Конфигурация крыла самолета с неподвижным крылом (включая планеры) заключается в расположении подъемных и связанных с ними поверхностей.
Конструкции самолётов часто классифицируются по конфигурации их крыла. Например, Supermarine Spitfire представляет собой обычный свободнонесущий моноплан с низким крылом прямой эллиптической формы с умеренным соотношением сторон и небольшим внутренним углом.
В истории авиации использовалось множество вариантов конфигурации крыла. Иногда различие между ними размыто. Это особенно актуально для крыла переменной геометрии и комбинированных (закрытых) типов. Например, крылья многих современных истребителей могут быть описаны либо как обрезанные составные дельты со стреловидной задней кромкой (вперед или назад), либо как резко суженные стреловидные крылья с большими корневыми удлинениями передней кромки. Большинство самолётов с неподвижным крылом имеют симметрично расположенные левое и правое крыло. Строго говоря, такая пара крыльев называется плоскостью крыла.
Количество и расположение основных плоскостей Самолёты с неподвижным крылом могут иметь разное количество крыльев:
Моноплан: плоскость одного крыла. С 1930-х годов большинство самолётов были монопланами. Крыло может быть установлено в различных положениях относительно фюзеляжа: Низкорасположенное крыло: устанавливается вблизи или ниже нижней части фюзеляжа. Среднерасположенное крыло: установлено примерно в середине фюзеляжа. Плечевое крыло: устанавливается на верхней части фюзеляжа, немного ниже верхней точки фюзеляжа. Плечевое крыло иногда считается подтипом высокорасположенного крылаTaylor, J. (Ed.), Jayne’s all the world’s aircraft 1980-81, Jane’s (1980). Высокорасположенное крыло: установлено на верхней части фюзеляжа. В отличие от плечевого крыла, установлено на выступе (например, на крыше кабины) над верхней частью основного фюзеляжаGreen, W.; Warplanes of the second world war, Vol. 5, Flying boats, Macdonald (1962), p.131. Крыло парасоль: расположено над фюзеляжем и крепится к нему с помощью подкосов, стоек кабины, пилонов или пьедесталов. Низкорасположенное крылоСреднерасположенное крылоПлечевое крыло Высокорасположенное крылоКрыло парасоль
Самолёт с неподвижным крылом может иметь несколько плоскостей крыла, расположенных одна над другой:
Биплан: две плоскости крыла одинакового размера, расположенные одна над другой. Биплан по своей сути легче и прочнее моноплана и был наиболее распространённой конфигурацией до 1930-х годов. Первый самолёт братьев Райт Флайер 1, сконструированный в 1903 году, был бипланом. Биплан с неравным пролётом: биплан, у которого одно крыло (обычно нижнее) короче другого, как у Curtiss JN-4 Jenny времён Первой мировой войны. Полутораплан — это тип биплана, в котором нижнее крыло значительно меньше верхнего крыла, либо по размаху, либо по хорде, либо и по тому, и по другому. Пример — Nieuport 17 времён Первой мировой войны. Инвертированный полутораплан: имеет значительно меньшее верхнее крыло. Например, Fiat CR.1, выпускавшийся в течение многих лет. Биплан Бусемана: теоретическая сверхзвуковая конфигурация крыла, в которой ударные волны между плоскостями крыла интерферируют, уменьшая энергию и волновое сопротивление. БипланБиплан с неравным пролётомПолуторапланИнвертированный полутораплан Биплан Бусемана в поперечном сечении
Триплан: три крыла, расположенные один над другим. Трипланы, такие как Fokker Dr.I, пользовались недолгой популярностью во время Первой мировой войны из-за их маневренности, но вскоре были заменены улучшенными бипланами. Квадроплан: четыре крыла, расположенные один над другим. Несколько моделей Armstrong Whitworth F. K. 10 было построено во время Первой мировой войны, но так и не было введено в эксплуатацию. Мультиплан: обычно более 4-х крыльев, иногда используется для обозначения более одного или более некоторого произвольного числа крыльев. Этот термин иногда применяется к крыльям, расположенным как в тандеме, так и вертикально. Мультиплан Горацио Фредерика Филлипса 1893 года имел 50 крыльев шириной 3,8 см каждое, расположенных на расстоянии 5 см друг от друга.
