Urządzenia zwiększające siłę nośną

samolotKonstrukcje samolotów opierają się na takich elementach, dzięki którym statek powietrzny wykazuje ekonomiczne i przede wszystkim efektywne działanie.
Jednym z najważniejszych aspektów w tej kwestii jej ulepszanie aerodynamicznych własności płatowców i co za tych idzie – mechanizacja skrzydła. Zmiana profilów skrzydła polega na zastosowaniu różnego rodzaju klap i slotów.

Do zmiany mechanizacji skrzydła zalicza się następujące urządzenia:

  • urządzenia, które zapobiegają odrywaniu się strug powietrza od powierzchni górnej płata
  • urządzenia, które zwiększają powierzchnię skrzydła
  • urządzenia, które odpowiednio wysklepiają profile

Siła nośna samolotu powstaje przede wszystkim na jego skrzydle. To właśnie z tego względu posiada ono odpowiednio ukierunkowany profil. Siła ta zależy zatem od profilu skrzydła, kąta natarcia, ciśnienia dynamicznego przepływu oraz powierzchni skrzydła.
Oprócz wytwarzania siły nośnej, skrzydło pełni także funkcję zapewniającą styczność poprzeczną samolotu.

Pierwszym zasadniczym aspektem w tym temacie są klapy. Wyróżnia się następujące rodzaje klap:

a) klapy zwykłe – to najprostsze klapy, które z płatem połączone są za pomocą zwykłych zawiasów. Dzięki nim współczynnik siły nośnej wzrasta, a siła nośna przesuwa się do tyłu, co wywołuje powstanie momentu nurkowego.

b) klapy krokodylowe – mają za zadanie odchylenie powierzchni dolnej w kierunku krawędzi spływu. Podczas lotu na małych katach natarcia, klapy krokodylowe wywołują wzrost oporu, a przy większych kątach natarcia mają one korzystny wpływ na współczynnik siły nośnej.
Wychylają się one jedynie na dolnej powierzchni skrzydła – co nie powoduje reakcji na ich górnej powierzchni.

c)klapy szczelinowe – skutecznie działają na wzrost siły nośnej. Uwidaczniająca się szczelina pomiędzy krawędziami spływu powoduje opóźnienie oderwania strugi.

d) klapy Fowlera – najbardziej efektywne klapy. Oprócz tego, że posiadają właściwości takie jak klapy szczelinowe, to jeszcze wysuwają się do tyłu, powodując tym samym zwiększenie powierzchni płata.
Przy wzroście współczynnika CL wytwarzają one coraz to mniejszy opór.

Klapy przednie służą do wzrostu wartości siły nośnej na płacie, w szczególności podczas lotu wykonywanego o stosunkowo małych prędkościach i dużych kątach natarcia.
Ich działanie opiera się na zasadzie zwiększania szkieletowej krzywizny profilu, co nie zakłóca cięciwy. Wysuwanie przednich klap niesie ze sobą zmianę kąta napływu strug powietrza na krawędź natarcia – czyli wzrost siły nośnej.

Klapy tylne są stosowane w zależności od potrzeb. Ich wysuwanie prowadzi do zmiany profilu płata.
Tak czy owak, mają korzystny wpływ na wzrost współczynnika siły nośnej i w większości przypadków zwiększają powierzchnię skrzydła. Jednakże są i niekorzystne zmiany, ponieważ stosowanie klap powoduje zwiększenie współczynnika oporu aerodynamicznego oraz zmniejsza krytyczny kąt natarcia.
Wypuszczenie klap wiąże się także z otaczającą samolot cyrkulacją powietrza, co przesuwa do tyłu środek parcia. W związku z pojawieniem się takiego zjawiska, pilot przy każdej zmianie konfiguracji musi niwelować niekorzystny moment pochylający.
Podczas startu zaleca się wysuwanie tych klap na takim poziomie, dzięki któremu można osiągnąć najlepszy stosunek siły nośnej do siły oporu, co pozwoli na uzyskanie siły nośnej która zrównoważy ciężar maszyny.
W przypadku lądowania, pełne wysuniecie klap pomaga w osiągnięciu maksymalnego wzrostu siły nośnej na wszystkich kątach natarcia.

Kolejnym elementem są sloty i slaty.
Sloty to stałe elementy mechanizacji skrzydła, jakie umieszczone są na krawędzi natarcia. Slaty z kolei to elementy ruchome. Oba rodzaje mają za zadanie zwiększanie siły nośnej oraz krytycznego kąta natarcia nawet o 15%. Nadają one także dodatkowej energii przyściennej warstwie.
Mimo wszystko, sloty nie przedstawiają jakiejkolwiek skuteczności w przypadku wykonywania lotów o dużej prędkości i stwarzają niepotrzebny opór. Dlatego też częściej stosuje się slaty, wysuwane przez pilota lub za pomocą automatycznego polecenia – połączone przy tym z tylnymi klapami.