Способная не просто к парению в воздухе, а к настоящему полету. Их строение хорошо приспособлено для этой цели. Будучи хозяевами воздуха, они прекрасно чувствуют себя и на земле, и на воде, а некоторые из них, утки например, - во всех трех средах. В этом играет свою роль не только скелет птицы, но и перья. Главным событием, обеспечившим этим существам процветание, было развитие у них оперения. Поэтому мы рассмотрим не только скелет птицы, но кратко расскажем и о нем.

Подобно шерсти у млекопитающих, перья возникли сначала как теплоизолирующий покров. Только несколько позже они преобразовались в несущие плоскости. Птицы оделись в перья, по-видимому, за миллионы лет до того, как обрели способность летать.

Эволюционные изменения в строении птиц

Приспособление к полету привело к перестройке всех систем органов и поведения. Изменился и скелет птицы. Фото, представленное выше, - изображение внутреннего строения голубя. Структурные изменения проявились в основном в увеличении силы мышц при снижении веса тела. Кости скелета стали полыми или ячеистыми либо преобразовались в тонкие изогнутые пластинки, сохранив достаточную прочность для выполнения предназначенных им функций. На смену тяжелым зубам пришел легкий клюв, перьевой же покров - образец легкости, хотя он и может весить больше, чем скелет. Между внутренними органами расположены участвующие в дыхании воздушные мешки.

Особенности скелета голубя

Предлагаем подробно рассмотреть скелет голубя. Он состоит из тазовых костей, костей крыла, хвостовых позвонков, туловища, шейного отдела и черепной коробки. В черепе выделяют затылок, темя, лоб, клюв и очень большие глазницы. Клюв делится на 2 части - верхнюю и нижнюю. Они двигаются отдельно друг от друга. Шейный отдел включает в себя основание шеи, глотку и шею. Скелет голубя в спинной части состоит из крестцовых, поясничных и грудных позвонков. Грудь - из грудины, а также 7-ми пар ребер, крепящихся к грудным позвонкам. Хвостовые позвонки сплющены и прикреплены дисками, состоящими из соединительной ткани. Таков, в общих чертах, скелет птицы. Схема его была представлена выше.

Преобразование костного скелета

Преобразование костного скелета, связанное с хождением птиц на задних конечностях и использованием передних для полета, особенно наглядно выражено в плечевом и тазовом поясах. Плечевой пояс жестко связан с грудиной, и потому при полете тело как бы висит на крыльях. Достигается это благодаря сильно разросшимся коракоидным костям, которые у млекопитающих отсутствуют.

Скелет птицы имеет заметно усиленный тазовый пояс. Задние конечности хорошо удерживают этих животных на земле (на ветвях при лазании или на воде при плавании) и, что особенно важно, успешно гасят удары в момент приземления. Поскольку кости стали тонкими, их прочность повысилась в результате срастания друг с другом, когда менялось строение скелета птицы. Как и у млекопитающих, три парные тазовые кости слились с позвоночником и между собой. Произошло слияние туловищных позвонков, начиная от последнего грудного и кончая первым хвостовым. Все они вошли в состав сложного крестца, который укрепил тазовый пояс, позволив конечностям птиц осуществлять свои функции, не нарушая работы других систем.

Конечности птиц

Следует рассмотреть и конечности, характеризуя строение скелета птицы. Они сильно видоизменены по сравнению с типичными особенностями, характерными для позвоночных. Так, кости плюсны и предплюсны удлинились и слились между собой, образовав дополнительный сегмент конечности. Бедро обычно скрыто под перьями. У задних конечностей появился механизм, позволяющий птицам удерживаться на ветвях. Мышцы-сгибатели пальцев лежат выше колена. Их длинные сухожилия проходят по передней стороне колена, затем по задней стороне цевки и нижней поверхности пальцев. При сгибании пальцев, когда птица обхватывает ветку, сухожильный механизм запирает их, так что захват не слабеет даже во время сна. По своему строению задняя конечность птицы весьма похожа на ногу человека, однако многие кости голени и стопы у нее срослись.

