Треугольное крыло

Треугольное или дельтавидное крыло — это крыло в виде треугольника. На первый взгляд, простая фигура и простая идея. Но такой вид крыла сейчас довольно мало распространен, иногда встречается в боевой авиации, и никогда у современных пассажирских самолетов (Ту-144 и Конкорда не в счет, они уже не летают).

Почему же такая простая конструкция так редко встречается, хотя совсем недавно, в середине 20 века она была популярна. Какие у треугольного крыла преимущества и недостатки?

Треугольное крыло у шведского SAAB Gripen. Для шведских самолетов уже классическая схема.

Какие крылья бывают у самолета?

Самым первым вариантом крыла в истории было самое простое — прямое крыло. Его проще изготовить технологически и проще рассчитывать параметры. Но потом, с увеличение скорости менялись и крылья.

Хотите летать быстрее — уменшайте сопротивление. Так на самометах появились стреловидные крылья, которые давали возможность разогнаться до больших скоростей. Но у прямого и у стреловидного крыла есть свои достоинства, но есть и недостатки.

А что если объединить оба типа, что получиться? Стреловидное крыло по передней кромке и прямое по задней — дельтовидное крыло. Конечно и треугольное крыло тоже не идеально, у него есть и достоинства и недостатки.

Дельтавидное крыло

Дельтавидное крыло называется так потому, что оно похоже на букву Δ («дельта») греческого алфавита. А сама буква похожа на треугольник, поэтому такое крыло можно называть менее пафосно — треугольное крыло. Смысл от этого не измениться.

F-106 Delta Dart

Мираж 2000

Миг-21 «LanceR» румынских ВВС. В Румынии они все еще находятся на вооружении после модернизации выполненной израильской компанией

Аэродинамика треугольного крыла

Дельтавидное крыло имеет специфику обтекания его набегающим потоком. В отличие от стреловидного крыла, где вихри создаться на конце, у треугольного крыла при увеличении угла атаки вихри возникают у самого корня крыла. В результате увеличения угла атаки, подъемная сила растет нелинейно.

Для больших углов атаки, она больше, чем при таких же углах для стреловидного крыла. Все именно благодаря вихрям, которые создают дополнительное разряжение над крылом.

На крыле Eurofighter отчетливо видны вихри которые образуются у корня крыла.

Но одновременно с этим, на малых углах атаки подъемная сила меньше, а это значит, что для вздета и посадки нос самолета нужно задирать  больше. Этим объясняется почему у Конкорда и Ту-144 носы поворачивались вниз, иначе пилоты просто не видели ничего на земле при взлете и посадке.

Угол атаки на взлете у самолета с дельтавидным крылом больше

При сверхзвуковом полете скачки уплотнения на дельтавидном крыле возникают при большей скорости, да и сами они меньше, а значит волновой кризис (резкое увеличение сопротивления) наступит позже, что в свою очередь значит, что такой самолет будет летать быстрее.

К тому же треугольное крыло можно сделать тоньше, что тоже улучшает характеристики именно на сверхзвуковых режимах полета.

Если не вдаваться в детали, то треугольное крыло хорошо именно для сверхзвукового полета, а на дозвуковых скоростях преимущества у него незначительные. Самолеты с треугольным крылом хорошо показывают себя при полетах на сверхзвуковых скоростях.

Преимущества дельтовидного крыла

1. Главное преимущество треугольного крыла — жесткость конструкции. Как известно — треугольник фигура простая и надежная. Любая конструкция в виде треугольника будет жесткой и прочной. А это значит, что треугольное крыло такой же площади как стреловидное, можно сделать более легким не потеряв при этом в надежности. Чем меньше масса самолета, тем лучше.
2. Меньшая толщина. Жесткое крыло можно сделать тонше не потеряв в прочности, а более тонкое крыло имеет имеет меньшее сопротивление на сверхзвуковых и трансзвуковых скоростях
3. Треугольное крыло создает большую подъемную силу, чем стреловидное крыло такого же размера. У треугольника просто больше площадь, а подъемная сила крыла зависит от его площади.
4. Большая площадь означает и больший внутренний объем. Значит внутри крыла можно разместить больше топлива, самолет будет иметь большую дальность.
5. Хорошие характеристики для сверхзвукового полета. Собственно для сверхзвукового полета дельтавидное крыло и создавалось, такое крыло создает меньшее сопротивление на сверхзвуковой скорости.
6. Хорошие маневренные характеристики. Большая площадь означает меньшую нагрузку на крыло. А это в свою очередь дает возможность пилоту быстрее разворачивать самолет в бою.

Недостатки треугольного крыла

1. Большая скорость, это не всегда хорошо. Треугольное крыло хорошо для большой скорости, а для взлета и посадки где скорости небольшие оно подходит плохо. Большая посадочная скорость означает большую аварийность.
2. Сложность конструкции. Такое крыло сложнее в проектировании и производстве, а значит и дороже.
3. Управляющие поверхности такого крыла должны быть большей площади. Потому, что само крыло короткое, момент который создают элероны меньше, значит сами элероны приходится делать больше.
4. Высокие требования к квалификации пилота. Дельтавидное крыло чувствительно реагирует на изменения характеристик, поэтому и требования к навыкам пилота выше.

Concorde летал со скоростью в два раза выше звука, для этого ему требовалось почти треугольное крыло.

Saab 35 Draken

Saab 37 Viggen

Так почему же так случилось, что такое популярное в середине века треугольное крыло теперь используется в основном в конструкции европейских боевых самолетов (Рафаль, Еврофайтер, Гриппен) и вообще не используется в гражданской авиации?

Во первых скорость больше не цель даже для инженеров военных самолетов. Современные истребители стали летать даже медленнее чем их предки. Более важными характеристиками считаются малая заметность (тот самый «стелс») или маневренность.

К тому же для создания вихрей над крылом теперь чаще используются корневые наплывы, а само крыло чаще делают трапециевидным.