Klapka

Klapka  - profilovaná vychylovací plocha, symetricky umístěná na odtokové hraně křídla, prvek mechanizace křídla . Vztlakové klapky ve staženém stavu jsou pokračováním povrchu křídla, zatímco ve vysunutém stavu se od něj mohou vzdalovat s tvorbou trhlin. Používají se pro zlepšení nosnosti křídla při vzletu, stoupání, klesání a přistání a také při létání nízkou rychlostí. Existuje mnoho typů provedení klapek.

Jak klapky fungují

Princip činnosti klapek spočívá v tom, že při jejich vysunutí se zvětší zakřivení (Cy) profilu a (u výsuvných klapek [1] , kterým se také říká Fowlerovy klapky [2] ) se zvětší plocha křídlem (S) se tedy zvyšuje i nosnost křídla . Zvýšená nosnost křídla umožňuje letadlu létat bez pádu při nižších rychlostech. Vysunutí vztlakových klapek je tedy efektivní způsob, jak snížit vzletovou a přistávací rychlost. Druhým důsledkem vysunutí vztlakových klapek je zvýšení aerodynamického odporu . Pokud při přistání přispívá zvýšený odpor k brzdění letadla, pak při vzletu ubírá dodatečný odpor část tahu motoru . Při vzletu se proto klapky uvolňují zpravidla pod menším úhlem než při přistání. Třetím důsledkem uvolnění vztlakových klapek je podélné vyvažování letadla v důsledku vzniku dodatečného podélného momentu. To komplikuje ovládání letounu (u mnoha moderních letounů je střemhlavý moment při vypouštění klapek kompenzován přestavením stabilizátoru do určitého záporného úhlu, případně vychýlením všepohyblivého stabilizátoru). Chlopně, které při uvolňování tvoří profilované štěrbiny, se nazývají štěrbinové chlopně. Klapky se mohou skládat z několika částí, které tvoří několik štěrbin (obvykle od jedné do tří).

Například na Tu-154M se používají dvouštěrbinové klapky a na Tu-154B  - třídrážkové. Přítomnost mezery umožňuje toku proudit z oblasti vysokého tlaku (spodní plocha křídla) do oblasti nízkého tlaku (horní plocha křídla). Štěrbiny jsou profilovány tak, aby z nich vytékající paprsek směřoval tangenciálně k horní ploše a štěrbina by se měla postupně zužovat, aby se zvýšila rychlost proudění. Po průchodu štěrbinou vysokoenergetický paprsek interaguje s „ochablou“ mezní vrstvou a zabraňuje tvorbě vírů a separaci proudění. Tato událost umožňuje "zatlačit" pád na horní ploše křídla do vyšších úhlů náběhu a vyšších hodnot vztlaku.

Uvolnění a zatažení vztlakových klapek lze provést automaticky nebo povelem z kokpitu pomocí hydraulických, pneumatických a elektrických pohonů. První letouny s mechanizovanou odtokovou hranou křídla byly postaveny ve 20. letech 20. století. V SSSR byly vztlakové klapky poprvé instalovány na letounech R-5 , R-6 . Rozšířenější použití klapek začalo ve 30. letech 20. století, kdy se rozšířilo konzolové jednoplošné schéma .

U moderních letadel je pohon klapek často jedním elektromotorem nebo hydromotorem, obvykle dvoukanálovým (zdvojeným), který přes hřídele přenáší krouticí moment na šroubový mechanismus pro pohyb klapky a samotné klapky se pohybují po podélných vedeních (kolejnicích ). V převodovce klapek je instalováno několik senzorů, které monitorují úhlovou polohu pravé a levé klapky a také jejich nesoulad mezi sebou, při překročení prahové hodnoty automatika zablokuje jejich další pohyb a v některých případech násilně synchronizuje („vydrží“). Snímače koncové polohy zabraňují tomu, aby klapky dosáhly mechanických dorazů během zasouvání a vysouvání, což snižuje mechanické zatížení převodovky. Kromě toho lze použít třecí spojky, které fungují při překročení předem stanovené síly (například při zablokování převodovky). Dodatečně lze mezi klapky instalovat synchronizační hřídel. Rukojeť ovládání vztlakových klapek v pilotní kabině obvykle umožňuje vysunutí vztlakových klapek do libovolného úhlu (určeného konstrukcí), ale často jsou v mechanismu kliky provedeny mechanické zarážky pro hlavní provozní polohy vztlakových klapek (obvykle pro zataženou letovou polohu, střední vzlet a úplné přistání).

