Как летать быстро и сесть безопасно. Проектируем крыло/Техникум Марка Солонина. Часть 2

• Приветствие и представление канала.  

• Обзор предыдущего проекта по проектированию бомбардировщика Второй мировой войны.  

• Основные параметры самолета: взлетный вес 45,5 тонн, мощность двигателя 8000 л.с., бомбоотсек для 10-тонной бомбы и место для 13,5 кубометров бензина.  

• Расширение проекта до дальнего морского торпедоносца.  

• Крыло создает подъемную силу и передает ее на фюзеляж.  

• Угол атаки и угол тангажа.  

• Подъемная сила возникает из-за давления воздуха на нижнюю поверхность крыла.  

• Сложные физические и математические принципы подъемной силы.  

• Профессор, который не смог объяснить теоретическую аэродинамику.  

• Формула Жуковского: подъемная сила равна 2πα, где α - угол атаки.  

• Понятие тонкого и толстого крыла.  

• Влияние толщины профиля на подъемную силу.  

• График аэродинамики: угол атаки и коэффициент подъемной силы.  

• Срыв потока и его влияние на подъемную силу.  

• Опасности срыва потока и его последствия для самолета.  

• Рекомендации по углам атаки для безопасного полета.  

• Управление углом атаки с помощью штурвала.  

• Крейсерский полет на линейном участке графика.  

• Режимы полета: взлет-посадка, маневрирование и полет на большой высоте.  

• Главная формула аэродинамики: подъемная сила Y = C Y * ρ * V^2 / 2 * S.  

• Y - подъемная сила, C Y - коэффициент, ρ - плотность воздуха, V - скорость полета, S - площадь крыла.  

• Для современных самолетов площадь крыла включает фюзеляж, но для старых самолетов это не так.  

• Для самолета весом 45,5 тонн нужна подъемная сила.  

• Плотность воздуха известна из таблиц, C Y = 1.  

• Скорость полета важна для безопасности и комфорта.  

• Чем меньше посадочная скорость, тем безопаснее.  

• Меньшая скорость требует меньше усилий для торможения.  

• Оптимальная скорость для посадки - 120 км/ч.  

• Для самолета с весом 45,5 тонн требуется площадь крыла 588 м².  

• Размах крыла составляет 77 м, что в два раза больше, чем у современных самолетов.  

• Это нереально для производства.  

• Крейсерская скорость - 300 км/ч, C Y = 0.6.  

• Высота крейсерского полета - 10 174 м.  

• Для максимальной скорости C Y = 0.4, площадь крыла - 178 м².  

• Площадь крыла 178 м² недостаточна для посадки.  

• Для решения проблемы нужно увеличить C Y до 3.3.  

• Найти крыло с таким C Y практически невозможно.  

• В 1919 году авиатор Хенли Пейдж запатентовал устройство щелевой предкрылок.  

• Предкрылок создает щель у носка крыла для улучшения обтекания и устойчивости.  

• Это устройство позволяет сохранять устойчивое обтекание до больших углов атаки.  

• Предкрылок был первым шагом в механизации крыла.  

• Закрылок изменяет форму профиля крыла, увеличивая подъемную силу.  

• Закрылок Фаулера увеличивает площадь крыла и кривизну профиля.  

• Механизация увеличивает сопротивление, но улучшает аэродинамическое качество.  

• В сочетании с предкрылком и закрылком можно достичь высокого аэродинамического качества.  

• Усложнение конструкции увеличивает вес и объем, но улучшает подъемную силу.  

• Для крейсерского полета необходимо оптимизировать аэродинамику и работу двигателей.  

• Уменьшение высоты крыла до 4 метров увеличивает скорость до 344 км/ч.  

• Двигательная установка должна поддерживать такую скорость, что подтверждается расчетами.  

• Площадь крыла составляет 178 квадратных метров.  

• Крылья могут иметь разные формы, но обычно это полоски.  

• Важный параметр крыла - удлинение.  

• Крыло бесконечного удлинения создает одинаковое давление по всей длине.  

• Крыло конечного удлинения имеет концевые зоны, где давление выравнивается.  

• Концевые зоны не создают подъемной силы, а только увеличивают вес.  

• Увеличение удлинения крыла уменьшает долю концевых зон.  

• Удлинение измеряется как отношение размаха крыла к его площади.  

• График показывает зависимость коэффициента подъемной силы от угла атаки для крыльев разного удлинения.  

• Концевые зоны создают вихревые жгуты, которые увеличивают сопротивление.  

• Вихри смещаются назад, создавая дополнительное сопротивление.  