Кисть

Характеризуя особенности скелета птиц, отметим, что особенно резкие изменения в связи с приспособлением к полету произошли в строении кисти. Оставшиеся кости передних конечностей срослись, образуя опору для первостепенных маховых перьев. Сохранившийся первый палец является опорой для рудиментарного крылышка, которое действует как особый регулятор, снижающий торможение крыла при малых скоростях полета. Второстепенные маховые перья прикрепляются к локтевой кости. Совместно с замечательным устройством самих перьев все это создает крыло - орган, отличающийся высокой эффективностью и адаптивной пластичностью. Ниже представлен скелет вымершей в 17 веке

Крылья

Подъемную силу и управление при полете обеспечивают маховые и рулевые перья, но их аэродинамические свойства еще не поняты до конца. При нормальном машущем полете крылья движутся вниз и вперед, а затем - резко вверх и назад. При ударе вниз крыло имеет такой крутой угол атаки, что оно гасило бы скорость, если бы первостепенные маховые перья не действовали в это время как самостоятельная несущая плоскость, препятствующая торможению. Каждое перо поворачивается вверх и вниз вдоль стержня, так что создается направленная вперед результирующая тяга, чему способствует и раздвигание их концов. Кроме того, при определенном угле атаки крылышко отводится вперед от фронта крыла. Так образуется разрез, снижающий турбулентность над несущей плоскостью и тем самым гасящий торможение. Приземляясь, птица предварительно гасит скорость, располагая тело в вертикальной плоскости, отводя назад хвост и тормозя крыльями.

Особенности строения крыльев различных птиц

Птицы, умеющие летать медленно, обладают особенно хорошо заметными щелями между первостепенными маховыми. Например, у беркута (Aquilachysaetos, на фото выше) промежутки между перьями составляют до 40% общей площади крыла. У грифов очень широкий хвост создает дополнительную подъемную силу при парении. Другую крайность по сравнению с крыльями орлов и грифов образуют длинные и узкие крылья морских птиц.

Например, альбатросы (фото одного из них представлено выше) почти не машут крыльями, паря на ветру и то пикируя, то круто взмывая вверх. Их способ полета столь специализирован, что в штилевую погоду они буквально прикованы к земле. Крылья колибри несут лишь первостепенные маховые перья и способны совершать более 50 взмахов в секунду, когда птица повисает в воздухе; при этом они движутся вперед и назад в горизонтальной плоскости.

Перьевой покров

Перьевой покров приспособлен к выполнению разнообразных функций. Так, жесткие маховые и рулевые перья образуют крылья и хвост. А кроющие и контурные придают телу птицы обтекаемую форму, а пух является термоизолятором. Налегая друг на друга, словно черепица, перья создают непрерывный гладкий покров. Тонкое строение пера в большей степени, чем какие-либо другие анатомические особенности, обеспечивает птицам процветание в воздушной среде. Опахало каждого из них состоит из сотен бородок, располагающихся в одной плоскости по обе стороны от стержня, а от них также в обе стороны отходят бородочки, несущие крючочки со стороны, удаленной от тела птицы. Эти крючочки цепляются за гладкие бородочки предыдущего ряда бородок, что позволяет сохранять форму опахала неизменной. На каждом маховом пере крупной птицы насчитывается до 1,5 млн. бородочек.

Клюв и его значение

Клюв служит птицам манипулирующим органом. На примере вальдшнепа (Scolopaxrusticola, один из них представлен на фото выше) можно увидеть, сколь сложными могут быть действия клюва, когда птица погружает его в почву, охотясь за червем. Наткнувшись на добычу, птица сокращением соответствующих мышц сдвигает вперед квадратные кости, входящие в состав челюстной дуги. Те в свою очередь толкают вперед которые вызывают отгибание вверх кончика надклювья, находится овальное отверстие, через которое проходит сухожилие подключичной мышцы, прикрепляющееся к верхней стороне плеча. Таким образом, при сокращении крыло поднимается, а при сокращении грудных - опускается.

Итак, мы изложили основные особенности строения скелета птиц. Надеемся, вы открыли для себя что-то новое об этих удивительных существах.

