Üflemeli kanat - Blown flap

Hunting H.126'nın şişmiş kanatları

Üflemeli kanatlar veya jet kanatları , düşük hızlı uçuş özelliklerini geliştirmek için belirli uçakların kanatlarında kullanılan güçlü aerodinamik yüksek kaldırma cihazlarıdır . Kanatın arka kenarındaki hava akışını şekillendirmek için nozullardan üflenen havayı kullanırlar ve kaldırma katsayısını artırmak için akışı aşağı doğru yönlendirirler . Kullanım püskürtme egzoz veya yüksek basınçlı hava çoğu bu hava akımı elde etmek yöntemleri, bir çeşitlilik vardır sızar bir jet motor kompresör ve çizgisini takip yönlendirilen arka-kenar kapakları .

Üflemeli kanatçıklar , özellikle hava akışını yönlendirmek için kanat içinde dahili kanal sistemini kullanan sistemlere veya daha geniş olarak üst yüzey üfleme veya geleneksel kanat altı motorundaki havayı kanatlardan yönlendiren nozul sistemleri gibi sistemlere atıfta bulunabilir. Üflemeli kanatlar , çeşitli sınır tabakası kontrol sistemlerini, yönlendirilmiş pervane yıkama kullanan sistemleri ve sirkülasyon kontrol kanatlarını da içeren, elektrikli kaldırma olarak bilinen daha geniş bir kategori arasında bir çözümdür .

1960'larda Lockheed F-104 , Blackburn Buccaneer ve Mikoyan-Gurevich MiG-21'in belirli versiyonları dahil olmak üzere bazı kara ve taşıyıcı tabanlı hızlı jetlerde dahili üflemeli kanatlar kullanıldı . Genel olarak gözden düştüler, çünkü kanal sistemini temiz tutmak ve çeşitli valf sistemlerinin düzgün çalışmasını sağlamak için önemli bir bakım masrafı yüklediler ve bir motor arızasının tam olarak en çok arzu edilen durumda kaldırmayı azaltması dezavantajı ile birlikte dezavantajlı oldular. Konsept , hem turboprop hem de turbofan olmak üzere çeşitli nakliye uçaklarında üst ve alt üfleme şeklinde yeniden ortaya çıktı .

mekanizma

Geleneksel bir üflemeli kanatta , jet motoru tarafından üretilen sıkıştırılmış havanın küçük bir miktarı kompresör aşamasında "boşaltılır" ve kanadın arkası boyunca uzanan kanallara iletilir. Orada, kanatlar belirli açılara ulaştığında, uçağın kanat kanatlarındaki yuvalardan zorlanır . Yüksek enerjili hava enjekte sınır tabakası durdurduklarını bir artış üreten hücum açısı ve maksimum kaldırma katsayısı geciktirerek sınır tabakası ayrılması gelen kanat profili . Kütle enjeksiyonu (üfleme) ile sınır tabakası kontrolü , sınır tabakasında geciktirilen akışkan parçacıklarına ek enerji sağlayarak sınır tabakasının ayrılmasını önler . Bu nedenle, esasen hava folyosunun duvar yüzeyine teğet olan hava akımına yüksek hızlı bir hava kütlesinin enjekte edilmesi , sınır tabakası sürtünmesinin yavaşlamasını tersine çevirir ve böylece sınır tabakasının ayrılması geciktirilir.

Bir kanadın kaldırma kuvveti, üfleme akış kontrolü ile büyük ölçüde arttırılabilir . Mekanik yarıklar ile doğal sınır tabakası, sınır tabakası kontrol basıncını serbest akış toplam yüksekliğine sınırlar. Küçük bir motor hava akışı oranıyla üfleme (içten üflemeli kanat) kaldırmayı artırır. Motor egzozundan çok daha yüksek miktarlarda gaz kullanılması, kanadın etkin kirişini (jet kanadı) arttırır, süper sirkülasyon veya teorik potansiyel maksimum akışa kadar zorunlu sirkülasyon üretir. Bu sınırın aşılması, doğrudan itme kuvvetinin eklenmesini gerektirir.

Genel konseptin geliştirilmesi , 1950'lerde ve 60'larda NASA'da devam etti ve benzer performansa sahip basitleştirilmiş sistemlere yol açtı. Harici olarak şişmiş flep düzenler motor kanadının arka kanatcıklardakine karşısında darbe. Jet egzozunun bir kısmı doğrudan kanat tarafından aşağı doğru yönlendirilirken, ilave hava kanattaki yarıklardan geçerek Coandă etkisi nedeniyle dış kenarı takip eder . Benzer üst yüzey üfleme sistemi, motorları kanat üzerinde düzenler ve hava akışını yeniden yönlendirmek için tamamen Coandă etkisine dayanır. Doğrudan üfleme kadar etkili olmasa da, bu "güçlü kaldırma" sistemleri yine de oldukça güçlüdür ve inşa edilmesi ve bakımı çok daha basittir.

