De ce aripa eliptică a lui Spitfire ' a fost aproape necopiată de alte aeronave din al doilea război mondial?
On ianuarie 24, 2021 by adminSpitfire a fost unul dintre cele mai reușite modele ale zilei sale, cu calități de zbor de un standard similar cu celelalte cele mai bune modele ale epocii. În deceniul său de producție din 1936 a crescut mai mare , mai puternic și mai rapid .
Cu toate acestea, pare să nu existe aproape niciun apetit de la oricare dintre avioanele majore -puteri de fabricație pentru a emula cea mai iconică caracteristică a sa. De fapt, există doar o singură aeronavă produsă în serie din acea vreme cu o aripă eliptică, americanul P-47 Thunderbolt . Nimic german sau japonez, și nimic mai mult de la britanici.
Într-o perioadă în care fiecare producător încerca să obțină ultimul avantaj, pare ciudat că o caracteristică de design primară a atras atât de puțin apetitul de a copia .
Există explicații bune aici despre performanța aerodinamică sau a aripii eliptice. De ce este atât de rar când funcționează demonstrabil atât de bine?
Comentarii
- Rețineți că chiar și Spitfires au fost fabricat în variante ” aripă decupată ” în timpul războiului, care avea vârfurile aripilor împărțite. Aceasta a fost pentru a îmbunătăți viteza la altitudine mică și rata de rulare, care este un factor important în lupta aeriană, dar nu atât de mult în alte tipuri de aviație.
- Rețineți că legătura dvs. despre performanță conține în răspunsul acceptat: ” Atât greutatea, cât și caracteristicile greutății aripilor eliptice sunt mai mici decât cele optime ; coeficientul de tracțiune indus scăzut este cumpărat cu o masă structurală mai mare și, în consecință, ridicarea. > Aer & Spațiu .
Răspuns
Interesant este că nu am putut găsi un răspuns la această întrebare pe site, dar am găsit un răspuns al lui Peter Kämpf pe Quora . El aduce aceleași argumente pe care am vrut să le menționez, așa că le voi repeta aici.
Aripile eliptice sunt foarte bune – aerodinamic. Dacă doriți să minimizați rezistența indusă pentru o anumită cerință de ridicare, ajungeți cu o aripă eliptică.
Dar un plan nu este doar aerodinamic. De asemenea, trebuie să luați în considerare:
- Greutatea, o aripă eliptică nu este eficientă din punct de vedere structural și va duce la o greutate mai mare, ceea ce duce la cerințe de ridicare mai mari, ceea ce va duce la o tracțiune mai indusă, chiar și cu o aripă foarte eficientă.
- Controlabilitatea, unde și modul în care aripa se oprește determină dacă puteți recupera din stand. Aripile eliptice se opresc mai întâi, ceea ce duce la un comportament defectuos.
- Fabricabilitate, o aripă complet eliptică este foarte greu de realizat, cu curbele sale duble. Acest lucru va face aripa mai scumpă.
Dacă includeți acești factori, veți vedea că veți ajunge la un compromis. Dacă utilizați conicitatea aripii (care este oarecum apropiată de forma optimă aerodinamică), dar mult mai ușor de realizat și mult mai ușor, veți vedea că veți ajunge la un design mai bun în ansamblu.
O analiză a modul în care proiectarea unei aripi se modifică dacă includeți cerințele structurale a fost realizat de Jones și poate fi găsit aici .
Comentarii
- Adevăratul ucigaș trebuia să facă matrițe de ștanțare compuse pentru piei de aripă LE. P-47 a ajuns mult până acolo, făcând doar TE eliptic, permițând doar margini drepte îndoite. În general, Spit, la fel ca Merlinul, avea caracteristica tipic britanică a numărului foarte mare de piese, componentele fiind realizate din 5 piese în care un avion american le-ar face dintr-una sau două. Formatori de fuzelaj compuși din numeroși biți mici, etc.
- ” Aripile eliptice sunt foarte bune – aerodinamic. Dacă doriți să minimizați tracțiunea indusă pentru o anumită cerință de ridicare, veți avea o aripă eliptică. ” Acest lucru este incorect.
- Dacă mergeți mai repede, minimizați tragerea indusă. Puțini oameni înțeleg forța vântului de 300 mph și erau deja în drum spre 400 mph. Gândirea din spatele acestui tip de aripă a fost pur și simplu înlocuită de noile cerințe de proiectare axate pe marginea de vârf și compresibilitate. Au reușit totuși un lucru corect, l-au subțiat, iar linia Spitfire a durat până în anii 1950.
- Ar trebui ca ” să se recupereze dintr-o aripă probabil au fost ” … dintr-o rotire „?
- @ RoiMaison.Regurgitează vechiul mit conform căruia planurile eliptice produc distribuții eliptice ale presiunii. Nu au ‘ t. Și aș vrea ca oamenii să înceteze să propagă acel nonsens.
Răspuns
Ei bine, răspunsul scurt este aripa eliptică era folosit pe mai multe aeronave decât permite acest articol.