Анатомическое строение скелета птицы обусловлено эволюционными изменениями, которые оно претерпело в течение миллионов лет. Предки птиц, рептилии и ящеры, не умели летать. В освоении воздушного пространства им помогла перестройка строения костей, а также смена чешуи на оперение. Птичий скелет уникален, поскольку ему нет аналогов в животном мире. Из этой статьи вы узнаете все о его структуре, особенностях и свойствах.

Эволюционные преобразования

Когда предки современных птиц устремились в небо, их структура тела и скелета постепенно подстроилась под новый образ жизни. В частности, мышцы увеличились, а масса тела снизилась. Кости внутри они стали полыми или ячеистыми, что придало им легкости. Изогнутые пластины костной ткани увеличили прочность.

Скелет пернатых состоит из следующих элементов:

• черепа и клюва;
• позвоночника;
• ребер, киля и грудины;
• костей пояса передних конечностей;
• костей передних конечностей;
• костей пояса задних конечностей;
• костей задних конечностей.

В отличие от древних рептилий и ящеров, зубы у птиц отсутствуют за ненадобностью. На смену им пришел клюв. А вместо чешуи на поверхности кожи появились перья, о которых можно прочесть в статье «Виды и строение перьев птицы».

Между внутренними органами птиц находятся воздушные мешочки. Они отвечают за работу дыхательной системы, создавая комфорт во время полета.

Структура птичьего черепа

Костная ткань черепа имеет монолитную структуру. Сросшиеся кости делают его прочным, что крайне важно, поскольку птица часто работает клювом: добывает пищу из коры деревьев, разбивает орехи. Череп и первый позвонок шеи тоже срослись.

Птицы имеют большие глазницы. Размер настолько внушителен, что глазная зона потеснила мозговую коробку.

Клюв состоит из надклювья (верху) и подклювья (внизу). Его структура – это роговое вещество. Надклювье подвижно, поскольку прикреплено к мозговой коробке по принципу шарнира.

Слуховые отверстия располагаются под глазницами в нижнем краю.

О структуре костей грудной клетки

Позвонки в зоне груди и ребер защищают сердечную мышцу и птичьи легкие. У быстро летающих пернатых имеется грудина больших размеров, которая вследствие эволюционных преобразований разрослась в киль. К ней крепятся основные летательные мышцы. Птицы, относящиеся к нелетающим, киля не имеют.

Плечевой пояс объединяет три косточки, образующие своеобразный треножник. Одна из трех ножек называется «воронья кость» — она упирается непосредственно в грудину. Другая, лопатка, располагается в области ребер. А третья срослась с ключицей, что образовало присущую для всех птиц «вилочку».

Лопатка с вороньей костью на месте скрепления образуют впадину. В этой области осуществляется поворот головки плечевой кости.

О строении крыльев

В строении крыльев птицы есть что-то общее со структурой рук человека. Речь идет о плечевой кости, а точнее об ее верхней части в области конечностей. В локтевом суставе она срослась с костями предплечья.

Вообще, большинство элементов кисти пернатых срослись между собой. Некоторые из них утратились вследствие эволюционных процессов. В этом и состоит главное анатомическое отличие крыльев и человеческих рук. А также в том, что птичье запястье состоит всего из двух основных костей и четырех фаланговых — пальцев.

https://youtu.be/n-3BJUqAx6A

Вес крыла пернатых намного меньше, чем масса конечностей других позвоночных с аналогичными габаритами. Причины тому – меньшее число элементов, отсутствие мышечной ткани и полая структура костей.

Роль мышц играют сухожилия и хорошо развитые мускулы грудины.

Внутри плечевой косточки крыла у пернатых находится воздушный мешочек.

В структуре тела птиц присутствуют 175 скелетных поперечных мышц. Их система парная, большинство из них расположено симметрично справа и слева. Контроль за мышцами сознательный, поэтому их сокращение произвольное.

Грудная и надкоракидная мышцы – это основные элементы мышечной системы пернатых. Первая больше второй, обе начинаются в зоне грудины. У кур, индеек и других одомашненных птиц такие мышцы именуются «белым мясом». Остальные относят к «черному».

Функция грудной мышцы: обеспечение движения птицы прямо и вверх за счет подтягивания крыла вниз. Что касается надкоракоидной мышцы, эта часть системы выполняет обратную функцию — оттягивает крыло вверх в противоположном направлении относительно грудной мышцы.