ТрипланКвадропланМультиплан В смещённой конструкции верхнее крыло располагается немного спереди или сзади нижнего. Долгое время считалось, что это уменьшит помехи, вызванные тем, что воздух низкого давления над нижним крылом смешивается с воздухом высокого давления под верхним крылом; однако улучшение минимально, и его основное преимущество заключается в улучшении доступа к фюзеляжу. Это обычное явление для многих успешно используемых бипланах и трипланах, таких как Beech 17 Staggerwing. Несмещённый бипланСмещение вперёдСмещение назад Конструкция тандемного крыла имеет два крыла, одно расположено за другим. Некоторые ранние типы имели тандемные штабеля из нескольких самолётов, например, девятикрылая летающая лодка Caproni Ca.60 с тремя тандемными штабелями из трёх самолётов.
Крестообразное крыло — это набор из четырёх отдельных крыльев, расположенных в форме креста. Крест может принимать одну из двух форм:
Крылья равномерно расположены по всему поперечному сечению фюзеляжа, лежат в двух плоскостях под прямым углом, как на типичной ракете. Крылья располагаются вместе в одной горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, как в крестообразном несущем крыле или X-роторе.
Крестообразное крыло ракетыКрестообразное несущее крылоили X-ротор
Опора крыла Чтобы поддерживать себя, крыло должно быть жестким и прочным и, следовательно, может быть тяжелым. За счет добавления внешней фиксации вес может быть значительно уменьшен. Первоначально такая фиксация присутствовала всегда, но она вызывает большое сопротивление на более высоких скоростях, поэтому не использовалась с начала 1930-х годов.
Типы опоры:
Консольная балка — вся конструкция скрыта под аэродинамической оболочкой, придавая чистый внешний вид с низким сопротивлением. Расчалочная конструкция: крылья опираются на внешние конструктивные элементы. Почти все многоплоскостные конструкции скреплены. Некоторые монопланы, особенно ранних конструкций, такие как Fokker Eindecker, также скреплялись для экономии веса. Скреплённые крылья бывают двух типов: Подкосное крыло: одна или несколько жестких стоек помогают поддерживать крыло, как на Fokker D. VII. Стойка может действовать при сжатии или растяжении в разных точках полета. Расчаленное крыло: крепится отдельно (как на Boeing P-26 Peashooter) или, как правило, в дополнение к стойкам, натяжные тросы также помогают поддерживать крыло. В отличие от стойки, трос может действовать только при натяжении. Консольная балкаПодкосное крылоРасчаленное крыло Многоплоскостная компоновка может иметь один или несколько „отсеков“, которые представляют собой отсеки, созданные путем добавления межплоскостных стоек. Например, De Havilland Tiger Moth — это биплан с одним отсеком, в то время как истребитель Bristol F. 2 — биплан с двумя отсеками. Биплан с одним отсекомБиплан с двумя отсеками
Кольцевое крыло: две плоскости крыла каким-либо образом объединены или соединены конструктивно на концах или вблизи нихKroo, I. (2005), „Nonplanar Wing Concepts For Increased Aircraft Efficiency“, VKI Lecture Series on Innovative Configurations and Advanced Concepts for Future Civil Aircraft June 6-10, 2005. Это придает жесткость конструкции и может уменьшить аэродинамические потери на концах. Разновидности кольцевого крыла: Крыло c коробчатым лонжероном: концы верхней и нижней плоскостей крыла соединены вертикальным лонжероном. Первый официально засвидетельствованный взлетевший и осуществивший полёт без посторонней помощи аппарат Santos-Dumont 14-bis использовал эту конфигурацию, и некоторые бипланы Данна также были этого типа. Кольцевое коробчатое крыло: тип коробчатого крыла, вертикальные ребра которого непрерывно изгибаются, плавно переходя в кончики крыла. Ранним примером был Blériot III, который имел два кольцевых крыла в тандеме. Кольцевое крыло имеет форму цилиндра. У Coléoptere были концентрические крыло и фюзеляж. Он взлетел и приземлился вертикально, но так