Daha yeni ve gelecek vaat eden bir üfleme tipi akış kontrol konsepti, kilit akış bölgelerinde düşük enerji modifikasyonları kullanarak küresel akışlara yüksek otorite kontrolü uygulayabilen karşı akışlı sıvı enjeksiyonudur . Bu durumda, hava üfleme yarığı, ön kenar durma noktası konumuna yakın basınç tarafında yer alır ve kontrol hava akışı, yüzeye teğet olarak, ancak ileriye doğru yönlendirilir. Böyle bir akış kontrol sisteminin çalışması sırasında iki farklı etki mevcuttur. Bir etki, sınır tabakası geliştirmesi , duvar bölgesinden uzakta artan türbülans seviyelerinin neden olduğu, böylece daha yüksek enerjili dış akışın duvar bölgesine taşınmasıdır. Buna ek olarak, diğer bir efekt olan sanal şekillendirme efekti , kanat profilini yüksek hücum açılarında aerodinamik olarak kalınlaştırmak için kullanılır . Bu etkilerin her ikisi de akış ayrılmasını geciktirmeye veya ortadan kaldırmaya yardımcı olur .

Genel olarak, üflenen kanatlar, bir kanadın kaldırılmasını iki ila üç kat artırabilir. Boeing 747'deki karmaşık bir üç oluklu kanat sistemi, yaklaşık 2.45'lik bir kaldırma katsayısı üretirken , dış üfleme (bir YC-14'te üst yüzey üfleme ) bunu yaklaşık 7'ye ve iç üfleme ( Hunting H.126'da jet kanatçığı) geliştirir. ) ile 9.

Tarih

Williams, İkinci Dünya Savaşı öncesinde RAE'de bazı flap üfleme testlerinin yapıldığını ve savaş sırasında Almanya'da Arado 232, Do-24 ve Bf 109 uçakları ile uçuş testleri de dahil olmak üzere kapsamlı testler yapıldığını belirtiyor. Lachmann, Arado ve Dornier uçaklarının, arka kenar açıklığının bir kısmı boyunca emilen ve geri kalanı üzerine üflenen ejektörle çalışan tek bir hava akışı kullandığını belirtiyor. Ejektör, yüksek basınçlı buhar kullanılarak kimyasal olarak güçlendirildi. Bf 109, flap üfleme için motor tahrikli üfleyiciler kullandı.

Rebuffet ve Poisson-Quinton, savaştan sonra Fransa'da ONERA'da, hem emme hem de üfleme sağlamak için birinci kanat bölümünün solunda birleşik emme ve ikinci kanat bölümünde bir jet motoru kompresör boşaltma ejektörü kullanarak üfleme ile yapılan testleri açıklamaktadır. Uçuş testleri Breguet Vultur uçağında yapıldı.

1950 ve 1951 tarihli raporlarla savaştan sonra WH Paine tarafından Westland Aircraft'ta da testler yapıldı.

Amerika Birleşik Devletleri'nde bir Grumman F9F Panther , John Attinello tarafından 1951'de yapılan çalışmaya dayalı olarak flap üfleme ile modifiye edildi. Motor kompresör hava tahliyesi kullanıldı. Sistem kısaca "Süper Sirkülasyon Sınır Katmanı Kontrolü" veya BLC olarak biliniyordu.

1951 ve 1955 yılları arasında Cessna, Arado sistemini kullanarak Cessna 309 ve 319 uçaklarında flap üfleme testleri yaptı.

1950'ler ve 60'lar boyunca, savaş uçakları yüksek hızlarda sürtünmeyi azaltmak için genellikle daha küçük kanatlara doğru gelişti. Daha önceki bir neslin savaşçılarıyla karşılaştırıldığında, kanat yükleri yaklaşık dört kat daha fazlaydı; Örneğin Supermarine Spitfire bir kanat yüküne sahip olmuştur 24 Ib / ft 2 (117 kg / m 2 ) ve Messerschmitt Bf 109 "Çok yüksek" yükleme vardı 30 lb / ft 2 (146 kg / m 2 ) , oysa 1950'ler dönemi F-104 Starfighter 111 lb/ft 2 (542 kg/m 2 ) ağırlığa sahipti .

Bu yüksek kanat yüklemelerinin ciddi bir dezavantajı, uçağın uçmasını sağlamak için kaldırma sağlamak için yeterli kanat olmadığında düşük hızdadır. Dev kanatlar bile bunu büyük ölçüde dengeleyemedi ve sonuç olarak birçok uçak oldukça yüksek hızlarda indi ve bunun sonucunda kazalar meydana geldi.