Гладкая мускулатура состоит из мышечных групп, расположенных в области мочеполовой, сосудистой, дыхательной и пищеварительной системах. Находятся они и в глазной зоне, обеспечивая птице фокусировку. Они функционируют непроизвольно, то есть без сознательного контроля.

Строение лап

Ноги в пернатом мире есть только у страуса. Конечности остальных птичек именуются лапами, так как они выполняют дополнительные функции: хватательную, держательную и другие.

Все птицы имеют по две лапы. Их строение характеризуется наличием бедренной кости, голени, коленного сустава и пальцев.

Малая и большая берцовые косточки у пернатых срослись, образовав тибиотарзус. После сращивания от малой берцовой косточки остался лишь небольшой выступающий рудимент, прилегающий к тибиотарзусу.

Стопы птиц

Стопа пернатых находится в голеностопном суставе. Она состоит из одной косточки, пальцев. А также цевки, которая образовалась от срастания элементов плюсны и нижних предплюсневых костей.

Птичьи стопы выглядят по-разному. Такое многообразие обусловлено различными условиями и образом жизни птиц. Важно и то, какой пище они отдают предпочтение.

У хищных охотников сильные когтистые лапы, служащие им орудием, с помощью которого они разрывают своих жертв. Пернатые, живущие на ветвях, имеют изящные лапки с длинными когтями и гибкими пальцами. Водоплавающих птиц природа наградила лапами с перепонками, помогающими хорошо держаться на воде.

Большинство пернатых имеют по четыре пальца, три из которых направлены вперед, а четвертый располагается сзади. Они ступают по земле исключительно пальцами и опираются пяткой. Цевка в процессе ходьбы не участвует.

Оставляйте свои комментарии к этой статье. Если она вам понравилась, делитесь информацией с друзьями в социальных сетях.

Крылья опираются на грудной пояс, который состоит из лопаток, коракоидов, сращенных ключиц, плечевой кости и костей крыльев (рисунок 1.8.1). Главные сухожилия, контролирующие движения крыльев, соединены с мощными грудными мышцами, прикрепленными к килю и ключицам.

Эта система служит для облегчения крыльев и находится ниже центра тяжести, повышая устойчивость птицы. Сразу под кожей лежат мощные мышцы, которые опускают крылья, толкая птицу вперед. Между ними и грудиной находятся надлопаточные мышцы, которые поднимают крылья, используя сухожилия, проходящие через блочные отверстия в каждом плече, называемые триассильными каналами. Поскольку поднимать крылья проще, чем опускать, надлопаточные мышцы по размеру составляют лишь 5-10% от грудных.

Грудные мышцы состоят из красных и белых мышечных волокон. Это более подробно обсуждается в 5.15. Грудные мышцы имеют почти в два раза больше митохондрий, чем надлопаточные и примерно в 1.5 раза большую окислительную активность. Мои данные по ястребу-перепелятнику, дербнику, обыкновенной пустельге, пятерым новозеландским соколам, двум обыкновенным сарычам, красному коршуну, балобану, Харрису и белоголовому сипу показывают, что грудные мышцы составляют 11.3 - 17.6% от общего веса тела, а надлопаточные - 0.9-1.5%. Белоголовый сип имеет относительно самые мощные грудные мышцы, что отражает масштаб такой большой птицы (9.25 килограмм), но в то же время у него самые маленькие надлопаточные мышцы (см. 1.16).

Ястребы имеют не только красные волокна, служащие для обычного полета, но и белые волокна, служащие для спринта. Это позволяет им взлетать с руки с силой взмывающего фазана. При ускорении и при наборе высоты ястребы развивают тяговую силу как при взмахе, так и при опускании крыла (см. 1.16). Плечи разворачиваются, обеспечивая направленный назад мах с помощью выемчатых первостепенных маховых, которые имея запас энергии, выпрямляются при взмахе. Надлопаточные мышцы, которые поднимают крылья, имеют относительно высокое содержание белых волокон и заметно бледнее. Они придают некоторую силу взмахам во время спринта.