• Индуктивное сопротивление пропорционально квадрату коэффициента подъемной силы.  

• Увеличение удлинения уменьшает индуктивное сопротивление.  

• Эллиптическое крыло имеет меньшее индуктивное сопротивление по сравнению с прямоугольным.  

• Для истребителей важно иметь крыло с большим удлинением для маневренности.  

• Современные планеры имеют большие удлинения для улучшения аэродинамики.  

• Антоновские планеры достигли высокого аэродинамического качества.  

• Создание крыла с большим удлинением требует учета прочности конструкции.  

• Обсуждение простых и понятных конструкций, таких как перекладина и железнодорожный вагон.  

• Сравнение с самолетами, которые испытывают огромные нагрузки и должны быть легкими.  

• Крыло самолета рассматривается как консольно закрепленная пластина, что вызывает изгибающий момент.  

• Консольно закрепленная пластина испытывает максимальный изгибающий момент у корня.  

• Сравнение с балкой, закрепленной на двух опорах, где изгибающий момент распределяется равномерно.  

• Консольная балка испытывает в четыре раза больший изгибающий момент.  

• Крыло самолета имеет собственный вес, который направлен вниз, что снижает нагрузку.  

• Двигатели и топливо также уменьшают нагрузку на крыло.  

• Половина нагрузки может быть снята, но остальное продолжает ломать крыло.  

• Для предотвращения отлома тонкой пластины, ее нужно сделать толстой.  

• Лонжерон крыла работает как балка, уравновешивая изгибающий момент.  

• Чем толще крыло, тем меньше сила, действующая на пояса, и тем легче они могут быть.  

• Прочность требует толстого крыла, но это увеличивает профильное сопротивление.  

• Удлинение крыла приводит к его отламыванию, что требует толстого крыла для прочности.  

• Решение этого противоречия определяет облик самолета и его летные характеристики.  

• Дэвид Дэвис представил свои формулы для расчета профиля крыла в 1937 году.  

• Его профиль обладал минимальным сопротивлением, даже на толстых профилях.  

• Эти формулы стали основой для создания крыла с минимальным профильным сопротивлением.  

• Молодой человек предложил использовать его профиль крыла для серийного самолета.  

• Компания согласилась на условия, включая роялти с каждого проданного самолета.  

• Модель крыла была продута в трубе, что показало значительное снижение сопротивления.  

• Крыло с профилем Дэвиса показало снижение сопротивления на 43%.  

• Компания решила использовать этот профиль для нового бомбардировщика.  

• Проект получил финансирование и был запущен в декабре 1939 года.  

• Первый экспериментальный образец не показал улучшений по сравнению с B-17.  

• После установки оборонительного вооружения самолет стал летать хуже.  

• Проект не оправдал ожиданий, несмотря на значительные вложения.  

• Компания продолжила использовать профиль Дэвиса для других проектов.  

• Проблемы с продувкой в трубе могли повлиять на результаты.  

• Несмотря на неудачи, проект был успешным в производстве.  

• Автор рассказывает о своем крыле с удлинением 12 и толщиной 18%.  

• Крыло имеет ширину у корня 4.5 метра и на конце 2.34 метра.  

• Крыло рассчитано на 18 тысяч литров бензина, что позволяет разгрузить конструкцию.  

• Автор напоминает о важности лайков и подписок.  

• Призывает зрителей делиться контентом и подписываться на канал.  

• Обещает больше информации для любознательных в будущем.  

• Оптимальный угол атаки определяется по графику зависимости аэродинамического качества от угла атаки.  

• График показывает, что качество максимально при определенном угле атаки, а при отклонении от него качество уменьшается.  

• Это объясняется влиянием индуктивного сопротивления и пассивного сопротивления.  

• График зависимости коэффициента подъемной силы от угла атаки показывает прямую линию.  

• Индуктивное сопротивление зависит от квадрата коэффициента подъемной силы и удлинения крыла.  

• Без учета пассивного сопротивления качество при малом угле атаки и малом коэффициенте подъемной силы составляет 103.  

• Пассивное сопротивление практически не зависит от угла атаки, но немного увеличивается при увеличении угла.  

• В диапазоне малых углов атаки пассивное сопротивление можно считать постоянным.  

• При уменьшении угла атаки и коэффициента подъемной силы качество также уменьшается.  

• Для каждого крыла существует оптимальный угол атаки, при котором качество максимально.  

• Оптимальное качество достигается, когда пассивное сопротивление равно индуктивному.  

• Для типичного крыла той эпохи оптимальное значение коэффициента подъемной силы составляет около 0.6.