. Der Deltaflügel ist ein Flügel, der die Form eines Dreiecks hat. Es ist wegen seiner Ähnlichkeit mit dem griechischen Großbuchstaben Delta (Δ) benannt.
Obwohl es lange untersucht wurde, fand es bis zum Jet-Zeitalter keine signifikanten Anwendungen, als es sich für Hochgeschwindigkeits-Subsonic- und Überschallflüge als geeignet erwies. Am anderen Ende der Geschwindigkeitsskala erwies sich der flexible Flügel von Rogallo als praktisches Design für den Drachenflieger und andere ultraleichte Flugzeuge.
Die Delta-Form bietet einzigartige strukturelle Vorteile und aerodynamische Eigenschaften. Im Laufe der Jahre haben sich viele Designvarianten entwickelt, mit und ohne zusätzliche stabilisierende Oberflächen.
Allgemeine Merkmale [ edit ]
Struktur [ edit ]
Der lange Wurzelkord des Deltaflügels und minimaler Strukturaußenborder. machen es strukturell effizient. Es kann stärker, steifer und gleichzeitig leichter gebaut werden als ein Flügel mit gleichwertiger Tragfähigkeit. Dadurch ist es einfach und relativ kostengünstig zu bauen - ein wesentlicher Erfolgsfaktor der MiG-21 und Mirage.
Sein langer Wurzelkord ermöglicht auch einen tieferen Aufbau für einen bestimmten Tragflächenabschnitt, wodurch ein größeres inneres Volumen für Kraftstoff und andere Lagerung geschaffen wird, ohne dass der Luftwiderstand erheblich zunimmt. Bei Überschallkonstruktionen wird jedoch häufig die Möglichkeit genutzt, stattdessen einen dünneren Tragflügel zu verwenden, um den Luftwiderstand tatsächlich zu reduzieren.
Aerodynamik [ edit ]
Reine Deltaflügel zeigen eine Strömungsablösung bei hohen Anstellwinkeln und einen hohen Luftwiderstand bei niedrigen Geschwindigkeiten. [1]
Niedriggeschwindigkeitsflug ] edit ]
Bei niedrigen Geschwindigkeiten erfordert ein Deltaflügel einen hohen Anstellwinkel, um den Auftrieb aufrechtzuerhalten. Ein schlankes Delta erzeugt ein charakteristisches Wirbelmuster auf der oberen Oberfläche, das den Auftrieb erhöht. Einige Typen mit mittlerem Durchlauf haben einziehbare "Schnurrbärte" oder feste Wurzelverlängerungen (LERX) erhalten, um die Wirbelbildung zu fördern.
Mit zunehmendem Anstellwinkel erzeugt die Vorderkante des Flügels einen Wirbel, der die Strömung an der Oberseite des Flügels mit Energie versorgt, die Strömungstrennung verzögert und dem Delta einen sehr hohen Strömungswinkel gibt. [1] Eine Normalität Ein Flügel, der für den Hochgeschwindigkeitsgebrauch gebaut ist, hat typischerweise bei niedrigen Geschwindigkeiten unerwünschte Eigenschaften. In diesem Regime wechselt das Delta jedoch allmählich in einen Auftriebsmodus, der auf dem Wirbel basiert, den es erzeugt, ein Modus, in dem es glatte und stabile Flugeigenschaften aufweist.
Der Vortex-Hub kostet mehr Luftwiderstand, daher sind leistungsstärkere Motoren erforderlich, um den Flug bei niedriger Geschwindigkeit oder hohem Anstellwinkel zu erhalten.
Transonischer und Überschallflug [ edit ]
Mit einem ausreichend großen Winkel des Rückwärtswinkels verbleibt im transonischen bis niedrigen Überschallgeschwindigkeitsbereich die Vorderkante des Flügels hinter der Stoßwellengrenze Schockkegel, der von der Vorderkantenwurzel erzeugt wird.
Auf diese Weise kann Luft unterhalb der Vorderkante nach oben und außen strömen und dann nach innen zurückkehren, wodurch ein seitliches Strömungsmuster entsteht. Die Auftriebsverteilung und andere aerodynamische Eigenschaften werden stark von dieser seitlichen Strömung beeinflusst. [2]
Der nach hinten gerichtete Schwenkwinkel senkt die Fluggeschwindigkeit normal zur Vorderkante des Flügels ab, wodurch das Flugzeug fliegen kann hohe Unterschall-, Transon- oder Überschallgeschwindigkeit, während die subsonischen Auftriebseigenschaften des Luftstroms über dem Flügel beibehalten werden.