Typy klapek

Podle konstrukce a manipulace se klapky dělí na:

• Jednoduchá (otočná) klapka . Nejjednodušší typ klapek. Zvyšuje zdvih zvýšením zakřivení profilu. To je jednoduše odtoková hrana křídla vychýlená směrem dolů. Tím se zvyšuje tlak na spodní plochu křídla. Oblast nízkého tlaku nad křídlem je však snížena, takže jednoduché klapky jsou méně účinné než klapky štítové.
• Štítová klapka . Může být jednoduchý a zatahovací. Jednoduché klapky - ovladatelná plocha, která v zatažené poloze těsně přiléhá k zadní spodní ploše křídla. S vychýlením takového štítu mezi ním a horní plochou křídla se vytvoří zóna nějaké vzácnosti. Horní mezní vrstva je tedy jaksi nasátá do této zóny. Tím se zpřísní jeho oddělení při vysokých úhlech. To zvyšuje rychlost proudění přes křídlo. Při vychýlení klapky se navíc zvětší zakřivení profilu. Zespodu dochází k dodatečnému zpomalení průtoku a zvýšení tlaku. Celková zvedací síla se zvyšuje. To umožňuje letadlu létat nízkou rychlostí. Výsuvný štít se nejen naklání dolů, ale také se prodlužuje dozadu. Účinnost takového štítu je vyšší, protože se zvětšuje zóna zvýšeného tlaku pod křídlem a zlepšují se podmínky pro nasávání mezní vrstvy shora. Při použití klapek může vztlaková síla v režimu přistání vzrůst až o 60 %. Štíty se používají hlavně u lehkých letadel.
• Drážkovaná klapka . Svůj název získal díky mezeře, kterou vytvořil po odchylce. Tato mezera umožňuje průchod proudu vzduchu do oblasti nízkého tlaku a je nasměrována tak, aby zabránila zastavení proudění a dodala mu dodatečnou energii. Mezera v takové klapce se zužuje a vzduch, který jí prochází, se zrychluje. Poté, interakcí s mezní vrstvou, ji zrychlí, zabrání jejímu oddělení a zvýší zvedací sílu. Na klapkách moderních letadel jsou od jednoho do tří takových slotů a celkový nárůst vztlaku při jejich použití dosahuje 90 %.
• Křidélka-klapka (jinak - vznášející se křidélko nebo klapka) . Pohyblivá plocha na odtokové hraně křídla, která za letu funguje jako křidélka a slouží k ovládání náklonu, tj. rozdílně se vychylují klapky křidélek v levé a pravé rovině. Během vzletu/přistání se klapky křidélek na obou rovinách křídla synchronně vychylují dolů, čímž se zvyšuje vztlak křídla. Konstrukčně se rozlišují vztlakové klapky křidélek, které v režimu klapek vypracovávají určitý pevný úhel, nebo klapky křidélek, které po synchronním vychýlení dále pracují diferenciálně pro ovládání náklonu. Obecně jsou klapky křidélek méně účinné než ty štěrbinové a jsou nuceny se používat kvůli technické nemožnosti instalace samostatných klapek (např. u lehkých letadel) nebo nedostatečnému prostoru na křídle (Su-27).
• Fowlerova klapka  je zatahovací klapka. Prodlužuje se dozadu a dolů, čímž se zvětšuje plocha a zakřivení křídla. Zpravidla je navržena tak, že při jejím vysunutí vznikne i mezera, nebo dvě, nebo i tři. V souladu s tím plní svou funkci nejúčinněji a může zvýšit zdvih až o 100%.
• Junkersova klapka . Jedná se o typ štěrbinových klapek, jejichž vnější část se používá jako křidélka pro ovládání náklonu a dvě vnitřní části fungují jako klapky. Byl použit při konstrukci mechanizace křídla německého útočného letounu Junkers Ju 87 .
