Эллипстік қанат пішіні және авиациядағы қолданысы

Кіріспе

Эллипстік пішінді қанат – алдыңғы және артқы жиектері эллипстің екі сегментіне жуық келетін қанат пішіні. Оны эллипстік пішінді болуы мүмкін сақина тәрізді қанаттармен шатастыруға болмайды. Эллипстік қанатты ұшақтар салыстырмалы түрде аз, ал олардың бұқаралық өндіріске жеткендері тіпті азырақ. Бұл ерекшелікті пайдаланған ұшақтардың көпшілігі 1930 және 1940 жылдары пайда болды. Эллипстік қанатты ұшақтардың ең танымал мысалы – Екінші дүниежүзілік соғыс кезіндегі британдық Supermarine Spitfire истребителі. Тағы бір маңызды қолданылуы – неміс жылдам почта тасымалдаушы және барлаушы бомбалаушы Heinkel He 70 "Блиц". He 111 бомбалаушының алғашқы нұсқалары да экономикалық себептерге байланысты қарапайым конструкцияға көшуге дейін осындай қанат конфигурациясын қолданды.

Жартылай эллипстік қанаты

Қанаттың эллипстік аудан таралуына ие болуы үшін, алдыңғы және артқы жиектерінің екеуі де қисық болуы міндетті емес. Егер олардың біреуі түзу болса, мысалы, жартылай эллипстік жоспарлы формасында, қанат әлі де эллипстік аудан таралуына ие болуы мүмкін. Осы типтегі бірнеше ұшақтар жасалған, олардың ең табыстысы – американдық Seversky P-35. Соғыстан кейінгі кезеңде жартылай эллипстік қанат пішіні жер әсері қасиеттері үшін жан-жақты зерттелді; оның жер әсері көліктері үшін қолайлы болады деп болжанды (ол су бетіне жақын, жер әсері аймағында, жер әсерінен тыс пайда болатын жоғары индукциялық қарсылықтан қашу үшін жұмыс істейді). Жартылай эллипстік қанаттың тудыратын индукциялық қарсылығының төмен деңгейі осы көліктер үшін пайдалы болар еді.

Тарих

Британдық теориялық аэродинамик Фредерик Ланчестер, бәлкім, 1907 жылы эллиптикалық қанаттар туралы егжей-тегжейлі жазған алғашқы адам болған. Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін және соғыс кезінде көптеп өндірілгеніне қарамастан, He 111 ұшағының тек алғашқы үлгілері ғана эллиптикалық қанаттармен жабдықталған. He 111 ұшағының эллиптикалық қанатын тік алдыңғы және артқы жиектері бар қанатқа алмастырудың басты себебі экономикалық еді, себебі соңғы конструкцияны тиімдірек өндіруге болады. Эллиптикалық қанатты ұшақтармен ең көп байланысты компания, әдетте, британдық Supermarine компаниясы болды. 1920-жылдардың басында компанияның бас дизайнері Реджинальд Митчелл британдық эллиптикалық қанатты жарысқа арналған су ұшағы Supermarine S.4-ті жасады; ол 1924 жылы алғашқы рейсін жасады. S.4 ұшағының тікелей ізбасарлары басқа дизайнер жасаған қанаттармен жабдықталғанымен, Митчелл бұл форманы қолдаушы болып қалды. Митчелл кейде Хайнкельдің He 70 қанатының пішінін көшіргені үшін айыпталды. 1930 жылдары Эрнест Хайнкель мен Митчелл арасындағы хабар алмасу Митчеллдің He 70 және оның көрсеткіштері туралы хабардар екенін көрсетеді. Алайда Митчеллдің командасындағы аэродинамик Беверли Шенстоун былай деп мәлімдеді: «Біздің қанатымыз әлдеқайда жұқарақ және Хайнкельдікінен мүлдем өзгеше бөлігіне ие болды. Қалай болғанда да, мүлдем басқа мақсатта жасалған ұшақтың қанат пішінін көшіруге тырысу қауіпті болар еді». Американдық жойғыш ұшақтардың көп бөлігі, Republic P-47 Thunderbolts эллиптикалық қанаттармен жабдықталған; тек соңғы өндіріс үлгілері ғана ерекшеленді, олар төмен биіктіктегі Spitfire нұсқаларына ұқсас, тікшеленген қанат ұштарына ие болды. Mitsubishi A5M жойғышы да эллиптикалық қанат конструкциясын пайдаланды. Тағы бірнеше модельдердің пішіні эллиптикалықтан айтарлықтай ерекшеленбеді. Кейіннен Hawker Fury және Hawker Sea Fury болып дамыған Hawker Tempest II жойғышы да, ұштары тікшеленген болса да, эллиптикалық қанат пішінін пайдаланды. 2009 жылдан бері британдық Swift Aircraft компаниясы екі орындық өте жеңіл ұшақ, жеңіл спорттық ұшақ және CS 23 санатындағы ұшақ, эллиптикалық қанаттары бар Swift Aircraft Swift ұшағын жасап жатыр деген хабар бар.

The British theoretical aerodynamicist Frederick Lanchester was perhaps the first person to write in detail about the elliptical wing, having done so during 1907. Despite the type being produced in vast numbers before and during the Second World War, only the early production models of the He 111 were equipped with an elliptical wing. The chief reason for dropping the He 111's elliptical wing in favour of one with straight leading and trailing edges was economic, the latter design could be manufactured with greater efficiency. Perhaps the aircraft company most commonly associated with the elliptical wing was the British manufacturer Supermarine. During the early 1920s, the company's chief designer, Reginald Mitchell, had developed the Supermarine S.4, a British elliptical wing racing seaplane; it conducted its first flight during 1924. While the S.4's direct successors featured a wing designed by a different designer, Mitchell remained a proponent of the planform. Mitchell has sometimes been accused of copying the wing shape of Heinkel's He 70. Communications between Ernest Heinkel and Mitchell during the 1930s establishes Mitchell's awareness of the He 70 and its performance. However, Beverley Shenstone, the aerodynamicist on Mitchell's team, observed that: "Our wing was much thinner and had quite a different section to that of the Heinkel. In any case, it would have been simply asking for trouble to have copied a wing shape from an aircraft designed for an entirely different purpose." Almost all Republic P 47 Thunderbolts, an American fighter aircraft, were outfitted with elliptical wings; only the last production models different, instead featuring squared off wingtips, akin to the low altitude Spitfire variants. The Mitsubishi A5M fighter also utilized an elliptical wing design. Several other types had planforms which differed relatively little from the elliptical. The Hawker Tempest II fighter aircraft, which later developed into the Hawker Fury and Hawker Sea Fury, also utilised a near eliptical wing planform, although squared off at the tips. Since 2009, the British aircraft company Swift Aircraft have been reportedly developing a two seater Very Light Aircraft, Light sport aircraft and CS 23 category aircraft, the Swift Aircraft Swift, which features elliptical wings.