Введение
Крыло — это разновидность плавника, создающего подъемную силу при движении в воздухе или другой жидкости. Соответственно, крылья имеют обтекаемые поперечные сечения, на которые действуют аэродинамические силы, и функционируют как аэродинамические профили. Аэродинамическая эффективность крыла выражается отношением подъемной силы к сопротивлению. Подъемная сила, которую крыло генерирует при заданной скорости и угле атаки, может быть на один-два порядка величины больше, чем суммарное сопротивление крыла. Высокое отношение подъемной силы к сопротивлению требует значительно меньшей тяги для перемещения крыла в воздухе с достаточной подъемной силой. Подъемные конструкции, используемые в воде, включают различные профили, такие как гидрокрылья. В этом случае управляющим принципом является гидродинамика, а не аэродинамика. Применение подводных профилей встречается в гидроглиссарах, парусных лодках и подводных лодках.
A wing is a type of fin that produces lift while moving through air or some other fluid. Accordingly, wings have streamlined cross sections that are subject to aerodynamic forces and act as airfoils. A wing's aerodynamic efficiency is expressed as its lift to drag ratio. The lift a wing generates at a given speed and angle of attack can be one to two orders of magnitude greater than the total drag on the wing. A high lift to drag ratio requires a significantly smaller thrust to propel the wings through the air at sufficient lift. Lifting structures used in water include various foils, such as hydrofoils. Hydrodynamics is the governing science, rather than aerodynamics. Applications of underwater foils occur in hydroplanes, sailboats and submarines.
Этимология и употребление
На протяжении многих веков слово "крыло", происходящее от староскандинавского vængr, обозначало главным образом передние конечности птиц (а также архитектурный неф). Но в последние столетия значение этого слова расширилось и стало включать в себя подъемные поверхности насекомых, летучих мышей, птерозавров, бумерангов, некоторых парусных судов и самолетов, или же инвертированный аэродинамический профиль на гоночном автомобиле, создающий прижимную силу для увеличения сцепления с дорогой.
Аэродинамика
Проектирование и анализ крыльев самолетов – одно из основных применений науки аэродинамики, являющейся отраслью механики жидкостей. В принципе, характеристики воздушного потока вокруг любого движущегося объекта можно определить, решив уравнения Навье-Стокса гидродинамики. Однако, за исключением простых геометрических форм, эти уравнения чрезвычайно сложно решать, поэтому используются более простые уравнения. Для создания подъемной силы крыло должно быть ориентировано под подходящим углом атаки. При этом крыло отклоняет воздушный поток вниз по мере его обтекания. Поскольку крыло оказывает силу на воздух, изменяя его направление, воздух, в свою очередь, должен оказывать на крыло равную и противоположную силу.
Форма поперечного сечения
Аэрофойл (англ. airfoil) или аэрофойл (брит. aerofoil) – это форма крыла, лопасти (пропеллера, ротора или турбины) или паруса (в поперечном сечении). Крылья с асимметричным поперечным сечением обычно используются в дозвуковом полете. Крылья с симметричным поперечным сечением также могут создавать подъемную силу, используя положительный угол атаки для отклонения воздушного потока вниз. Симметричные аэрофойлы имеют более высокую скорость сваливания, чем профили с выпуклостью той же площади крыла, но применяются в самолетах высшего пилотажа, поскольку обеспечивают работоспособность как в нормальном, так и в перевернутом положении. Другой пример – парусные яхты, где парус представляет собой тонкую мембрану, у которой длина пути воздушного потока с обеих сторон одинакова. Для скоростей, близких к скорости звука (трансонический полет), используются аэрофойлы со сложной асимметричной формой, чтобы минимизировать резкое увеличение сопротивления, связанное с обтеканием на околозвуковых скоростях. Такие аэрофойлы, называемые сверхкритическими, имеют плоскую верхнюю поверхность и изогнутую нижнюю.
Структуры натяжные
В 1948 году Фрэнсис Рогалло изобрел крыло натяжного типа, напоминающее воздушного змея, поддерживаемое надувными или жесткими стойками, что открыло новые возможности в авиастроении. Практически одновременно Домина Жальбер изобрела гибкие крылья без несущих элементов, формирующие аэродинамический профиль за счет нагнетаемого воздуха. Эти два новых направления в разработке крыльев впоследствии были широко изучены и нашли применение в новых областях авиации, особенно существенно изменив сферу личной рекреационной авиации.