Innerhalb dieses Flugregimes erhöht das Absenken der Vorderkante innerhalb des Schockkegels den Auftrieb, jedoch nicht den Luftwiderstand. [3] Ein solcher konischer Vorderkantenabfall wurde in der Serie Convair F-102A Delta Dagger zur gleichen Zeit wie der Prototypentwurf eingeführt überarbeitet, um die Gebietsbestimmung aufzunehmen. Es erschien auch auf den nächsten beiden Deltas von Convair, dem F-106 Delta Dart und dem B-58 Hustler. [4]
Bei hohen Überschallgeschwindigkeiten liegt der Stoßkegel von den Vorderkantenwurzeln weiter zurück entlang der Flügelfläche hinter der Vorderkante. Es ist nicht mehr möglich, dass der seitliche Fluss auftritt und sich die aerodynamischen Eigenschaften erheblich ändern. [2] In diesem Flugregime wird die Waverider-Technik, wie sie bei der nordamerikanischen XB-70 Valkyrie verwendet wird, praktikabel. Hier erzeugt ein Stoßkörper unterhalb des Flügels eine angebrachte Stoßwelle, und der mit der Welle verbundene hohe Druck sorgt für einen erheblichen Auftrieb, ohne den Widerstand zu erhöhen.
Designvarianten [ edit ]
Varianten des Delta-Delta-Flügelplans bieten Verbesserungen der Grundkonfiguration. [5]
Canard delta - Viele moderne Kampfflugzeuge wie der JAS 39 Gripen, der Eurofighter Typhoon und der Dassault Rafale verwenden eine Kombination aus Canards und einem Deltaflügel.
Tailed Delta - fügt ein herkömmliches Tailplane (mit horizontalen Tail-Oberflächen) hinzu, um die Handhabung zu verbessern. Häufig bei sowjetischen Typen wie der Mikojan-Gurewitsch MiG-21.
Abgeschnittenes Delta - Spitze ist abgeschnitten. Dies hilft, den Auftrieb des Außenborders aufrechtzuerhalten und die Trennung der Flügelspitzenströmung (Abwürgen) bei hohen Anstellwinkeln zu reduzieren. Die meisten Deltas sind mindestens zu einem gewissen Grad abgeschnitten.
In dem Verbunddelta Doppeldelta oder gekröpftem Pfeil ist die Vorderkante nicht gerade. In der Regel hat der Innenborder den Sweepback erhöht, wodurch ein kontrollierter Wirbel mit hohem Auftrieb ohne Vorschiff entsteht. Beispiele sind der Saab Draken Fighter, der Prototyp General Dynamics F-16XL und die Studie High Speed Civil Transport. Das ogee delta (oder ogival delta ), das auf dem anglo-französischen Flugzeug Concorde Mach 2 verwendet wird, ist ähnlich, aber die beiden Abschnitte und die abgeschnittene Flügelspitze sind zu einer glatten Overlee-Kurve zusammengefügt.
Das schwanzlose Delta [ edit ]
Wie andere schwanzlose Flugzeuge ist der schwanzlose Delta-Flügel nicht für hohe Flügelbelastungen geeignet und erfordert eine große Flügelfläche für ein gegebenes Flugzeuggewicht. Die effizientesten Tragflächen sind in der Neigung instabil, und der schwanzlose Typ muss ein weniger effizientes Design und daher einen größeren Flügel aufweisen. Zu den verwendeten Techniken gehören:
- Verwendung eines weniger effizienten Tragflügels, der von sich aus stabil ist, wie eine symmetrische Form mit Nullwölbung oder sogar ein Reflexwölbung in der Nähe der Hinterkante,
- Verwendung des hinteren Teils des Flügels als leicht oder sogar negativ belastet horizontaler Stabilisator:
- Verdrehen der äußeren Vorderkante nach unten, um das Auftreten der Flügelspitze zu reduzieren, die sich hinter dem Hauptaufzugsmittelpunkt befindet. Dies verbessert auch die Stalleigenschaften und kann auf andere Weise von Überschallfahrt profitieren.
- Bewegen des Massenschwerpunkts nach vorne und Trimmen des Aufzugs, um einen ausgleichenden Abtrieb zu erzeugen. Im Extremfall verringert dies die Fähigkeit des Bootes, seine Nase für Start und Landung hochzuheben.