Kanatların etkili olmamasının ana nedeni, kanat üzerindeki hava akışının, kanat profilini takip etmeden durmadan önce "çok fazla bükülebilmesi", akış ayrılması olarak bilinen bir durumdur . Kanatların genel olarak ne kadar havayı saptırabileceği konusunda bir sınır vardır. Daha iyi kanat tasarımı ile bunu iyileştirmenin yolları vardır; örneğin modern uçaklar karmaşık çok parçalı kanatlar kullanır. Bununla birlikte, büyük kanatlar önemli ölçüde karmaşıklık ekleme eğilimindedir ve kanadın dışında yer kaplar, bu da onları bir dövüşçüde kullanım için uygun hale getirmez.

Bir tür içten üflemeli kanatçık olan jet kanatçık ilkesi, 1952 yılında İngiliz Ulusal Gaz Türbini Kuruluşu (NGTE) tarafından önerilmiş ve patenti alınmış ve daha sonra NGTE ve Kraliyet Uçak Kuruluşu tarafından araştırılmıştır . Konsept ilk olarak deneysel Hunting H.126 üzerinde tam ölçekli olarak test edildi . Stall hızını yalnızca 51 km/s'ye düşürdü , bu sayı çoğu hafif uçağın ulaşamayacağı bir sayıydı. Jet kanadı, üfleme için kompresör boşaltma havası yerine motor egzozunun büyük bir yüzdesini kullandı.

Ön kenarlarda görünen üfleme yuvaları ile resimde bir Korsan . Uzatılmış kanatlar , kanat üzerindeki Coanda hava akışına katkıda bulunuyor .

Kanatları şişmiş ilk üretim uçaklarından biri, Ocak 1958'de hizmete giren Lockheed F-104 Starfighter'dı . Uzun süren geliştirme sorunlarından sonra, BLCS, Starfighter'ın küçük kanat yüzeyini telafi etmede son derece yararlı olduğunu kanıtladı. Lockheed T2V SeaStar , üfleme kanatlı Mayıs 1957 yılında hizmete giren ancak erken emeklilik yol açtı BLC'lerin ile kalıcı bakım sorunları var idi almıştı. Haziran 1958'de kanatları şişmiş Supermarine Scimitar hizmete girdi. Kuzey Amerika Havacılık A-5 Vigilante , Vought F-8 Crusader varyantları E(FN) ve J, McDonnell Douglas F-4 Phantom II ve Blackburn Buccaneer'de şişirilmiş kanatlar kullanıldı . Mig-21 ve Mig-23 üfleme kanatları vardı. Petrov, bu uçakların uzun süreli operasyonunun BLC sistemlerinin yüksek güvenilirliğini gösterdiğini belirtiyor. Hizmete girmeden iptal edilen TSR-2 , tam açık kanatlara sahipti.

1970'lerden başlayarak, Vietnam üzerindeki hava savaşı dersleri, düşünceyi önemli ölçüde değiştirdi. Çoğu tasarımda tam hız için tasarlanmış uçaklar yerine genel manevra kabiliyeti ve yük kapasitesi daha önemli hale geldi. Sonuç, daha fazla kaldırma sağlamak için daha büyük planformlara dönüş. Örneğin , F-16 bir kanat yüküne sahip 78.5 Ib / ft 2 (383 kg / m 2 ) , ve kullanım kenar uzantıları gelen daha yüksek ölçüde daha kaldırma sağlamak için açılar yaklaşma ve iniş dahil olmak üzere. Daha sonra bazı savaş uçakları, gerekli düşük hız özelliklerini döner kanatlar kullanarak elde etti . İç kanat üfleme, Shin Meiwa US-1A'da dışarıdan üflenen kanatları desteklemek için hala kullanılmaktadır .

Şu anda hizmette olan ve STOL performansı gerektiren bazı uçaklar (2015) harici flap üfleme kullanır ve bazı durumlarda, düşük hızlarda yeterli kontrol ve stabilite sağlamak için kanatların yanı sıra dümen gibi kontrol yüzeylerinde de dahili flap üfleme kullanır. Dış üfleme kavramları, "dışarıdan üflemeli kanat" ( C-17 Globemaster'da kullanılır ), "üst yüzey üfleme" ( An-72 ve An-74'te kullanılır ) ve "vektörlü slipstream" veya "kanat üstü" olarak bilinir. üfleme", An-70 ve Shin Meiwa US-1A ve ShinMaywa US-2'de kullanıldı .

Harici olarak şişirilmiş kanatlar gibi güçlendirilmiş yüksek kaldırma sistemleri, karmaşıklık, ağırlık, maliyet, yeterli mevcut pist uzunlukları ve sertifikasyon kuralları gibi Reckzeh tarafından belirtilen nedenlerle sivil nakliye uçakları için kullanılmamaktadır.

Ayrıca bakınız

Referanslar