Кіріспе

Қанаттың ауданын өзгертуге арналған құрылғы, әдетте ұшып көтерілу және қону жолын қысқарту үшін. Ұшақ құрылымы және аэроғарыш саласындағы инженерлік еңбектерде, жоғары көтергіштік құрылғысы – ұшақ қанатындағы, қанаттың көтеру күшін арттыратын компонент немесе механизм. Бұл құрылғы тұрақты немесе қажет болған жағдайда қолданылатын жылжымалы механизм түрінде болуы мүмкін. Көнерік жылжымалы жоғары көтергіштік құрылғыларына қанаттың жапқыштары мен алдыңғы жиекшелері жатады. Тұрақты құрылғыларға алдыңғы жиекшедегі ойыстар, алдыңғы жиекшенің тамырлық кеңейтімдері және шекаралық қабатты басқару жүйелері кіреді.

Мақсаты

Қанатының мөлшері мен көтеру қабілеті әртүрлі талаптардың арасындағы шартты келісім бойынша таңдалады. Мысалы, үлкен қанат көбірек көтеру күшін қамтамасыз етеді және ұшып қону үшін қажетті қашықтық пен жылдамдықты азайтады, бірақ бұл кедергіні арттырады, ол ұшудың тұрақты бөлігінде тиімділікті төмендетеді. Қазіргі заманғы жолаушылар ұшақтарының қанаттары ұшу кезінде жылдамдық пен тиімділікке қарай оңтайландырылған, себебі ұшақ ұшу уақытының көп бөлігін осы кезеңде өткізеді. Жоғары көтеру құрылғылары ұшу және қону кезінде көтеру күшін арттыру арқылы, ұшақты қауіпсіз қондыру үшін қажетті қашықтық пен жылдамдықты азайту арқылы, сондай-ақ ұшу кезінде тиімдірек қанатты пайдалануға мүмкіндік беру арқылы осы конструкциялық таңдаудың орнын толтырады. Мысалы, Boeing 747-400 ұшағындағы жоғары көтеру құрылғылары қанаттың ауданын 21%-ға ұлғайтады және көтеру күшін 90%-ға арттырады.

Қалқалар

Ең көп таралған жоғары көтергіш құрылғы – қанаттың жылжымалы бөлігі, ол қанатқа қосымша көтергіш күш беру үшін төмен түсіріледі. Қақпақ төмен түсірілгенде, қанаттың пішіні өзгереді, оған артық иіс беріледі. Қақпақтар әдетте қанаттың артқы жиегінде орналасады, ал алдыңғы жиекті қақпақтар кейде қолданылады. Артқы жиектің көптеген түрлері бар. 1930 жылдары, ескі бипландарға қарағанда қону мен ұшып көтерілу жылдамдығы жоғары болған қазіргі заманғы жылдам монопландар пайда болғанмен бірге, қарапайым шарнирлі қақпақтар кеңінен қолданыла бастады. Бөлінген қақпақта төменгі бет төмен қарай иіліп, ал жоғарғы бет қанатқа бекітіліп немесе өздігінен қозғалады. Саяхаттайтын қақпақтар да қанаттың енін арттыру үшін кері созылады, бұл қанаттың ауданын ұлғайтып, одан да көп көтергіш күш тудыруға көмектеседі. Бұл 1920 және 30 жылдардағы көптеген адамдар мен ұйымдардың жұмысының нәтижесінде Екінші дүниежүзілік соғыстан аз бұрын пайда бола бастады. Жарқыраған қақпақтар бірнеше жеке шағын қанатты профильдерден тұрады, олар ашылғанда бөлініп, иіліп, тіпті бір-бірінен жылғады. Мұндай күрделі қақпақтарды көптеген қазіргі заманғы ұшақтарда кездестіруге болады. Ірі заманауи әуе кемелері ұшып көтерілу кезінде қажетті үлкен көтергіш күшті жасау үшін үш жарқыраған қақпақтарды пайдаланады.

