Delta kanat - Delta wing

Dassault Mirage III en başarılı delta-yaraladım türleri arasında yer aldı

Bir delta kanat a, kanat , bir üçgen şeklinde şekillendirilmiş. Yunanca büyük harf delta (Δ) ile şekil benzerliği için adlandırılmıştır .

Uzun süre çalışılmasına rağmen, yüksek hızlı ses altı ve ses üstü uçuş için uygun olduğu Jet Çağı'na kadar önemli uygulamalar bulamadı . Hız ölçeğinin diğer ucunda, Rogallo esnek kanadı , kanatlı planör ve diğer ultra hafif uçaklar için pratik bir tasarım olduğunu kanıtladı . Delta kanat formu benzersiz aerodinamik özelliklere ve yapısal avantajlara sahiptir. Ek dengeleyici yüzeyler olsun veya olmasın, yıllar içinde birçok tasarım varyasyonu gelişti.

Genel özellikleri

Yapı

Delta kanadın uzun kök kirişi ve dıştan takmalı motorun minimal yapısı, onu yapısal olarak verimli kılar. Eşdeğer kaldırma kapasitesine sahip süpürülmüş bir kanattan daha güçlü, daha sert ve aynı zamanda daha hafif olarak inşa edilebilir. Bu nedenle, inşa edilmesi kolay ve nispeten ucuzdur - MiG-21 ve Mirage uçaklarının başarısında önemli bir faktör.

Uzun kök kirişi ayrıca belirli bir kanat profili bölümü için daha derin bir yapıya izin vererek, sürtünmede önemli bir artış olmadan yakıt ve diğer depolama için daha fazla iç hacim sağlar. Bununla birlikte, süpersonik tasarımlarda, sürtünmeyi gerçekten azaltmak için genellikle daha ince bir kanat profili kullanma fırsatı kullanılır.

Aerodinamik

Düşük hızlı uçuş

Saf delta kanatlar , yüksek hücum açılarında akış ayrımı ve düşük hızlarda yüksek direnç sergiler .

Düşük hızlarda, bir delta kanadı, kaldırmayı sürdürmek için yüksek bir hücum açısı gerektirir . İnce bir delta, üst yüzey üzerinde kaldırmayı artıran karakteristik bir girdap deseni oluşturur. Ara süpürme özelliğine sahip bazı tiplere girdap oluşumunu teşvik etmek için geri çekilebilir "bıyıklar" veya sabit ön kenar kök uzantıları (LERX) verilmiştir.

Olarak hücum açısı arttıkça, kanadın ön kenar oluşturur girdap akım ayrılması geciktirilmesi ve delta çok yüksek vererek kanadın üst yüzeyinde akış enerji verir durak açısı. Yüksek hızda kullanım için inşa edilmiş normal bir kanat, düşük hızlarda tipik olarak istenmeyen özelliklere sahiptir, ancak bu rejimde delta, oluşturduğu girdaba bağlı olarak yavaş yavaş bir kaldırma moduna dönüşür, yumuşak ve kararlı uçuş özelliklerine sahip olduğu bir mod.

Girdap kaldırma, artan sürtünme pahasına gelir, bu nedenle düşük hızı veya yüksek hücum açısı uçuşunu korumak için daha güçlü motorlara ihtiyaç vardır.

Transonik ve düşük süpersonik uçuş

Convair birkaç süpersonik delta yaptı. Bu bir F-106 Delta Dart , daha önceki F-102 Delta Hançerlerinin geliştirilmiş halidir.

Yeterince geniş bir arkaya doğru süpürme açısı ile, transonik ila düşük süpersonik hız aralığında, kanadın hücum kenarı , hücum kenarı kökü tarafından oluşturulan şok dalgası sınırının veya şok konisinin arkasında kalır .

Bu, ön kenarın altındaki havanın dışarı, yukarı ve çevresinden akmasına ve ardından yana doğru bir akış modeli oluşturarak içeriye geri dönmesine izin verir. Kaldırma dağılımı ve diğer aerodinamik özellikler, bu yan akıştan güçlü bir şekilde etkilenir.