Das Heckdelta [ edit
Ein herkömmlicher Heckstabilisator lässt den Hauptflügel zu Für Auftrieb optimiert und daher kleiner und höher belastet.
Bei Verwendung mit einem T-Leitwerk wie beim Gloster Javelin kann ein Delta-Flügel wie bei anderen Flügeln zu einem "tiefen Strömungsabriss" führen, bei dem der hohe Anstellwinkel am Strömungsabriss den turbulenten Nachlauf des blockierten Tragflügels verursacht den Schwanz umhüllen. Dies macht den Aufzug unwirksam und das Flugzeug kann sich nicht vom Stall erholen. [6]
Das Canard-Delta [ edit ]
Ein Hub-Canard-Delta kann eine kleinere Verschiebung in der Mitte des Aufzugs bieten mit zunehmender Machzahl im Vergleich zu einer konventionellen Schwanzkonfiguration.
Ein nicht beladener oder frei schwebender Canard kann eine sichere Erholung aus einem hohen Anstellwinkel ermöglichen.
Je nach Konstruktion kann eine Canard-Oberfläche die Stabilität des Flugzeugs in Längsrichtung erhöhen oder verringern. [7] [8]
Ein Canard-Delta-Flugzeug erzeugt sein eigenes Ende Wirbel. Wenn dieser Wirbel den Wirbel des Delta-Hauptflügels stört, kann dies den Luftstrom über dem Flügel beeinträchtigen und unerwünschtes und sogar gefährliches Verhalten verursachen. In der eng gekoppelten Konfiguration ist der Canard-Wirbel mit dem Hauptwirbel gekoppelt, um dessen Vorteile zu verbessern und einen kontrollierten Luftstrom über einen weiten Bereich von Geschwindigkeiten und Anstellwinkeln aufrechtzuerhalten. Dies ermöglicht sowohl eine verbesserte Manövrierfähigkeit als auch niedrigere Standzeiten, aber das Vorhandensein des Flugzeugs kann den Luftwiderstand bei Überschallgeschwindigkeit erhöhen und somit die Höchstgeschwindigkeit des Flugzeugs verringern.
Geschichte [ edit ]
Frühe Forschung [ edit ]
Dreieckförmige Stabilisierungsflossen für Raketen wurden bereits von 1529-1556 beschrieben Conrad Haas und im 17. Jahrhundert von Kazimierz Siemienowicz. [9][10][11] Ein echter Hubflügel in Delta-Form erschien erst 1867, als er von JW patentiert wurde Butler und E. Edwards in einem Entwurf für ein raketengetriebenes Flugzeug in Pfeilform. Darauf folgten weitere Vorschläge, wie eine Doppeldecker-Version von Butler und Edwards und eine Düsenflugzeug-Version des Russen Nicholas de Telescheff. [12]
1910 stellten die Amerikaner U.G. Lee und W. A. Darrah patentierten ein Deltaflügelflugzeug, das immer noch dieselbe lange, schlanke Form hatte, aber einen starren, bikonischen Flügel hatte, wobei jede Seite nach hinten nach oben wölbte, wie es für den modernen flexiblen Rogallo-Flügel typisch ist. Es enthielt einen Vorschlag für ein Flugsteuerungssystem und deckte sowohl den gleitenden als auch den motorisierten Flug ab. [13] [14]
Keines dieser frühen Beispiele war bekanntlich erfolgreich geflogen. 1904 hatte Lavezzanis Drachenflieger mit unabhängigen linken und rechten dreieckigen Flügeln den Boden verlassen. [13]
Der praktische Deltaflügel wurde nach dem Ersten Weltkrieg von Alexander Lippisch in Deutschland mit einem dicken Cantilever in der Vorreiterrolle eingesetzt Flügel ohne Schwanz. Seine frühen Entwürfe, für die er den Namen "Delta" prägte, verwendeten einen sehr sanften Winkel, so dass der Flügel fast gerade erschien und die Flügelspitzen abgeschnitten werden mussten (siehe unten). Sein erstes Deltaflügelflugzeug flog 1931, gefolgt von vier nach und nach verbesserten Beispielen. [15][16] Keiner dieser Prototypen war bei niedriger Geschwindigkeit leicht zu handhaben und keiner sah einen breiten Einsatz. [17] ]
Während des Zweiten Weltkriegs untersuchte Lippisch einen fortgeschrittenen, schwanzlosen Deltaflügel mit mittlerem Winkel, der für den Hochgeschwindigkeits- und sogar Überschallflug vorgesehen war und in Interceptor-Flugzeugen eingesetzt werden sollte. Das Lippisch P.13a war das am weitesten entwickelte dieser Projekte, und es wurde ein Prototyp für ein nicht angetriebenes Segelflugzeug gebaut. [19]
Die Arbeit des französischen Designers Nicolas Roland Payen entsprach in etwa der von Lippisch. In den 1930er Jahren entwickelte er eine Tandem-Delta-Konfiguration mit einem geraden Vorderflügel und einem steilen Delta-Heckflügel, aber der Krieg stoppte die Flugerprobung der Pa-22. Später flog er 1954 einen experimentellen schwanzlosen Delta-Jet, den Pa.49, und die Serie Arbalète mit schwanzloser Schubkonfiguration aus dem Jahr 1965.
