¿Quién puede ayudarme a resolver el misterio de las alas de los aviones? Permítanme presentarles brevemente el diseño aerodinámico de los aviones. Creo que muchas personas están muy interesadas en los aviones, porque la mayoría de ellos tienen fuselajes hermosos y aerodinámicos y alas extendidas, lo que permite a los humanos volar. De hecho, aunque la hermosa apariencia del avión es diseñada y creada activamente por humanos, su esencia es el resultado pasivo de la resistencia del aire. En cierto sentido, esta línea suave que cumple con los estándares estéticos humanos es en realidad una obra maestra de principios aerodinámicos. El mundo está en constante cambio y los aviones tienen diversas formas: grandes, pequeños, gordos, delgados, de cuatro alas, de dos e incluso de una sola. Por ejemplo, los estilos de los aviones son como los de los perros, con variedades realmente ricas y linajes complejos. Como dice el refrán, los de fuera observan la emoción, mientras que los de dentro vigilan la puerta. Dado que la forma de una aeronave está determinada por principios aerodinámicos, muchos tipos de formas de aeronaves tienen un nombre en el diseño de aeronaves, llamado diseño aerodinámico. Presentemos varios diseños aerodinámicos uno por uno. Cuando comprendamos el concepto de diseño aerodinámico y miremos hacia atrás a estos aviones, descubriremos que no les daremos una segunda mirada. De hecho, existen muchos tipos de aviones en todo el mundo, ninguno más que los siguientes diseños aerodinámicos. La principal diferencia entre los distintos diseños aerodinámicos es la posición de las alas. Primero, se presenta el diseño más común: el diseño normal. Este diseño se caracteriza por un ala principal y una cola horizontal, con el ala principal grande en la parte delantera, el ala más pequeña, la cola horizontal en la parte trasera y una o dos colas verticales. La gran mayoría de los aviones del mundo tienen este tipo de diseño aerodinámico, especialmente los grandes aviones de pasajeros y de carga, que casi todos tienen este diseño, como la serie Boeing, la serie europea Airbus, Yunqi, Yunqi, el ARJ21 de China y el C130 americano. A excepción del J10 Raptor, todos los aviones militares de nuestro país tienen un diseño aerodinámico convencional. La mayor ventaja del diseño convencional es que la tecnología está madura y es el diseño más utilizado por primera vez en la historia del desarrollo de la aviación. La investigación teórica ha sido muy completa y la tecnología de producción es madura y estable. En comparación con otros diseños aerodinámicos, el rendimiento es relativamente equilibrado, por lo que la mayoría de los aviones civiles y militares utilizan actualmente este diseño aerodinámico. Modelo de diseño aerodinámico convencional - Avión regional ARJ21 Xiangfeng Modelo de diseño aerodinámico convencional - Caza FC-1 Xiaolong Modelo de diseño aerodinámico convencional - Existe una alternativa al diseño convencional del caza J-11B de China: el diseño de ala en flecha variable, es decir, cambiando el El ángulo de barrido del ala principal aumenta durante el vuelo a alta velocidad. La ventaja de este diseño es que puede cumplir diferentes requisitos de alta y baja velocidad y tiene un buen rendimiento de despegue y aterrizaje. La desventaja es que la complejidad de la estructura aumenta considerablemente el peso del avión. Con el desarrollo continuo de la tecnología de motores, especialmente la tecnología de empuje vectorial, y la aplicación de canards, este diseño se está volviendo obsoleto gradualmente. Los aviones típicos con diseño de ala de barrido variable incluyen el MiG-27 y el Tu-22 de la ex Unión Soviética, el F14 y el F111 de los Estados Unidos y el B1 de la OTAN. Diseño aerodinámico de ala en flecha variable - Ruso Figura 22 Bombardero estratégico Backfire Diseño aerodinámico de ala en flecha variable - Caza estadounidense F14 Tomcat basado en portaaviones Diseño aerodinámico de ala en flecha variable - Diseño sin cola del cazabombardero Tornado de la OTAN, como su nombre lo indica, no hay diseño aerodinámico de aleta de cola . La "cola" aquí se refiere a la cola horizontal. El ala principal está en la cola y en realidad desempeña el papel de la cola horizontal. La mayor ventaja del diseño sin cola es su excelente rendimiento en vuelos de alta