Arkaya doğru tarama açısı, kanadın ön kenarına normal olan hava hızını düşürür, böylece uçağın yüksek ses altı , transonik veya süpersonik hızda uçmasına izin verirken, kanat üzerindeki hava akışının ses altı kaldırma özellikleri korunur.

Bu uçuş rejiminde, şok konisi içinde hücum kenarının sarkması, kaldırma kuvvetini arttırır ancak sürüklemeyi arttırmaz. Bu tür konik hücum kenarı sarkması, Convair F-102A Delta Dagger'ın üretimine , prototip tasarımının alan hakimiyetini içerecek şekilde yeniden işlenmesiyle aynı zamanda tanıtıldı . Ayrıca Convair'in sonraki iki deltasında, F-106 Delta Dart ve B-58 Hustler'da da yer aldı .

Yüksek hızlı süpersonik waveriding

Yüksek süpersonik hızlarda, hücum kenarındaki kök açılarından gelen şok konisi hücum kenarının arkasındaki kanat yüzeyi boyunca uzanmak için daha da geriye doğru uzanır. Yanal akışın gerçekleşmesi artık mümkün değildir ve aerodinamik özellikler önemli ölçüde değişir. Bu uçuş rejiminde, Kuzey Amerika XB-70 Valkyrie'de kullanıldığı şekliyle waverider tekniği uygulanabilir hale gelir. Burada, kanadın altındaki bir şok gövdesi, bağlı bir şok dalgası oluşturur ve dalgayla ilişkili yüksek basınç, sürtünmeyi artırmadan önemli bir kaldırma sağlar.

Tasarım varyasyonları

Aérospatiale-BAC Concorde oje kanadını sergiliyor

Delta kanat planının varyantları, temel konfigürasyonda iyileştirmeler sunar.

Canard delta  – JAS 39 Gripen , Eurofighter Typhoon ve Dassault Rafale gibi birçok modern savaş uçağı, canard ön kanatları ve delta kanadının bir kombinasyonunu kullanır .

Kuyruklu delta  - kullanımı iyileştirmek için geleneksel bir kuyruk düzlemi (yatay kuyruk yüzeyleri ile) ekler. Mikoyan-Gurevich MiG-21 gibi Sovyet tiplerinde ortaktır .

Kırpılmış delta  – uç kesilir. Bu, dıştan takmalı motoru kaldırmaya ve yüksek hücum açılarında kanat ucu akış ayrılmasını (durma) azaltmaya yardımcı olur. Çoğu delta, en azından bir dereceye kadar kırpılır.

İçinde bileşik delta , çift ​​delta veya krank ok , ön kenar düz değil. Tipik olarak, iç kısım, ön düzleme ihtiyaç duymadan kontrollü bir yüksek kaldırma vorteks yaratarak, artan geri tepme özelliğine sahiptir. Örnekler arasında Saab Draken avcı uçağı, General Dynamics F-16XL prototipi ve Yüksek Hızlı Sivil Taşıma çalışması yer alır. Biçiminde köşebent ö (ya daAnglo-Fransız Concorde Mach 2 uçağında kullanılan ogival delta ) benzerdir, ancak iki bölüm ve kırpılmış kanat ucu düzgün bir ogee eğrisinde birleştirilmiştir .

" "
kuyruksuz delta
" "
kuyruklu delta
" "
kırpılmış delta
" "
bileşik delta
" "
krank ok
" "
Ogival delta

kuyruksuz delta

Saab 35 Draken başarılı kuyruksuz çift delta tasarım oldu

Diğer kuyruksuz uçaklar gibi, kuyruksuz delta kanat, yüksek kanat yüklemeleri için uygun değildir ve belirli bir uçak ağırlığı için geniş bir kanat alanı gerektirir. En verimli kanat profilleri eğim açısından kararsızdır ve kuyruksuz tip daha az verimli bir tasarım ve dolayısıyla daha büyük bir kanat kullanmalıdır. Kullanılan teknikler şunları içerir:

  • Sıfır kamber ile simetrik bir form veya hatta arka kenara yakın refleks kamber gibi doğası gereği stabil olan daha az verimli bir aerofoil kullanmak,
  • Kanadın arka kısmını hafif veya hatta negatif yüklü yatay dengeleyici olarak kullanmak:
    • Ana kaldırma merkezinin arkasında bulunan kanat ucunun insidansını azaltmak için dış hücum kenarı aşağı doğru bükün. Bu aynı zamanda stall özelliklerini iyileştirir ve süpersonik seyirden başka şekillerde faydalanabilir.
    • Dengeleyici bir bastırma kuvveti uygulamak için kütle merkezini ileri doğru hareket ettirmek ve asansörü kırpmak. Aşırı derecede, bu, aracın kalkış ve iniş için burnunu yukarı kaldırma kabiliyetini azaltır.

Kuyruksuz deltanın ana avantajları, düşük aerodinamik sürtünme ile birlikte yapısal basitlik ve hafifliktir. Bu özellikler, Dassault Mirage III'ün tüm zamanların en çok üretilen süpersonik savaşçılarından biri olmasına yardımcı oldu .

kuyruklu delta

Geleneksel bir kuyruk stabilizatörü, ana kanadın kaldırma için optimize edilmesini ve dolayısıyla daha küçük ve daha fazla yüklü olmasını sağlar. Bu konfigürasyonla donatılmış uçakların gelişimi 1940'ların sonlarına kadar izlenebilir.

Bir T-kuyruğu ile kullanıldığında, Gloster Javelin'de olduğu gibi, diğer kanatlar gibi, bir delta kanat, stall'daki yüksek hücum açısının, stall edilmiş kanadın türbülanslı izinin tüm alanı sarmasına neden olduğu bir " derin stall " a yol açabilir . kuyruk. Bu, asansörü etkisiz hale getirir ve uçak stall'dan kurtulamaz. Cirit söz konusu olduğunda, bir uçağın bu tür koşullara erken kaybedilmesinin ardından Cirit için bir stall uyarı cihazı geliştirildi ve uygulandı. Gloster'ın tasarım ekibinin, dönem için nispeten yüksek hızlarda etkili manevra kabiliyeti elde etmek ve aynı zamanda istenen daha yavaş iniş hızlarında uçarken uygun kontrol edilebilirlik sağlamak için gereklilik dışında kuyruklu bir delta konfigürasyonu kullanmayı tercih ettiği bildirildi.

kanarda deltası

Eurofighter Typhoon uydurma delta kanat konfigürasyonu vardır.

Kaldırma-kanard deltası, geleneksel bir kuyruk konfigürasyonuna kıyasla artan Mach sayısı ile kaldırma merkezinde daha küçük bir kayma sunabilir.

Yüksüz veya serbest yüzen bir kanard, yüksek bir saldırı açısından güvenli bir kurtarmaya izin verebilir. Tasarımına bağlı olarak, bir düz yüzey, uçağın uzunlamasına stabilitesini artırabilir veya azaltabilir.

Bir canard delta ön uçağı, kendi takip eden girdabını yaratır. Bu girdap, ana delta kanadının girdabına müdahale ederse, bu, kanat üzerindeki hava akışını olumsuz yönde etkileyebilir ve istenmeyen ve hatta tehlikeli davranışlara neden olabilir. Yakın bağlantılı konfigürasyonda, canard vorteks, faydalarını artırmak ve geniş bir hız ve hücum açıları aralığında kontrollü hava akışını sürdürmek için ana girdap ile birleşir. Bu, hem gelişmiş manevra kabiliyetine hem de daha düşük durma hızlarına izin verir, ancak ön uçağın varlığı, süpersonik hızlarda sürtünmeyi artırabilir ve dolayısıyla uçağın maksimum hızını azaltabilir.

