорость в полете намного ниже. Как быть?

Вариантов два – оборудовать все аэродромы длинными-длинными полосами, чтобы их хватало для длинных разбегов и пробегов, либо сделать так, чтобы профиль крыла мог меняться на разных стадиях полета. Как ни странно звучит, второй вариант намного проще.

Как взлетает самолет
Чтобы самолет взлетел, нужно, чтобы подъемная сила крыла превысила силу притяжения. Это азы, с которых начинается теоретическое обучение на пилота. Когда самолет стоит на земле, подъемная сила равна нулю. Увеличить ее можно двумя способами.

Первый – включить двигатели и начать разбег, потому что подъемная сила зависит от скорости. В принципе, для легкого самолета как Цессна-172 на длинной полосе этого вполне может хватить. Но когда самолет тяжелый, а полоса короткая, простого набора скорости не хватит.

Тут мог бы помочь второй вариант – увеличить угол атаки (задрать нос самолета вверх). Но и здесь не все так просто, потому что увеличивать угол атаки бесконечно нельзя. В какой-то момент он превысит так называемое критическое значение, после которого самолет рискует попасть в сваливание. Меняя форму крыла с помощью закрылков, пилот самолета может регулировать скорость (не самолета, а всего лишь обтекания крыла воздушным потоком) и угол атаки.

Обучение пилотированию: от теории к практике
Выпущенные закрылки меняют профиль крыла, а именно - увеличивают его кривизну. Очевидно, что вместе с этим увеличивается сопротивление. Зато уменьшается скорость сваливания. На практике это означает, что угол атаки не изменился, а подъемная сила выросла.
 
обучние на пилота, обучение пилотированию, цессна 172

Почему это важно
Чем меньше угол атаки – тем ниже скорость сваливания. То есть теперь пилот самолета может увеличить угол атаки и взлететь, даже если не хватает скорости (мощности двигателя) и длины полосы для разбега.
 летная школа, обучение пилотированию, обучение на пилота, пилот самолета

Но у любой медали есть обратная сторона. Увеличение подъемной силы неизбежно ведет к увеличению сопротивления. То есть придется увеличить тягу, а значит вырастет расход топлива. Зато на посадке избыточное сопротивление напротив даже полезно, поскольку помогает быстрее затормозить самолет.

Все дело в градусах
Конкретные значения сильно зависят от модели, веса, загрузки самолета, длины ВПП, требований производителя и много-много чего еще, чуть ли не температуры за бортом. Но как правило для взлета закрылки выпускают на 5-15 градусов, для посадки – на 25-40 градусов.

Почему так – уже было сказано выше. Чем круче угол – тем больше сопротивление, тем эффективнее торможение. Отличный способ увидеть все это на практике – отправиться в пробный полет, в котором пилот самолета все покажет, расскажет и даже даст попробовать управлять самолетом самому.
 
летная школа, обучение пилотированию, обучение на пилота, пилот самолета

Понимая это, легко понять и то, почему после перехода в горизонтальный полет закрылки, напротив, жизненно важно убрать. Дело в том, что изменившаяся форма крыла вызывает не просто сопротивление, но и меняет само качество набегающего потока. Конкретно речь идет о так называемом приграничном слое – том, который непосредственно соприкасается с крылом. Из плавного (ламинарного) он превращается в турбулентый.

летная школа, обучение пилотированию, обучение на пилота, пилот самолета
 
И чем сильнее кривизна крыла – тем сильнее турбулентность, а там уже и до срыва потока недалеко. Более того, на высокой скорости «забытые» закрылки могут элементарно оторваться, а это уже критично, поскольку любая ассиметрия (вряд ли их оба оторвет одновременно) грозит потерей управления, вплоть до штопора.

Что еще бывает
Предкрылки. Как видно из названия, расположена в передней части крыла. По своему предназначению закрылками – позволяют регулировать несущие свойства крыла. в частности, летать на больших углах атаки, а значит на меньших скоростях.
 
летная школа, обучение пилотированию, обучение на пилота, пилот самолета

Элероны. Расположены ближе к концовкам крыльев и позволяют регулировать крен. В отличие от закрылков, работающих строго синхронно, элероны двигаются дифференциально – если один вверх, то второй вниз.

летная школа, обучение пилотированию, обучение на пилота, пилот самолета
 
Особой разновидностью элеронов являются флапероны – гибрид закрылков (англ. flap) и элеронов (aileron). Чаще всего ими оборудуют легкие самолеты.
 
летная школа, обучение пилотированию, обучение на пилота, пилот самолета

Интерцепторы. Своего рода «аэродинамический тормоз» - расположенные на верхней плоскости крыла поверхности, которые при посадке (или прерванном взлете) поднимаются, увеличивая аэродинамическое сопротивление.

летная школа, обучение пилотированию, обучение на пилота, пилот самолета 

А еще бывают элерон-интерцепторы, многофункциональные интерцепторы (они же спойлеры), плюс каждая из перечисленных выше категорий имеет свои разновидности, так что перечислить все в рамках статьи невозможно физически. Как раз для этого и существует летная школа и курсы обучения на пилота.



Фото с сайта boldmethod