velocidad. Como se puede imaginar, el diseño sin cola es el diseño aerodinámico más cercano a los dardos, misiles y cohetes. El transbordador espacial también adopta el diseño sin cola porque es el diseño más adecuado para vuelos de alta velocidad, con baja resistencia y alta resistencia estructural. Dado que no hay una cola horizontal, el diseño sin cola reduce en gran medida la resistencia del aire, porque en el diseño convencional, el flujo de aire que fluye desde la superficie del ala principal formará resistencia en la cola horizontal al mismo tiempo, para equilibrar la cola. elevación del ala principal, la cola horizontal siempre actúa como "carga aerodinámica", se perderá algo de sustentación, por lo que en comparación con el diseño convencional, el diseño sin cola tiene una eficiencia aerodinámica mucho mayor y es más adecuado para vuelos de alta velocidad. La aleta sin cola tiene un peso más razonable, la estructura de enlace con el fuselaje es más estable y la estructura del fuselaje está simplificada. Además, al eliminar la cola horizontal y los sistemas de control relacionados, se puede reducir considerablemente el peso del fuselaje. La desventaja del diseño sin cola es el pobre rendimiento a baja velocidad, lo que afecta la maniobrabilidad a baja velocidad y las capacidades de despegue y aterrizaje del avión. Además, el diseño sin cola no es ideal porque sólo puede depender de las alas principales para controlar el vuelo. El diseño sin cola es el más popular en Europa y la serie francesa Phantom es un modelo típico. Modelo de diseño aerodinámico sin cola - Modelo de diseño aerodinámico sin cola Mirage 2000 francés - Modelo de diseño aerodinámico sin cola del avión de pasajeros supersónico Concorde desarrollado conjuntamente por Gran Bretaña y Francia - Bombardero británico Vulcan En vista de las deficiencias del rendimiento a baja velocidad y la estabilidad del diseño sin cola, Posteriormente, los diseñadores de aviones utilizaron el diseño aerodinámico del primer avión del mundo de los hermanos Wright: el diseño canard. Su nombre se debe a que el diseño aerodinámico del avión volaba como un pato.

El diseño canard también tiene el ala principal en la parte trasera, y un ala pequeña en la parte delantera se llama canard, por lo que este diseño aerodinámico es en realidad un diseño sin cola con un canard, o es un diseño convencional en el que el ala principal está reducida. y la cola horizontal se expande. Con este canard, las deficiencias del diseño sin cola se han mejorado significativamente, y es más estable a altas velocidades, la distancia de despegue y aterrizaje se acorta significativamente e incluso la maniobrabilidad es mejor que el diseño convencional. El diseño del pato es el más admirado de Europa. El JAS39 de Suecia, el avión de combate EU2000 desarrollado conjuntamente por Gran Bretaña, Francia, Alemania y España, el Rafale de Francia y los niños de jardín de infantes israelíes adoptan el diseño canard. Se puede decir que el diseño canard se ha convertido una vez más en una tendencia en el desarrollo de la tecnología de la aviación. Tanto Rusia como Estados Unidos están utilizando este diseño para desarrollar nuevos aviones, como el avión de prueba ruso S37 Golden Eagle y el supersónico estadounidense QSST. aviones de pasajeros. El J-10 Raptor desarrollado recientemente por nuestro país tiene un diseño de canard o un diseño de canard sin cola. Modelo de diseño aerodinámico Canard: el primer avión del mundo, modelo de diseño aerodinámico Canard Voyager-1: avión de pasajeros supersónico ruso Tu-144 Modelo de diseño aerodinámico Canard: diseño de tres alas J-10 Raptor de China, este tipo El diseño es en realidad un diseño convencional más un canard, o un diseño de canard más una cola horizontal. La ventaja de este diseño aerodinámico es que hay un componente más que puede controlar el avión. Las tres alas equilibran mejor la distribución de la carga, tienen mejor maniobrabilidad, controlan la aeronave con mayor precisión y flexibilidad y pueden acortar la distancia de despegue y aterrizaje. La desventaja es que aumentará la resistencia, reducirá la eficiencia aerodinámica, aumentará la complejidad del sistema de control y aumentará los costos de producción. Una evaluación exhaustiva muestra que la mejora de rendimiento lograda