Tarih

Erken araştırma

Roketler için üçgen stabilize edici kanatçıklar 1529-1556 gibi erken bir tarihte Avusturyalı askeri mühendis Conrad Haas ve 17. yüzyılda Polonyalı-Litvanyalı askeri mühendis Kazimierz Siemienowicz tarafından tanımlandı . Bununla birlikte, delta biçimindeki gerçek bir kaldırma kanadı, JW Butler ve E. Edwards tarafından düşük en-boy oranlı, dart biçimli roket güdümlü bir uçak tasarımında patentlendiği 1867 yılına kadar ortaya çıkmadı . Bu yeniliği kısa süre sonra Butler ve Edwards'ın çift kanatlı versiyonu ve Rus Nicholas de Telescheff'in jet tahrikli versiyonu gibi diğer birkaç teklif izledi.

1909'da İngiliz havacılık öncüsü JW Dunne , konik kanat formuna sahip kuyruksuz stabil uçağının patentini aldı. Patent, modern Rogallo kanadının karakteristiği gibi, her bir kenarı arkaya doğru yukarı doğru şişkin olan, biraz daha geniş bir formun bikonik deltasını içeriyordu . Ertesi yıl, UG Lee ve WA Darrah, Amerika'da benzer bir bikonik delta kanatlı uçağın patentini aldı, ancak açıkça sert bir kanatla. Aynı zamanda bir uçuş kontrol sistemi için bir teklif içeriyordu ve hem süzülme hem de motorlu uçuşu kapsıyordu. 1904'te Lavezzani'nin bağımsız sol ve sağ üçgen kanatlara sahip kanatlı kanadı yerden ayrılmış olmasına ve Dunne'ın aynı prensibe dayanan diğer kuyruksuz süpürme tasarımlarının uçmasına rağmen, bu erken tasarımların hiçbirinin başarılı bir şekilde uçmadığı bilinmelidir.

Pratik delta kanat, Alman havacılık tasarımcısı Alexander Lippisch tarafından Birinci Dünya Savaşı'nı takip eden yıllarda , herhangi bir kuyruğu olmayan kalın bir konsol kanadı kullanılarak öncülük edildi . "Delta" adını verdiği ilk tasarımları, kanadın neredeyse düz görünmesi ve kanat uçlarının kırpılması gerekmesi için çok yumuşak bir açı kullandı (aşağıya bakınız). İlk delta kanatlı uçağı 1931'de uçtu, ardından art arda geliştirilmiş dört örnek. Bu prototiplerin hiçbiri düşük hızda kullanımı kolay değildi, hiçbiri yaygın kullanım görmedi.

Ses altı kalın kanat

Avro Vulcan bombardıman kalın kanat vardı

II . Dünya Savaşı'nın son yıllarında , Alexander Lippisch yüksek hızlı delta hakkındaki fikirlerini geliştirdi ve kanadın hücum kenarının geri tepmesini önemli ölçüde artırdı. Deneysel bir uçak, Lippisch DM-1 , 1944'te inşa edildi ve düşük hızlı kullanım denemelerinde bir planör olarak uçtu. Çatışmanın sona ermesinin ardından, DM-1 projesi Amerika Birleşik Devletleri adına sürdürüldü ve bunun sonucunda DM-1, NACA (Ulusal Havacılık Danışma Komitesi, öncüsü) tarafından incelenmek üzere Virginia'daki Langley Field'a gönderildi. günümüz arasında NASA ) bir alınan normal bir kokpit ile birlikte, daha küçük ve daha fazla geleneksel muadili ile geniş dikey dengeleyici değiştirilmesi ile sonuçlanan, tipik olarak sürükleme düşürmek için, ABD'de önemli değişiklikler yapılmış Lockheed P-80 çekim Yıldız . Lippisch P.13a yüksek hız için bir takip tasarım çalışması, hatta muhtemelen süpersonik oldu önleme uçağı .

Fransız tasarımcı Nicolas Roland Payen'in çalışması, Lippisch'inkiyle biraz paraleldi. 1930'larda, düz bir ön kanat ve dik bir delta kıç kanat ile tandem bir delta konfigürasyonu geliştirmişti, ancak İkinci Dünya Savaşı'nın patlak vermesi, Pa-22'nin uçuş testini durdurdu , ancak çalışmalar bir süre devam etti. proje Almanların dikkatini çekti. Savaş sonrası dönemde, Payen 1954'te deneysel bir kuyruksuz delta jet olan Pa.49'u ve 1965'ten itibaren kuyruksuz itici konfigürasyonlu Arbalète serisini uçurdu. Payen'in çalışmasına dayanan başka türevler önerildi, ancak sonuçta geliştirilemedi.