• Gouja klapka . Slouží ke zlepšení přistávacích výkonů, zejména ke snížení přistávací rychlosti . U klapek Gouja se spolu s nárůstem konkávnosti zvětšuje plocha křídla . To umožňuje snížit vzdálenost vzletu a zvýšit vztlak . Tento typ vztlakových klapek byl úspěšně použit na letounech jako Short Sunderland a Short Stirling . Klapka byla vynalezena v roce 1936 anglickým inženýrem Sirem Arthurem Goudge z Short Brothers .
• Jungmanova klapka . Použito při konstrukci britského stíhacího letounu Firefly . V uvolněné poloze se výrazně zvětšila plocha křídla a vztlak. Měly být použity nejen při startu a přistání, ale také za letu.
• Klapka s odfukem mezní vrstvy . Klapka vybavená systémem řízení mezní vrstvy. Systém vyfukování mezní vrstvy z klapek je navržen pro zlepšení přistávacích charakteristik letadla. Podstatou řízení mezní vrstvy je zajištění kontinuálního obtékání křídla v dostatečně velkém rozsahu úhlů náběhu zvýšením energie mezní vrstvy. Mezní vrstva vzniká v důsledku viskózního tření proudu vzduchu na proudnicových plochách letadla a rychlost proudění v blízkosti kůže prudce klesá k nule. Dopad na mezní vrstvu je navržen tak, aby zeslabil nebo zabránil separaci proudění na proudnicovém povrchu, aby se zachovalo laminární proudění .
• Reaktivní klapka . Je to plochý proud vzduchu vytékající vysokou rychlostí přes odtokovou hranu pod úhlem ke spodní ploše křídla. Vlivem tryskové klapky se zvětšuje účinná plocha křídla, mění se charakter proudění profilu , vlivem hybnosti vytékající trysky vzniká vertikální složka síly, která odlehčuje křídlo. Použití tryskové klapky umožňuje získat velkou hodnotu součinitele vztlakové síly, to však vyžaduje podstatně větší impulzní součinitel vyfukovaného paprsku než pro ovládání mezní vrstvy. Účinnost proudové klapky výrazně klesá s klesajícím poměrem stran křídla. V blízkosti země neposkytuje trysková klapka vypočítané hodnoty přírůstku koeficientu vztlaku. To vysvětluje skutečnost, že trysková klapka se dosud nerozšířila a je ve fázi experimentálního a teoretického vývoje [3] .
• Flap Gurney . Klapka na konci křídla kolmá k jeho rovině.
• Klapka Coande . Klapka, která udržuje konstantní zakřivení horní plochy při jejím vychýlení a je vyfukována proudem stlačeného vzduchu nebo proudem proudového vzduchového motoru. Navrženo pro zvýšení vztlaku křídla v důsledku vychýlení proudnice vlivem A. Coandeho efektu (schopnost proudnice přilnout k pevnému povrchu, na který je foukáno) a efektu supercirkulace.

Galerie

• Airbus A310 plně vysunuté lamely a klapky

• Křídlo Boeing 737

• Jednoduchá (otočná) klapka

• Štítová klapka Avro Lancaster

• Klapka a zatížení na ni působící

Viz také

• Mechanizace křídel
• Slat

Poznámky

1. ↑ Slovník pojmů: VYSOUVACÍ KLAPKY . Získáno 1. června 2010. Archivováno z originálu 10. února 2012. (neurčitý)
2. ↑ Fowlerovy klapky (nepřístupný odkaz) . Získáno 1. června 2010. Archivováno z originálu 2. září 2009.  (neurčitý) 
3. ↑ Jet flap Archivováno 8. srpna 2014 na Wayback Machine //stroimsamolet.ru

Odkazy

• Mechanizace křídel letadel.
• Klapky
• Šéfredaktor G.P. Sviščev. Klapka // Letectví: Encyklopedie. - Velká ruská encyklopedie . - M. , 1994. (Ruština)

Slovníky a encyklopedie	Skvělý norský Britannica (online)
V bibliografických katalozích	J9U : 987007536038305171 LCCN : sh85049001 NKC : ph137020