Co to jest ładowanie skrzydła?

Obciążenie skrzydła to zmienna aerodynamiczna stosowana do samolotu, będąca iloczynem masy załadowanego samolotu podzielonej przez powierzchnię jego skrzydła. Charakterystyki obciążenia skrzydła każdego samolotu to cechy konstrukcyjne, które dyktują ogólne osiągi w kilku obszarach, w tym udźwig, prędkość lądowania i startu oraz zwrotność. Ogólnie rzecz biorąc, w wolniejszych projektach komercyjnych, im większe skrzydła samolotu w stosunku do jego masy, tym lepsze będzie jego ogólne działanie. Jednak w projektach o dużej prędkości jest odwrotnie, z mniejszymi skrzydłami i wyższymi obciążeniami skrzydeł, które zapewniają doskonałe osiągi. Pewna elastyczność jest jednak konieczna w projektach o dużej prędkości, ponieważ działają one również przy niższych prędkościach i wymagają wielozadaniowych konstrukcji skrzydeł, takich jak zmienne skosy i mieszane typy kadłubów.

Jednym z najbardziej krytycznych obszarów projektowania aerodynamicznego jest współczynnik obciążenia skrzydła dowolnego samolotu. Ta zmienna jest kamieniem węgielnym, na którym opiera się charakter każdego projektu samolotu. Obciążenie skrzydła jest funkcją ciężaru załadowanego i całkowitej powierzchni skrzydła i jest wyrażone w funtach na stopę kwadratową (lbs/ft2) lub kilogramach na metr kwadratowy (kg/m2). Aby obliczyć wartości obciążenia skrzydeł, całkowity ciężar samolotu z ładunkiem jest dzielony przez całkowitą powierzchnię jego skrzydeł. Im większe skrzydła w stosunku do całkowitej masy samolotu, tym niższy współczynnik obciążenia skrzydeł i na odwrót.

Ta zależność ma fundamentalny wpływ na sposób, w jaki inżynierowie lotniczy spełniają swoje wymagania projektowe. Na przykład samoloty o niskich wartościach obciążenia skrzydeł, czyli takie, które mają duże powierzchnie skrzydeł w stosunku do ich maksymalnej masy, wykazują lepsze osiągi przy niższych prędkościach. Generalnie mają one wyższą zdolność nośną przy niższych prędkościach startu i lądowania oraz lepsze osiągi podczas wznoszenia i przelotu. Są również bardziej zwrotne w całym zakresie prędkości, szczególnie przy niższych prędkościach. Samoloty szybkobieżne, takie jak myśliwce, będą jednak generalnie miały mniejsze profile skrzydeł i większe obciążenia skrzydeł, co daje im lepsze osiągi przy dużych prędkościach.

Myśliwce o dużej prędkości muszą również startować i lądować, a często są wzywane do działania przy niższych prędkościach, gdzie stabilność i zwrotność mają kluczowe znaczenie. Ten szeroki zakres wymagań dotyczących obciążenia skrzydeł doprowadził do kilku bocznych zmian w projektowaniu myśliwców, które obejmowały mieszaną konfigurację kadłuba/skrzydła F-16 i MiG 29 oraz zmienne skośne skrzydła w F-14. Pozwala to na obniżenie wartości obciążenia skrzydła i związaną z tym poprawę osiągów przy niskich prędkościach przy zachowaniu małego profilu skrzydła niezbędnego do lotu naddźwiękowego. Zastosowanie urządzeń krawędzi natarcia i spływu, takich jak listwy i klapy Fowlera, umożliwia również regulację ogólnej powierzchni i profilu skrzydła, aby zapewnić stabilność i wydajność podczas faz lotu z niską prędkością. Jest to zasadnicza cecha konstrukcji skrzydeł w samolotach o szerokich obwiedniach prędkości operacyjnej, takich jak duże komercyjne odrzutowce.