Savaşın ardından İngilizler, Lippisch'in çalışmalarından toplanan verileri kullanan bir dizi ses altı jet uçağı geliştirdi. Böyle bir uçak olan Avro 707 araştırma uçağı ilk uçuşunu 1949'da yaptı. Avro Vulcan ( stratejik bir bombardıman uçağı ) ve Gloster Javelin (her hava koşuluna uygun bir avcı) gibi İngiliz askeri uçakları , ilk delta donanımlı uçaklar arasındaydı. üretme. Vulcan klasik kuyruksuz bir tasarımken, Javelin düşük hızda yol tutuşu ve yüksek hızda manevra kabiliyetini geliştirmek ve ayrıca daha büyük bir ağırlık merkezi aralığına izin vermek için bir kuyruk düzlemi içeriyordu . Havacılık yazarı Tony Buttler'a göre, Gloster, diğer değişikliklerin yanı sıra, Mach 1.6'ya kadar süpersonik hızlara ulaşmak için kanat kalınlığını azaltacak olan Cirit'in iyileştirilmesini başarısız bir şekilde teşvik etmişti.

süpersonik ince kanat

MiG-21 savaş uçağı geleneksel kuyruğu vardı

İkinci Dünya Savaşı sırasında NACA'da çalışan Amerikalı aerodinamikçi Robert T. Jones, süpersonik uçuş için ince delta kanadı teorisini geliştirdi. İlk olarak Ocak 1945'te yayınlanan yaklaşımı, kalın delta kanatları üzerinde Lippisch'in yaklaşımıyla çelişiyordu. İnce kanat, tüm pratik süpersonik deltalar için başarılı bir temel sağladı ve geniş çapta benimsendi.

1940'ların sonlarında, İngiliz uçak üreticisi Fairey Aviation delta kanadıyla ilgilenmeye başladı ve önerileri deneysel Fairey Delta 1'in Hava Bakanlığı Spesifikasyonu E.10/47'ye göre üretilmesine yol açtı . Daha sonraki deneysel bir uçak olan Fairey Delta 2 , o zamanın mevcudiyetinde diğer herhangi bir geleneksel uçaktan daha fazla hız elde edebildiğini kanıtladı. 10 Mart 1956'da Fairey Delta 2, Dünya Hava Hız Rekorunu kırdı ve onu 1,132 mph (1,811 km/s) veya Mach 1,73'e yükseltti. Bu başarı, daha önce kaydedilen hava hızı rekorunu 310 mil veya yüzde 37 oranında aştı; rekor daha önce hiç bu kadar büyük bir farkla yükselmemişti.

Orijinal kuyruksuz formunda, ince delta, Amerikan havacılık şirketi Convair ve Fransız uçak üreticisi Dassault Aviation tarafından yaygın olarak kullanıldı . Convair F-102 Delta Dagger ve Douglas F4D Skyray delta kanadında Dassault'un ilgi üretti onlar 1956 yılında hizmet girdiğinde kuyruksuz delta kanat özelliği ilk jet avcı uçaklarının iki idi Dassault Mirage özellikle yüksek, savaş uçaklarının ailesini başarılı Mirage III . Diğer özelliklerinin yanı sıra, Mirage III yatay uçuşta Mach 2'yi aşan ilk Batı Avrupa savaş uçağıydı.

Kuyruklu delta konfigürasyonu, saf bir delta planformu üzerinde yüksek hücum açısı idaresini, manevra kabiliyetini ve ağırlık merkezi aralığını geliştirmek için TsAGI (Merkezi Aero ve Hidrodinamik Enstitüsü, Moskova ) tarafından benimsendi . Mig-21 ( "Fishbed") 1970'lerin en yaygın olarak kullanılan savaş uçağı oldu.