Nachkriegsproduktion [ edit ]
In der frühen Nachkriegszeit entwickelten die Briten mehrere Subsonic-Jet-Flugzeuge auf der Grundlage der Daten von Lippisch, wobei das erste Forschungsflugzeug Avro 707 im Jahr 1949 flog. [20] Der strategische Bomber Avro Vulcan und der Jäger von Gloster Javelin gehörten zu den ersten Deltas, die in Produktion gingen. Wo der Vulcan ein klassisches schwanzloses Design war, integrierte der Javelin ein Leitwerk, um das Handling bei niedrigen Geschwindigkeiten und die Manövrierfähigkeit bei hohen Geschwindigkeiten zu verbessern und einen größeren Schwerpunktbereich zu ermöglichen. [21]
Supersonic dünne Flügel edit ]
In Amerika entwickelte Robert T. Jones, der im Zweiten Weltkrieg bei NACA arbeitete, die Theorie der dünnen Deltaflügel für den Überschallflug. Die erstmals im Januar 1945 veröffentlichte Arbeit stand im Gegensatz zu Lippischs früheren Arbeiten an dicken Deltaflügeln. Der dünne Flügel stellte eine erfolgreiche Basis für alle praktischen Überschall-Deltas dar. [22] [23]
Das schwanzlose Delta wurde zu einem bevorzugten Entwurf für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge und wurde verwendet ausgiebig von Convair und von Dassault Aviation, insbesondere mit der Mirage-Familie von Dassault und vor allem dem sehr erfolgreichen Mirage III. Der F-102 Delta Dagger und Douglas F4D Skyray waren zwei der ersten operativen Düsenjäger mit einem schwanzlosen Delta-Flügel, als sie 1956 in Dienst gestellt wurden. [24]
Die Tailed Delta-Konfiguration wurde von der DMS übernommen TsAGI (Central Aero and Hydrodynamic Institute, Moskau), um das Handling, die Manövrierfähigkeit und den Schwerpunktbereich des Anstellwinkels über einer reinen Delta-Planform zu verbessern. Die MiG-21 ("Fishbed") wurde zum am häufigsten verwendeten Kampfflugzeug der 1970er Jahre. [25]
Close-Coupled Canard Delta [ edit
Durch die 1960er-Jahre entwickelte sich Saab AB eine eng gekoppelte Canard-Delta-Konfiguration mit einer Delta-Frontebene unmittelbar vor und über dem Haupt-Delta-Flügel. [26] 1963 patentiert, flog sie erstmals 1967 auf dem Viggen-Kampfflugzeug. Die enge Kopplung verändert den Luftstrom über dem Flügel, am deutlichsten beim Fliegen in großen Anstellwinkeln. Im Gegensatz zu den klassischen Heckaufzügen tragen die Canards zum Gesamthub bei und stabilisieren den Luftstrom über dem Hauptflügel. Dies ermöglicht extremere Manöver, verbessert das Handling bei niedriger Geschwindigkeit und reduziert die Start- und Landegeschwindigkeit. Diese Konfiguration ist seitdem bei Überschallflugzeugen üblich geworden.
Überschalltransport [ edit ]
Bei der Entwicklung von Überschalltransport (SST) -Flugzeugen wurde der schwanzlose ogival-Deltaflügel sowohl für die anglo-französische Concorde als auch für den sowjetischen Tupolev Tu- 144, der Tupolev fliegt erstmals 1968 an.
Siehe auch [ edit ]
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Referenzen [
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Externe Links [ edit ]
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