Қалқандар мен саңылаулар

Тағы бір көп қолданылатын жоғары көтергіштік құрылғысы – қанаттың алдыңғы жиегінің алдына орнатылған кішкентай аэродинамикалық пішіндес құрылғы – слайд. Слайд қанаттың алдыңғы бөлігіндегі ауа ағынын қайта бағыттайды, бұл жоғары шабуыл бұрышында ауа ағынының жоғарғы бетке тегіс өтуіне мүмкіндік береді. Бұл қанатты көбірек көтергіштік тудыру үшін қажетті жоғары бұрыштарда тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Слот – слайд пен қанат арасындағы кеңістік. Слайд бекітілген болуы мүмкін, оның артында тұрақты слот орналасқан, немесе қажет болмағанда жабылатын реттелетін болуы мүмкін. Егер бекітілген болса, ол қанаттың алдыңғы жиегінің бір бөлігі сияқты көрінеді, ал слот оның артында қанаттың бетіне енгізілген болады. Слайд немесе слот қанаттың толық ұзындығында немесе тек бір бөлігінде (әдетте сыртқы бөлігінде) орналасуы мүмкін, бұл төмен жылдамдықта жақсы басқару үшін көтергіштік сипаттамаларын қалай өзгерту қажеттігіне байланысты. Кейде слоттар мен слайдтар тек элерон алдындағы бөлік үшін қолданылады, осылай қанаттың қалған бөлігі тоқтаған кезде элеронды пайдалануға болады. Алғашқы слайдтарды 1918 жылы Густав Лахман және 1919 жылы патент алған Хэндли Пейдж жасаған. 1930 жылдары автоматты слайдтар жасалды, олар ұшу жағдайларына сәйкес қажеттілікке қарай ашылып немесе жабылатын. Әдетте, олар слайдқа қарсы ауа ағынының қысымымен жабылатын, ал жылдамдық төмендегенде немесе ауа ағыны қанаттың алдын ала белгіленген шабуыл бұрышына жеткенде динамикалық қысым төмендеген кезде кішкентай серіппелермен ашылатын. Қазіргі заманғы жүйелер, қазіргі заманғы жапсырмалар сияқты, күрделірек болуы мүмкін және әдетте гидравликалық жетегімен немесе сервомен басқарылады.

Шекаралық қабатты басқару және өртелетін қақпақтар

Қозғалтқыштың күшті көтергіш жүйелері әдетте қанат үстінен ауа ағынын қалыптастыру үшін қозғалтқыштан ауа ағынын пайдаланады, бұл қақпақтардың қызметін алмастырады немесе өзгертеді. Ысталған қақпақтар реактивті қозғалтқыштың компрессорынан немесе қозғалтқыштан шығатын газдан "құбырлық ауа" алып, оны қанаттың артқы үстіңгі бетіне және қақпаққа бағыттайды, бұл шекаралық қабатты жаңартып, ауа ағынының жоғары шабуыл бұрыштарында да тұрақтап қалуына мүмкіндік береді. Ысталған қақпақтың жетілдірілген түрі – айналымды басқару қанаты, ол арнайы жасалған қанаттың үстінен ауаны артқа қарай шығарып, Коанда эффектісі арқылы көтеру күшін жасайтын механизм. Blackburn Buccaneer ұшағында күрделі шекаралық қабатты басқару (ШҚБ) жүйесі болған, онда компрессордан алынған ауа қанаттарға және құйрыққа соғылып, жылдамдықты азайтып, кішкентай әуе кемелерінен ұшуды жеңілдеткен. Тағы бір тәсіл – қозғалтқыштардан түсетін ауа ағынын тікелей пайдалану, яғни қақпақтың жолына орналастыру. Мұндай қақпақтар заманауи қозғалтқыштардың қуатына байланысты артық күштілікке және ыстық газдарға төзімділікке ие болуы керек, бірақ көтеру күшіне әсері айтарлықтай болуы мүмкін. Мысалы, C-17 Globemaster III.

Алдыңғы шеттің тамыр кеңейтулері

Қазіргі заманғы әскери ұшақтарда жиі кездесетін, бірақ кейбір азаматтық ұшақтарда да болатын алдыңғы жиектің тамырлық кеңейтімі (LERX), кейде жай ғана алдыңғы жиектің кеңейтімі (LEX) деп аталады. ЛЕРКС әдетте қанаттың алдыңғы жиегінің тамырына және фюзеляжға бекітілген кішкентай үшбұрышты жалғастырмадан тұрады. Қалыпты ұшу кезінде ЛЕРКС көтерілу күшіне аз әсер етеді. Бірақ, шағылысу бұрышы жоғары болғанда, ол негізгі қанаттың үстіңгі бетінде орналасқан құйынды (вортэкс) тудырады. Бұл құйынның айналу әрекеті қанат үстінен өтетін ауа ағынының жылдамдығын арттырады, соның салдарынан қысым төмендеп, көтерілу күші артады. ЛЕРКС жүйелері тиімді болатын үлкен бұрыштармен ерекшеленеді.

Бірлескен ағыс ағыны

Co Flow Jet (CFJ) қанатының жоғарғы беті алдыңғы жиегінен кейін инъекциялық тесікпен және артқы жиегінен бұрын сору тесігімен жабдықталған, бұл көтеру күшін арттыруға, қисайғандағы қауіпсіздік шегін ұлғайтуға және қарсылықты азайтуға мүмкіндік береді. CFJ Майами университетінің механикалық және аэроғарыш инженерлік факультеті тарапынан зерттеледі. ATR 72 ұшағының негізіндегі, қанат ауданы, мөлшері және салмағы бірдей гибридтік электрлік өңірлік ұшақ үшін CFJ круиздік көтеру коэффициентін жақсартады, бұл қанатқа түсетін жүктемені арттырып, ұзаққа созылған ұшу үшін көбірек отын мен аккумуляторларды пайдалануға мүмкіндік береді.