Сокращающиеся грудные мышцы тянут вниз верхнюю часть крыла, или плечевую кость (рисунок 1.8.2). Она заполнена воздухом и сообщается с системой воздушных мешков. В своей плости она усилена небольшими крестообразными структурами. К плечевой кости крепятся только мелкие третьестепенные перья. От плечевой кости отходит лучевая и локтевая кости, к которым крепятся второстепенные маховые, каждое перо крепится двумя лигамеитами к небольшим костным узлам на локтевой кости. Второстепенные маховые обеспечивают подъем, их количество варьирует от десяти у ястребов до тринадцати у обыкновенного сарыча и двадцати пяти у орла-скомороха. Между 4 и 5 пером находится дополнительное кроющее или покровное перо, которое внешне выглядит как выпавшее второстепенное. Длинная и тонкая лучевая кость располагается вдоль внешнего края крыла, она действует как скрепляющая скоба. При сильном столкновении с препятствием, лучевая кость ломается в числе первых.

Между плечевой и лучевой костями (рисунок 1.8.2) находится большой лоскут кожи, называемый пропатагиум, который придает профилю крыла аэродинамически «ровный» край. Он удерживается двумя эластичными сухожилиями, которые идут к небольшим мышцам на плече. Если они ослабевают, то при опускании крыльев пропатагиум не может полностью сжаться и остается видимая складка. В некоторых линиях сапсанов это распространенное явление. Заметного влияния на полет птицы это не оказывает, однако, птицы с таким дефектом не должны использоваться для разведения. Если в результате несчастного случая эластичные сухожилия полностью разрываются, их необходимо очень точно сшить, если необходимо, чтобы птица полностью восстановила способность к полету и должный аэродинамический профиль крыла.

Лучевая и локтевая кости соединены с запястьем, или запястным суставом, который, как и наше запястье, является сложным по строению и движениям. Ушиб или повреждение сустава может вызвать отек суставной капсулы, известный как «волдырь» - воспаление сумки, похожее на травматический эпикондилит или препателлярный бурсит. Как и большинство проблем с суставами лечится покоем и теплом. Однако он может снова проявиться под влиянием напряжения и устойчиво сохраняться, в этом случае ловчую птицу следует оградить от требующего усилий полета.

От запястного сустава отходят две структуры: придаточное крыло и манус, или кисть. Придаточное крыло является рудиментом большого пальца и несет три маленьких жестких пера, называемых крылышком. Когда скорость проходящего через крыло воздуха падает ниже определенного значения, придаточное крыло выпрямляется и действуeт как Handley Page, выравнивая воздушный поток и гася турбулентность, что позволяет птице лететь медленнее, без сваливания. Это хорошо видно, когда птица приземляется или тормозит.

Кисть состоит из сращенных рудиментарных пальцев, к которым крепятся десять первостепенных маховых. Первостепенные маховые отвечают за тяговую силу. При складывании крыльев они прячутся под второстепенные маховые. Способ их работы сложен, как и работа крыла в целом. Следует скептически относится к заявлениям некоторых реабилитаторов, относительно того, что птица летает нормально только потому, что она может пролететь несколько сотен метров. Ястреб или крупный сокол после выздоровления может и способен на внешне нормальный крейсерский полет, но при этом у него может быть недостаточно сил, быстроты и выносливости для успешной атаки. Многие виды птиц, которые используют крылья в основном для перемещения, смогут пережить серьезные повреждения крыла, но активные хищники не смогут.

Крылья самолета — одни из важнейших его составляющих. Именно они обеспечивают подъемную аэродинамическую силу . Элементов у крыла самолета есть несколько. У каждого из них — своя отдельная функция, которая позволяет крылу правильно работать. На заре авиации инженеры понимали его важность для самолета.

С развитием в области появились разные варианты крыльев, которые применяются для различных моделей самолетов. Формы крыла и его размеры имеют важное значение для пассажирского лайнера или военного истребителя. О механизации крыла самолета, его конструкции и назначении и будет рассказано в этой статье.

Подъемная сила крыла самолета создается за счет разницы давления. Оно изменяется за счет нахождения потоков воздуха.

