Talvez a unidade principal da aeronave seja a asa. É a asa que cria a sustentação que mantém uma aeronave de várias toneladas no ar, evitando que ela caia. Não é por acaso que os projetistas têm uma expressão de que aquele que possui a asa também controla a aeronave. A busca pelo aprimoramento das características aerodinâmicas das aeronaves obriga os desenvolvedores a aprimorar constantemente a asa, trabalhando em sua forma, peso e perfil.
Ala no perfil
Perfil da asa da aeronave é uma seção geométrica da asa paralela ao eixo da aeronave. Ou mais simplesmente - uma vista lateral da asa. Ao longo dos longos anos de desenvolvimento da indústria aeronáutica, vários laboratórios e institutos desenvolveram e testaram constantemente asas de várias configurações. As velocidades cresceram, a massa de aeronaves, as tarefas mudaram - e tudo isso exigiu novos perfis de asas.
Tipos de perfil
Hoje, existem vários perfis de asas,diferente em propósito. O mesmo tipo pode ter muitas variantes e ser usado em aeronaves diferentes. Mas em geral, os principais tipos de perfis existentes podem ser ilustrados pela imagem abaixo.
- Simétrico.
- Assimétrico.
- Plano-convexo.
- Binconvexo.
- formato em S.
- Laminado.
- Lenticular.
- Forma de diamante.
- Em forma de cunha.
Em algumas aeronaves, um perfil variável é usado ao longo do comprimento da asa, mas geralmente sua forma permanece in alterada.
Geometria
Externamente, o perfil da asa lembra um verme ou algo assim. Sendo uma figura geométrica complexa, tem seu próprio conjunto de características.
A figura mostra as principais características geométricas do perfil da asa da aeronave. A distância (b) é chamada de corda da asa e é a distância entre os pontos extremos na frente e atrás. A espessura relativa é determinada pela razão entre a espessura máxima do perfil (Cmax) e sua corda e é expressa em porcentagem. A coordenada de espessura máxima é a razão da distância do pé ao local de espessura máxima (Xc) à corda (b) e também é expressa em porcentagem. A linha central é uma curva condicional equidistante dos painéis superior e inferior da asa, e a seta de deflexão (fmax) é a distância máxima da corda da linha central. Outro indicador - curvatura relativa - é calculado dividindo (fmax) por uma corda (b). Tradicionalmente, todos esses valores são expressos em porcentagem. Além dos já citados, há o raio do nariz do perfil, as coordenadas de maior concavidade e vários outros. Cada perfil tem seu próprio código e, via de regra, as principais características geométricas estão presentes neste código.
Por exemplo, o perfil B6358 tem uma espessura de perfil de 6%, uma posição da seta de concavidade de 35% e uma curvatura relativa de 8%. O sistema de notação, infelizmente, não é unificado, e diferentes desenvolvedores usam cifras à sua maneira.
Aerodinâmica
Fantástico, à primeira vista, os desenhos das seções das asas são feitos não por amor à alta arte, mas apenas para fins pragmáticos - para garantir altas características aerodinâmicas dos perfis das asas. Essas características mais importantes incluem o coeficiente de sustentação Su e o coeficiente de arrasto Cx para cada aerofólio específico. Os próprios coeficientes não possuem um valor constante e dependem do ângulo de ataque, velocidade e algumas outras características. Após testes em túnel de vento, pode-se traçar um chamado polar para cada perfil de uma asa de aeronave. Reflete a relação entre Cx e Su em um certo ângulo de ataque. Manuais especiais foram criados contendo informações detalhadas sobre cada perfil aerodinâmico da asa e ilustrados com gráficos e diagramas apropriados. Esses diretórios estão disponíveis gratuitamente.
Seleção de perfil
Variedade de aeronaves, tipos de propulsãoinstalações e sua finalidade exigem uma abordagem cuidadosa na seleção do perfil da asa da aeronave. Ao projetar novas aeronaves, várias alternativas são geralmente consideradas. Quanto maior a espessura relativa da asa, maior o arrasto. Mas com asas finas de grande comprimento, é difícil fornecer resistência estrutural adequada.
Há uma questão separada sobre máquinas supersônicas que requerem uma abordagem especial. É bastante natural que o perfil da asa da aeronave An-2 ("milho") seja diferente do perfil de um caça e de um navio de passageiros. Perfis de asa simétricos e em forma de S criam menos sustentação, mas são mais estáveis, uma asa fina com uma ligeira curvatura é adequada para carros esportivos de alta velocidade e aviões de combate, e uma asa grossa com uma grande curvatura, usada em grandes aeronaves de passageiros, pode ser chamada de asa com a maior sustentação. Aeronaves supersônicas são equipadas com asas com perfil lenticular, enquanto perfis em forma de diamante e em forma de cunha são usados para aeronaves hipersônicas. Deve-se ter em mente que, ao criar o melhor perfil, você pode perder todas as suas vantagens apenas devido ao mau tratamento da superfície dos painéis das asas ou ao design da aeronave.
Método de cálculo de características
Recentemente, cálculos das características de uma asa de determinado perfil são realizados por meio de computadores capazes de realizar modelagem multifatorial do comportamento da asa em diferentes condições. Mas a maneira mais confiável são os testes naturais realizados emestandes especiais. Os funcionários individuais da "velha escola" podem continuar a fazer isso manualmente. O método parece simplesmente ameaçador: "cálculo completo da asa usando equações integro-diferenciais em relação à circulação desconhecida". A essência do método é representar a circulação do fluxo de ar ao redor da asa na forma de séries trigonométricas e buscar os coeficientes dessas séries que satisfaçam as condições de contorno. Este trabalho é muito trabalhoso e ainda fornece apenas características aproximadas do perfil da asa da aeronave.
Estrutura da asa da aeronave
Um perfil calculado lindamente desenhado e detalhado deve ser feito na realidade. A asa, além de desempenhar sua função principal - criar sustentação, deve executar uma série de tarefas relacionadas à colocação de tanques de combustível, mecanismos diversos, tubulações, chicotes elétricos, sensores e muito mais, o que a torna um objeto técnico extremamente complexo. Mas falando de forma muito simples, a asa de uma aeronave é composta por um conjunto de nervuras que proporcionam a formação do perfil de asa desejado, localizado transversalmente à asa, e longarinas, localizadas ao longo. Por cima e por baixo esta estrutura é fechada com um revestimento de painéis de alumínio com um conjunto de longarinas. As nervuras ao longo dos contornos externos correspondem totalmente ao perfil da asa da aeronave. A intensidade de trabalho de fabricação da asa atinge 40% da intensidade de trabalho total de fabricação de toda a aeronave.