Următoarele au folosit toate o aripă eliptică și există și altele:
- Luptătorul german Heinkel 112
- German Heinkel 111 bombardier
- German Heinkel 70
- US P35
- US P43
- Italian Reggiane 2000
- Bombardier japonez Aichi D3A „Val”
- British Hawker Tempest
Comentarii
- I ‘ nu am auzit niciodată de vreunul dintre acestea. Și mă îndoiesc că ‘ aș fi auzit vreodată de un Spitfire dacă ‘ nu ar fi ” cea mai iconică caracteristică ” din interiorul său , Rolls-Royce Merlin
- @Mazura He 111 și Tempest sunt avioane foarte cunoscute. El 111 a fost principalul bombardier german și o țintă importantă a Spitfires. Și, deși RR Merlin este bine cunoscut, nu este motivul de a cunoaște Spitfire decât dacă sunteți un geek al motoarelor de aviație (de exemplu, Lancaster și Mosquitos ar trebui să fie mult mai faimoși decât sunt.)
- Mulțumesc dar sugerez ca ‘ să fie o definiție destul de amplă atât a elipticii, cât și a produselor în serie.
- Nu aș ‘ descrieți P43 ca aripă eliptică
- @PartyArk Cum definiți eliptic că găsiți că răspunsul utilizează o definiție largă?
Răspuns
Răspuns scurt: Aripile eliptice sunt prea scumpe pentru a fi fabricate. O aripă trapezoidală cu o răsucire geometrică sau aerodinamică definită se poate apropia foarte mult de o distribuție eliptică de ridicare (distribuție optimă a ridicării peste anvergura aripilor, prin urmare obiectivul principal al proiectării aripilor).
Comentarii
- Bine ați venit la Aviation.SE! Adăugarea unor surse prin editarea răspunsului dvs. ar îmbunătăți cu adevărat răspunsul dvs.
- La fel ca și casele care nu sunt ‘ t făcute din dreptunghiuri; mai greu de făcut și, prin urmare, mai scump.
Răspuns
O mulțime de avioane încă folosesc aripi eliptice – sortează of.
Ceea ce ne spune matematica este că cea mai eficientă configurație de aripă pentru o anumită întindere de aripă ar trebui să aibă o distribuție eliptică a ridicării *. Cea mai evidentă modalitate de a pune în aplicare acest lucru este să vă faceți aripile eliptice.
Dar proiectanții de aeronave au învățat din experiența fabricării Spitfire că aripile eliptice sunt mai dificil de fabricat, ceea ce duce la creșterea costurilor și a timpului de fabricație.
Deci, mai târziu în război, când resursele au devenit mai stricte și toată lumea a presupus că luptă cu germanii pentru a construi avioane mai bune și mai rapide, proiectanții au ales în mod deliberat să folosească aripi drepte pentru a ușura producția și a reduce costurile. P51 Mustang a fost conceput în acest fel.
Dar am aflat că transformarea aripii în eliptică nu este singura modalitate de a avea distribuție eliptică a ridicării. Pentru a obține o distribuție eliptică a ridicării, puteți:
- Faceți aripa mai eliptică
- Adăugați un spălător pentru a regla distribuția ridicării de-a lungul aripii. Faceți orice combinație dintre cele de mai sus (de exemplu, spălare + vârfuri rotunjite)
Deci, multe avioane folosesc în continuare aripi eliptice. Mai ales atunci când consumul de combustibil este unul dintre principalele obiective de proiectare. Doar că nu „t arată eliptic.
*
notă: există dovezi că acest lucru poate să nu fie corect. Este adevărat că, dacă vă fixați anvergura aripilor, matematica va produce o distribuție eliptică, dar dacă vă reparați greutatea ( adică ridicare la croazieră) cea mai eficientă distribuție se dovedește a fi altceva (ceva în formă de clopot) , dar ai nevoie să-ți extinzi anvergura aripilor
Comentarii
- Acest lucru este prea imprecis pentru a fi util. Despre ce matematică vorbești? Aveți vreo citare (din surse de încredere) pentru a susține afirmațiile dvs.?
- @Lysistrata MATEMATICA standard la calcularea distribuției ascensiunii: teoria liniei de ridicare Prandtl ‘ (google ” teoria liniei de ridicare „)
- Mulțumesc. Teoria liniei de ridicare este deosebit de inexactă în apropierea vârfurilor aripilor. Este o alegere foarte slabă pentru aripile cu raporturi de aspect la fel de mici ca cele ale Spitfire.
Răspuns
Principalul dezavantaj al aripii eliptice a Spitfire a fost cantitatea de muncă necesară pentru a-l construi.În general, Spitfire a necesitat de aproximativ cinci ori mai multe ore de muncă pentru a construi decât cel mai apropiat echivalent german, Messerschmitt Bf 109.
Comentarii
- Că ‘ s foarte interesant – aveți o sursă pentru 5 ore de lucru?
- Corelli Barnett, în Audit of War, compară cu tristețe cele 13.000 de ore-ore necesare pentru a face un avion Spitfire Mk V cu cele 4.000 pentru un Me 109G. (Spitfire a durat, de asemenea, de două ori și jumătate mai mult ca un Hurricane, deși Barnett nu menționează acest lucru.)
- 13.000 ore de lucru pentru Spitfire, comparativ cu 4000 pentru Bf 109 ar fi de 3,25 ori mai multe ore de om, dar cifrele reale ar fi variat în perioada de câțiva ani în care ambele aeronave au fost în producție.
- O sursă de internet citează cifre de 15.200 de ore de lucru pentru Spitfire, 10.000 pentru Hurricane și 6000 pentru Bf 109 la începutul anului 1940, de asemenea, o cifră variabilă între 2000 și 10000 ore-om pentru diferitele modele de Bf 109.
Lasă un răspuns