Принцип действия объясняется и ударной моделью Ньютона. Частицы воздуха наталкиваются на нижнюю полуплоскость крыла, который расположен под углом к потоку, и отскакивают вниз, выталкивая крыло наверх.

Строение крыла самолета.

Сколько крыльев у самолета? В классической модели их два — по одному с каждого бока.

Существует такое понятие, как размах крыла самолета. Это расстояние от вершины левой части крыла до верха правой. Оно измеряется по прямой линии и не зависит от формы или его стреловидности.

Об их устройстве

Совокупность всех элементов, из которого состоит крыло, называется его механизацией. Сюда входят закрылки, предкрылки, флапероны, спойлеры и т.д.

Его разделяют на три основные части. Это правая и левая полуплоскости и центроплан. Полуплоскости по-другому называют консолями. Это устройство крыла самолета, а о строении подробнее ниже.

Крыло самолета.

Закрылки

Закрылки видели все, кто садится у иллюминатора, около крыльев. Немногие знают, что это закрылки. Это отклоняемые поверхности. Их функция — повышение несущей способности крыльев при , посадке, полете на небольшой скорости.

Когда они не выпущены, то являются продолжением крыла. Во время их выпуска они отходят от него, образуя небольшие щели.

При взлете или посадке самолета обязательно выполняют выпуск закрылок. Зачем это делается? Это нужно, чтобы снизить скорость и увеличить аэродинамическое сопротивление. Есть и третья причина — перебалансировка воздушного судна.

Закрылки крыла самолета образуют от одной до трех щелей при их выпуске.

Флапероны

Они могут осуществлять и работу закрылков. Их используют на сверхлегких самолетах и радиоуправляемых моделях. У них есть один существенный минус — они так эффективны, как элероны.

Предкрылки

Их устанавливают впереди крыла. Как и закрылки, это отклоняющиеся поверхности. При их выпуске также образуется щель. Обычно они управляются одновременно с первыми, но ими можно руководить и отдельно.

Существует два типа предкрылок — автоматические и адаптивные.

Интерцепторы

Их другое название — спойлеры. Это отклоняемые или выпускаемые на поток поверхности крыла. Их задача состоит в том, чтобы увеличить аэродинамическое сопротивление и снизить подъемную силу.

Это его основные части, которые обеспечивают его бесперебойную работу.

Виды крыльев

Фото крыла самолета вы можете увидеть выше. Они сильно различаются по своей конструкции и особенностям строения.

По форме различают прямые, стреловидные, с обратной стреловидностью, треугольные, трапециевидные и т.д.

Более всего популярны именно стреловидные крылья. У них много преимуществ. Тут и увеличение подъемной силы и . Недостатки у него тоже есть, но все же они не так существенны за счет значительных плюсов.

Самолеты с обратной стреловидностью крыла — лучше управляемы на небольшой скорости, эффективны в том, что касается аэродинамических свойств. Из их минусов — для конструкции нужны специальные материалы, которые бы создавали достаточную жесткость крыла.

К сожалению, я ненашел ни одной статьи по аэродинамики "для моделиста". Ни на форумах, ни в дневниках, ни в блогах- ни где нет нужной "выжимки" по этой теме. А вопросов возникает море, особенно у новичков, да и те, кто считает себя "уже не новичком", зачастую не утруждают себя изучением теории. Но мы это исправим!)))

Сразу скажу, сильно углубляться в эту тему не буду, иначе это получится, как минимум научный труд, с кучкой непонятных формул! И тем более я не стану пугать вас такими терминами, как "число Рейнольдса"- кому будет интересно- можете почитать на досуге.

Итак, договорились- только самое нужное для нас- моделистов.)))

Силы, действующие на самолет в полете.

В полете самолет подвергается влиянию многих сил, обусловленных наличием воздуха, но все их можно представить в виде четырех главных сил: силы тяжести, подъемной силы, силы тяги винта и силы сопротивления воздуха (лобовое сопротивление). Сила тяжести остается всегда постоянной, если не считать уменьшения ее по мере расхода горючего. Подъемная сила противодействует весу самолета и может быть больше или меньше веса, в зависимости от количества энергии, затрачиваемой на движение вперед. Силе тяги винта противодействует сила сопротивления воздуха (иначе лобовое сопротивление).