al agregar canards al diseño convencional no vale la pena, por lo que actualmente solo las series mejoradas Su-30MKI, 33, 34, 35 y 37 del Su-27 ruso utilizan este diseño aerodinámico. Modelo de diseño aerodinámico de tres alas: el diseño de las alas volantes del avión de combate ruso Su-37. Este diseño es simplemente un diseño con solo las alas del avión. Parece que solo hay alas y no hay fuselaje ni alas. integrado. No hay duda de que este diseño tiene la mayor eficiencia aerodinámica, porque todas las estructuras del fuselaje son alas, utilizadas para generar sustentación y minimizar la resistencia. La resistencia del aire es mínima, por lo que la reflexión de las ondas del radar es naturalmente mínima, por lo que el diseño del ala volante es el diseño aerodinámico con el mejor rendimiento sigiloso. El mayor defecto del diseño del ala volante es el pobre desempeño del control. Se basa completamente en sensores electrónicos para controlar el empuje vectorial de las alas y los motores. Por lo tanto, el diseño del ala volante no se ha popularizado y sólo se utiliza en aviones grandes, como bombarderos y aviones de transporte. Actualmente, sólo está en servicio el bombardero estadounidense B2. El modelo de diseño aerodinámico del bombardero estratégico furtivo American Flying Wing-B2 también tiene un diseño aerodinámico único: un diseño de ala en flecha hacia adelante, que se caracteriza por alas en flecha hacia adelante en lugar de alas en flecha hacia atrás. Sin embargo, aunque el desarrollo de esta disposición aerodinámica se ha llevado a cabo durante mucho tiempo, debido a los fatales problemas de estabilidad de las alas en flecha hacia adelante, esta tecnología sólo se ha quedado en la etapa de investigación y desarrollo y no se ha aplicado realmente. Ejemplos típicos son la máquina de pruebas S37 Golden Eagle, desarrollada en Rusia, y la máquina de pruebas X29, que lleva mucho tiempo suspendida en Estados Unidos. Modelo de diseño aerodinámico de ala en flecha hacia adelante: avión de prueba ruso S37 Golden Eagle Modelo de diseño aerodinámico de ala en flecha hacia adelante: avión de prueba estadounidense X29 Ahora que sabe cómo distinguir el diseño aerodinámico del avión, ¿siente que no hay ningún avión en el mundo? ¿Ya no es tan deslumbrante? Volvamos a los aviones de papel. Para los aviones de papel, el diseño aerodinámico más adecuado es el diseño sin cola, porque esta estructura de diseño es la más estable, es decir, el plegado del papel de seda puede mantener las alas rectas y la estructura del avión de papel puede volar a alta velocidad. Incluso si se lanza con fuerza, también puede soportar la presión del viento sin deformarse demasiado. La resistencia del diseño sin cola se puede ajustar al mínimo para que puedas lanzar más lejos. De hecho, los aviones de papel que normalmente plegamos no tienen cola. Incluso un principiante puede lograr un buen rendimiento de deslizamiento al plegarlos por primera vez, lo que verifica las muchas ventajas del diseño aerodinámico sin cola. Es solo que los aviones de papel comunes no tienen colas verticales, o las colas verticales están debajo, lo que no se ve muy hermoso, pero este también es el diseño aerodinámico único de los aviones de papel. Salvo los aviones de papel, ningún avión se atreve a poner la cola vertical debajo. Sin mencionar cómo despegó, la cola del avión estaba destinada a sufrir cuando aterrizó. Levante la fórmula Y = (1/2)ρV2SCy (tenga en cuenta que V2 es el cuadrado de V, no ingrese el signo del cuadrado superior). ρ es la densidad del aire, V es la velocidad relativa de la aeronave y el flujo de aire, S es el área del ala y Cy es el coeficiente de sustentación. Según la fórmula, hay 1. El área del ala 2. Coeficiente de sustentación del perfil aerodinámico 3. La velocidad del flujo del aire con respecto al ala 4. La densidad del aire en ese momento, en el que la velocidad del flujo del aire con respecto al ala tiene el mayor impacto, afecta directamente a la sustentación obtenida por la aeronave durante el despegue. En otras palabras, la razón por la que los aviones siempre planean a alta velocidad antes de despegar y en contra del viento es para obtener mayor velocidad relativa y mayor sustentación. Además, los aviones normales tienen flaps, que pueden aumentar el área del ala.