и не достиг перехода в горизонтальный полет. Примеры с крылом, установленным на верхней части фюзеляжа, были предложены, но так и не были построены. Кольцевое плоское крыло имеет форму диска с отверстием в нём. Несколько кольцевых монопланов Ли-Ричардса летали незадолго до Первой мировой войны. Объединённое крыло: тандемная компоновка, в которой переднее низкое крыло смещается назад и/или заднее высокое крыло смещается вперед таким образом, что они соединяются на концах или вблизи их, образуя сплошную поверхность в форме полого ромба или треугольника. Ромбовидное крыло: объединённое крыло, состоящее из четырёх поверхностей в виде ромба. Ромбовидный биплан Эдвардса 1911 года имел оба крыла в одной плоскости и не смог взлететь. Коробчатое крылоКольцевое коробчатое крылоКольцевое цилиндрическое крылоОбъединенное крыло Кольцевое плоское крылоРомбовидное крыло Крылья также могут быть жёсткими или гибкими. У жёстких достаточно жесткая поверхность, чтобы поддерживать аэродинамический профиль в различных условиях воздушного потока. Жесткое крыло может иметь наружную опору и/или тканевое покрытие.
Поверхность крыла может быть гибкой, обычно это тонкая мембрана. Требуется внешняя фиксация и/или давление ветра для поддержания формы аэродинамического профиля. Распространенные типы включают крыло Рогалло, парафойл и большинство воздушных змеев. В противном случае жесткая конструкция может быть спроектирована так, чтобы изгибаться, либо потому, что она по своей сути является аэроупругой, как в аэроизоклинном крыле, либо потому, что активно вносятся изменения формы. Жёсткое дельтавидное крылоГибкое крыло Рогалло
Форма крыла в плане Форма крыла — это проекция крыла на плоскость, если смотреть сверху или снизу.
Удлинение крыла Удлинение крыла — это длина крыла, деленная на среднее значение или среднюю величину. Это показатель того, насколько длинным и тонким кажется крыло, если смотреть сверху или снизу.
Низкое удлинение крыла — короткое крыло. Более эффективная конструкция и более высокая мгновенная скорость. Они, как правило, используются истребителями, такими как истребитель Lockheed F-104, и очень скоростными самолётами, включая North American X-15. Умеренное удлинение крыла: крыло общего назначения, очень широко используемое, например, на Douglas DC-3. Высокое удлинение крыла: длинное и тонкое крыло. Более эффективно с аэродинамической точки зрения, с меньшим индуцированным сопротивлением. Оно используется высотными дозвуковыми самолётами, такими авиалайнерами, как Bombardier Dash 8, и мощными планерами, такими как Glaser-Dirks DG-500. Большинство конфигураций с переменной геометрией каким-либо образом изменяют соотношение сторон, намеренно или в качестве побочного эффекта.
Изменение хорды крыла Хорду крыла можно изменять по размаху крыла как по конструктивным, так и по аэродинамическим причинам.
Постоянная хорда: параллельные передние и задние кромки. Самая простая в изготовлении и распространенная там, где важна низкая стоимость, например, на Piper J-3 Cub, но неэффективная, так как внешняя секция создает небольшую подъемную силу, добавляя как вес, так и сопротивление. Заостренное: крыло сужается на конце. Конструктивно и аэродинамически более эффективно, чем крыло с постоянной хордой, и его легче изготовить, чем эллиптический тип. Трапециевидное: коническое крыло с прямыми передней и задней кромками: может быть нескошенным или стреловидным. Прямое коническое крыло — одна из наиболее распространенных форм крыла, как на Messerschmitt Bf 109. Обратное сужение: крыло самое широкое у кончика. Конструктивно неэффективно, так как приводит к большому весу. Было установлено экспериментально на XF-91 Thunderceptor в попытке преодолеть проблемы сваливания стреловидных крыльев. Коническое с сужением: конус поворачивается к основанию. Обычно крепится для поддержания жесткости. Используется на армейском самолете Westland Lysander для повышения видимости.