При прямолинейном и горизонтальном полете эти силы взаимно уравновешиваются: сила тяги винта равна силе сопротивления воздуха, подъемная сила равна весу самолета. Ни при каком ином соотношении этих четырех основных сил прямолинейный и горизонтальный полет невозможен.

Любое изменение любой из этих сил повлияет на характер полета самолета. Если бы подъемная сила, создаваемая крыльями, увеличилась по сравнению с силой тяжести, результатом оказался бы подъем самолета вверх. Наоборот, уменьшение подъемной силы против силы тяжести вызвало бы снижение самолета, т. е. потерю высоты.

Если равновесие сил не будет соблюдаться, то самолет будет искривлять траекторию полета в сторону преобладающей силы.

Про крыло.

Размах крыла - расстояние между плоскостями, параллельными плоскости симметрии крыла, и касающимися его крайних точек. Р. к. это важная геометрическая характеристика летательного аппарата, оказывающяя влияние на его аэродинамические и лётно-технические характеристики, а также является одним из основных габаритных размеров летательного аппарата.

Удлинение крыла - отношение размаха крыла к его средней аэродинамической хорде. Для непрямоугольного крыла удлинение = (квадрат размаха)/площадь. Это можно понять, если за основу возьмём прямоугольное крыло, формула будет проще: удлинение = размах/хорду. Т.е. если крылоимеет размах 10 метров а хорда = 1 метр, то удлинение будет = 10.

Чем больше удлинение- тем меньше индуктивное сопротивление крыла, связанное с перетеканием воздуха с нижней поверхности крыла на верхнюю через законцовку с образованием концевых вихрей. В первом приближении можно считать, что характерный размер такого вихря равен хорде- и с ростом размаха вихрь становится всё меньше и меньше по сравнению с размахом крыла. Естественно, чем меньше индуктивное сопротивление- тем меньше и общее сопротивление системы, тем выше аэродинамическое качество. Естественно, у конструкторов возникает соблазн сделать удлинение как можно больше. И тут начинаются проблемы: наряду с применением высоких удлинений конструкторам приходится увеличивать прочность и жёсткость крыла, что влечет за собой непропорциональное увеличение массы крыла.

С точки зрения аэродинамики наиболее выгодным будет такое крыло, которое обладает способностью создавать возможно большую подъемную силу при возможно меньшем лобовом сопротивлении. Для оценки аэродинамического совершенства крыла вводится понятие аэродинамического качества крыла.

Аэродинамическим качеством крыла называется отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления крыла.

Наилучшей в аэродинамическом отношении является эллипсовидная форма, но такое крыло сложно в производстве, поэтому редко применяется. Прямоугольное крыло менее выгодно с точки зрения аэродинамики, но значительно проще в изготовлении. Трапециевидное крыло по аэродинамическим характеристикам лучше прямоугольного, но несколько сложнее в изготовлении.

Стреловидные и треугольные в плане крылья в аэродинамическом отношении на дозвуковых скоростях уступают трапециевидным и прямоугольным, но на околозвуковых и сверхзвуковых имеют значительные преимущества. Поэтому такие крылья применяются на самолетах, летающих на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.

Крыло эллиптической формы в плане обладает самым высоким аэродинамическим качеством- минимально возможным сопротивлением при максимальной подъемной силе. К сожалению, крыло такой формы применяется не часто из-за сложности конструкции, низкой технологичности и плохих срывных характеристик. Однако сопротивление на больших углах атаки крыльев другой формы в плане всегда оценивается по отношению к эллиптическому крылу. Наилучший пример применения крыла такого вида- английский истребитель "Спитфайер".

Крыло прямоугольной формы в плане имеет самое высокое сопротивление на больших углах атаки. Однако такое крыло, как правило, имеет простую конструкцию, технологично и имеет очень неплохие срывные характеристики.