Yakın-bağlı kanard

Saab Viggen akuple uydurma öncülük

1960'lar boyunca, İsveçli uçak üreticisi Saab AB , ana delta kanadının hemen önüne ve üstüne bir delta ön uçağı yerleştirerek yakın bağlantılı bir canard delta konfigürasyonu geliştirdi. Patentli 1963 yılında, bu yapılandırma şirketin ilk defa uçakla Viggen 1967 yılında savaş uçağı kanat üzerinde hava akışı, en önemlisi saldırının yüksek açılarla uçan yakın bağlantı değiştirir. Klasik kuyruğa monteli asansörlerin aksine, kanatlar toplam kaldırmaya katkıda bulunur ve ana kanat üzerindeki hava akışını dengeler. Bu, daha aşırı manevralar sağlar, düşük hızda yol tutuşunu iyileştirir ve kalkış ve iniş hızını azaltır. 1960'larda, bu konfigürasyon radikal olarak kabul edildi, ancak Saab'ın tasarım ekibi , düşük seviyeli uçuş sırasında uygun STOL performansı, süpersonik hız, düşük türbülans hassasiyeti dahil olmak üzere Viggen için çelişen performans taleplerini karşılamak için mevcut en uygun yaklaşım olduğuna karar verdi. , ve ses altı uçuş için verimli kaldırma.

Konfigürasyon Viggen'de öncülük ederken, o zamandan beri çeşitli süpersonik savaş uçakları tarafından yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Çeşitli önemli örnekler çok uluslu dahil Eurofighter Typhoon , Fransa'nın Dassault RAFALE , Saab'ın kendi GRIPEN ve İsrail'in (Viggen bir ardıl) IAI Kfir ; Havacılık yazarları Bill Gunston ve Peter Gilchrist'e göre, yakın bağlantılı düzenlemenin popülaritesinin başlıca nedeni, sağlayabildiği olağanüstü hava çevikliği seviyeleri olmuştur.

süpersonik taşıma

Süpersonik nakliye (SST) uçağı geliştirildiğinde, hem Anglo-Fransız Concorde hem de Sovyet Tupolev Tu-144 için kuyruksuz ogival delta kanadı seçildi , Tupolev ilk kez 1968'de uçtu. Ogival delta konfigürasyonu, Tu-144'ün üretim modelleri, çift ​​delta kanadına geçerek farklılık gösterdi . Delta kanatları, bu uçakların düşük hızlarda geleneksel uçaklardan daha yüksek bir hücum açısı benimsemesini gerektirdi ; Concorde durumunda, tüm üst kanat yüzeyi üzerinde büyük düşük basınçlı girdapların oluşmasına izin verilerek kaldırma sağlandı. Tipik iniş hızı saatte 170 mil (274 km/s), ses altı uçaklarından oldukça yüksekti. Sıfır Emisyonlu Hiper Sonik Taşımacılık ZEHST gibi önerilen birden fazla ardılların, Concorde'un temel tasarımına benzer bir konfigürasyon benimsediği bildirildi, bu nedenle Delta kanadı gelecekteki süpersonik sivil çabalar için olası bir aday olmaya devam ediyor.

Rogallo esnek kanat

Bu kanatlı kanat, nispeten geniş açıklıklı ve hafifçe süpürülmüş bir Rogallo deltasıdır.

İkinci Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında Francis ve Gertrude Rogallo, depolama için katlanabilen esnek bir kanat fikrini geliştirdiler. Francis, uzay aracı kurtarma konusunda bir uygulama gördü ve NASA ilgilenmeye başladı. 1961'de Ryan , deneysel bir "uçan cip" veya "uçuş" olan XV-8'i uçurdu . Bunun için seçilen esnek kanat bir deltaydı ve kullanımda ona aerodinamik stabilite kazandıran çift koni profiline doğru dalgalandı. Test edilmiş, ancak sonuçta uzay aracı kurtarma için hiç kullanılmamış olsa da, bu tasarım kısa süre sonra kanatlı planörler ve ultra hafif uçaklar için popüler hale geldi ve Rogallo kanadı olarak tanındı.

Ayrıca bakınız

Referanslar

alıntılar

bibliyografya

Dış bağlantılar