O letadlech - Dušan Slavětínský starší

Dušan Slavětínský: O letadlech

Šípovitost křídla

Zpět Koncepce letadel

Křídla vlasti 23/1962, Výkres: Ing.Jan Kadlec

Přímé křídlo je takové, jehož čtvrtinová čára se odklání od příčné osy letounu o méně než 15° (úhel šípu je menší než 15° - viz obr.1). Je to nejrozšířenější a nejobvyklejší typ křídla. Je používán u pomalých letounů, ale někdy i naopak, u letounů vysoce překračujících rychlost zvuku ( M > 2 ). Většina úvah o křídlech, o jejich aerodynamice, jejich letových vlastnostech, i o jejich stavbě na těchto stránkách se zabývá převážně křídly přímými.

Křídlo s kladným šípem

http//www.aerospaceweb.org/aircraft/jetliner/tu-104

Rozhodujícím důvodem pro použití šípových křídel s velikým úhlem šípu jsou jejich dobré aerodynamické vlastnosti při transsonické a mírně supersonických rychlostech. Proto se šípová křídla ve velikém objevila právě s nástupem prvních proudových letadel, jejichž rychlost se již velmi přiblížila rychlosti zvuku. Výhody těchto křídel však musely být vykoupeny řešením komplikací, plynoucích z jejich dalších a tentokrát špatných vlastností (nežádoucí nárust příčné stability, pokles podélné stability při malých rychlostech aj.). Vlastnosti šípových křídel a cesty jak jejich špatné vlastnosti zmírnit jsou podrobněji popsány zde .

Křídlo se záporným šípem

http//www.aerospaceweb.org/aircraft/fighter/s37

Křídlo s malým záporným šípem (do cca 10°) můžeme nalézt i mezi malými a pomalými letadly. Hlavním důvodem k jeho použití u této kategorie bývá nutnost posunout působiště vztlaku - aerodynamický střed křídla - dopředu směrem k těžišti v těch případech, že letoun při návrhu vychází těžký na hlavu a z konstrukčních důvodů je obtížné nebo zcela nemožné posunout dopředu k těžišti celé křídlo. (Obr. 2).

Křídlo se záporným šípem má však i řadu výhod i pro veliké a rychlé letouny (vyšší celkový součinitel vztlaku, dobré vlastnosti při vysokém úhlu náběhu) přičemž zůstává zachována i výhoda vyššího kritického Machova čísla stejně jako u kladného šípu. Přesto, že tyto výhody dlouhodobě lákaly konstruktéry k využití, skutečnému praktickému využití dlouho bránil jediný, ale zásadní nedostatek této koncepce - veliká náchylnost k flutteru, kterou bylo možné překonat pouze navržením mimořádně tuhé konstrukce křídla, což však znamenalo nepřiměřené zvýšení jeho hmotnosti.

Průlom v tomto směru přinesly až experimentální supersonický stíhač Grumman X-29 (1984) a ruský stihač páté generace Su-47 Berkut (1997) , které skutečně pozitivní vlasnosti záporného šípu využívají. Rusové problém aeroelasticity omezili do přijatelných mezí navržením supertuhého křídla z kompozitních materiálů, které umožnily skloubit požadovanou tuhost konstrukce s přiměřenou hmotností.

Křídlo s měnitelným šípem

Křídlo s neproměnným šípem bylo vhodné pro jednoúčelové stroje konstruované a optimalizované pro jednoznačný účel. S výhodou se uplatnilo u dopravních letounů navržených pro konkrétní (vysokou, ale podzvukovou) cestovní rychlost, provoz v konkrétní letové výšce a pro konkrétní dolet. Pokud však byly požadovány provozní schopnosti pro víceúčelová použití, ukázalo se, že pevný šíp křídla není nejlepším řešením.

Přímé (nebo téměř přímé) štíhlé křídlo je ideální pro dosažení vysokých výkonů při podzvukových rychlostech letu (veliký dolet a dostup), dobré letové vlastnosti a manévrovací schopnosti při nízkých rychlostech a konečně pro maximální snížení přistávací rychlosti a zkrácení vzletu a přistání. Naopak křídlo o velikém šípu podstatně snižuje potřebu energie a tedy i spotřebu paliva potřebnou pro překonání rychlosti zvuku a umožňuje dosáhnout v nadzvukové oblasti se stejným využitelným výkonem motorů mnohem vyšších rychlostí.

Zejména pro potřeby vojenského letectví vznikl požadavek uplatnit vlastností přímého i šípového křídla u jediného letounu, který vedl ke konstrukci letadel s proměnným šípem. První úvahy o proměnném šípu křídla vedli již němečtí konstruktéři v r. 1944-45 (Messersmidt P.1101, který však nebyl dopracován do letuschopného stavu). První letoun, který létal, byl pokusný letoun Bell X-5 určený pro výzkum vlastností šípových křídel (r.1953). Ten měl ovšem úhel šípu nastavitelný pouze na zemi.

První letoun s měnitelným šípem, který se uplatnil v provozu a byl nasazen do bojových akcí byl F-111 (r.1967). I ten však z provopočátku trpěl řadou dětských nemocí, až průběhu let byl dopracován na úspěšný letoun. V dnešní době ve vojenském letectví již nejsou letouny s proměnným šípem vyjímečné.

Je však nutné podotknout, že konstrukce stavitelného křídla je technicky velmi náročná, drahá a těžká a lze předpokládat, že se letouny této kategorii zůstanou specifickou doménou vojenského letectví. Podrobnější pojednání s křídlech se stavitelným šípem je zde.

Zpět Koncepce letadel

Stránka není dosud dokončena, je ve vývoji. Poslední aktualizace 15. 12. 2006 18:23:21