Крыло трапецеидальной формы в плане по величине воздушного сопротивления приближается к эллиптическому. Широко применялось в конструкциях серийных самолетов. Технологичность ниже, чем у прямоугольного крыла. Получение приемлемых срывных характеристик также требует некоторых конструкторских ухищрений. Однако крыло трапецеидальной формы и правильной конструкции обеспечивает минимальную массу крыла при прочих равных условиях. Истребители Bf-109 ранних серий имели трапецевидное крыло с прямыми законцовками:

Крыло комбинированной формы в плане. Как правило, форма такого крыла в плане образуется несколькими трапециями. Эффективное проектирование такого крыла предполагает проведение многочисленных продувок, выигрыш в характеристиках составляет несколько процентов по сравнению с трапецеидальным крылом.

Стреловидность крыла — угол отклонения крыла от нормали к оси симметрии самолёта, в проекции на базовую плоскость самолета. При этом положительным считается направление к хвосту.Существует стреловидность по передней кромке крыла, по задней кромке и по линии четверти хорд.

Крыло обратной стреловидности (КОС) — крыло с отрицательной стреловидностью.

Преимущества:

Улучшается управляемость на малых полётных скоростях.
-Повышает аэродинамическую эффективность во всех областях лётных режимов.
-Компоновка с крылом обратной стреловидности оптимизирует распределения давления на крыло и переднее горизонтальное оперение

Недостатки:
-КОС особо подвержено аэродинамической дивергенции (потере статической устойчивости) при достижении определённых значений скорости и углов атаки.
-Требует конструкционных материалов и технологий, обеспечивающих достаточную жёсткость конструкции.

Су-47 "Беркут" с обратной стреловидностью:

Чехословацкий планер LET L-13 с обратной стреловидностью крыла:

По-простому, чем меньше нагрузка, тем меньшая скорость требуется для полета, следовательно тем меньше требуется мощности двигателя.

Средней аэродинамической хордой крыла (САХ) называется хорда такого прямоугольного крыла, которое имеет одинаковые с данным крылом площадь, величину полной аэродинамической силы и положение центра давления (ЦД) при равных углах атаки. Или проще- Хорда — отрезок прямой, соединяющей две наиболее удаленные друг от друга точки профиля.

Величина и координаты САХ для каждого самолета определяются в процессе проектирования и указываются в техническом описании.

Если величина и положение САХ данного самолета неизвестны, то их можно определить.

Для крыла, прямоугольного в плане, САХ равна хорде крыла.

Для трапециевидного крыла САХ определяется путем геометрического построения. Для этого крыло самолета вычерчивается в плане (и в определенном масштабе). На продолжении корневой хорды откладывается отрезок, равный по величине концевой хорде, а на продолжении концевой хорды (вперед) откладывается отрезок, равный корневой хорде. Концы отрезков соединяют прямой линией. Затем проводят среднюю линию крыла, соединяя прямой середины корневой и концевой хорд. Через точку пересечения этих двух линий и пройдет средняя аэродинамическая хорда (САХ).

Форма крыла в поперечном сечении называется профилем крыла . Профиль крыла оказывает сильнейшее влияние на все аэродинамические характеристики крыла на всех режимах полёта. Соответственно, подбор профиля крыла - важная и ответственная задача. Впрочем, в наше время подбором профиля крыла из существующих занимаются только самодельщики.

Профиль крыла - это одна из основных составляющих, формирующих летательный аппарат и самолет в частности, так как крыло все же его неотъемлемая часть. Совокупность некоторого количества профилей составляют целое крыло, причем по всему размаху крыла они могут быть разные. А от того, какие они будут, зависит назначение самолета и то, как он будет летать. Типов профилей достаточно много, но форма их принципиально всегда каплевидна. Этакая сильно вытянутая горизонтальная капля. Однако капля эта обычно далека от совершенства, потому что кривизна верхней и нижней поверхностей у разных типов разная, как впрочем и толщина самого профиля. Классика - это когда низ близок к плоскости, а верх выпуклый по определенному закону. Это так называемый несимметричный профиль, но есть и симметричные, когда верх и низ имеют одинаковую кривизну.

Разработка аэродинамических профилей проводилась практически с начала истории авиации, проводится она и сейчас.Делается это в специализированных учреждениях. Ярчайшим представителем такого рода учреждений в России является ЦАГИ - Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского. А в США - такие функции выполняет Исследовательский центр в Лэнгли (подразделение NASA).

THE END?

Продолжение следует.....