Några problem i samband med SAAB-21

 Vingpennor Augusti 1945

Några problem i samband med

SAAB-21

I denna artikel av chefen för projekt- och beräkningsavdelningen vid SAAB, civilingenjör Frid Wänström, ges en kortfattad översikt av det projekt-och forskningsarbete, som utförts vid SAAB i samband med tillkomsten av det nya jaktflygplanet typ SAAB-21, 1 senare nummer av Vingpennor kom-mer vissa delar härav att mera ingående behandlas

I projektarbetet för en ny flygplantyp brukar innefattas förutom utkasten till flygplanets allmänna utformning och konstruktion även preliminära aerodynamiska-, hållfasthets- och viktsberäkningar samt vindtunnelundersökningar och tillverkning av en första attrapp, Jag skall dock icke här uppehålla mig vid detta arbetes organisation, 1 stället skall jag framlägga några av dess resultat genom att redogöra för motiven till den ovanliga utformningen av vårt senaste jaktflygplan typ SAAB-2l samt visa hur vissa väsentliga problem å detta flygplan funnit sin lösning.

Varför skjutande propeller? Av ett modernt jaktflygplan fordras i första hand hög hastighet och stigförmåga samt kraftig beväpning, Vidare eftersträvas god sikt, stabilitet och manöverförmåga samt förstklassiga start- och landningsegenskaper. I ett enmotorigt jaktflygplan av konventionellt utförande blir emellertid sikten, beväpningen och landningsegenskaperna ej de bästa tänkbara, Av tyngdpunktsskäl måste föraren placeras tämligen långt tillbaka, varigenom den långa motorhuven och vingen komma att i hög grad skymma sikten framåt och nedåt, Vid körning på marken är föraren fullständigt blind rakt framåt Beväpningen måste placeras så långt ut på vingarna, så att skotten gå väl fria från propellerfältet, Härigenom uppstå svårigheter med skottställningarna för olika avstånd, Vid eldavbrott å ett vapen uppstå så stora girmoment, att siktningen försvåras och träffsannolikheten blir ringa, Motorn hindrar även en installation av indragbart nosställ, och i ett flygplan med sporrhjul kan instabilitet på marken (= groundlooptendens) samt dålig sikt och risk för överslag och studs vid landningen ej undvikas, Det är motorns och propellerns placering i nosen av flygkroppen på det konventionella flygplanet, som är orsaken till ovan angivna mindre goda egenskaper, För att förbättra dessa är det nödvändigt att flytta motoranläggningen bakom föraren, Har man väl beslutat sig härför blir den naturliga lösningen att låta stjärtpartiet uppbäras av tvenne bommar, i vilka huvudställen dras in samt att i kroppsnosen bereda plats för en kraftig central beväpning och ett noshjul Samtliga förut påtalade svårigheter hos det konventionella jaktflygplanet äro därmed i hög grad förbättrade. Grunddragen i SAAB-21:s konstruktion äro även motiverade och fastställda. I fortsättningen skall jag redogöra för vissa större problem i samband med detta projekt och dessas lösning, En del kunna anses som typiska för projekt- och forskningsarbetet vid SAAB, medan andra äro mera speciella för just flygplan typ SAAB-21

Hastighetsprofil För att uppnå de höga hastigheter, som äro karakteristiska för moderna jaktflygplan, stod det tidigt klart för oss att speciella vingprofiler, s, k, hastighetsprofiler, äro nödvändiga, Dels gäller det att söka erhålla laminärströmning å en så stor del av vingytan som möjligt för att motståndet skall bli lågt, dels måste man uppskjuta uppkomsten av s, k, kompressionsstötar till så höga flyg- och dykhastigheter som möjligt. Luftens hastighet längs profilkonturen varierar och är störst å nospartiet, där Ljudhastigheten uppnås långt innan flyghastigheten nått detta värde, En kompressionsstöt inträffar, när den lokala lufthastigheten överskrider ljudets och medför bl. a, en enorm motståndsökning samt ändrade profilegenskaper. Detta kan ibland visa sig i form av svåra skakningar eller svårigheter att hålla flygplanet i en brant dykning eller ta det ur en dylik, Omfattande beräkningar och vindtunnelförsök visade att bl. a, en förskjutning av profilerna maximala tjocklek och välvning längre bakåt i förhållande till tidigare använda profiler gåvo förbättrade resultat i berörda avseende, En mindre tjocklek och nosradie inverkade även fördelaktigt men tenderar till sänkning av max, lyftkraft, vilket medför högre landningshastighet eller större vingyta, Den profil vi år 1942 beslöt oss för att använda på SAAB-2l visas i fig. 2, och som synes är den mycket lik den 1 år offentliggjorda profilen på det engelska flygplanet Hawker "Tempest", Dess lyftkraft är obetydligt lägre än en vanlig profils och dess motståndsvärden enligt vindtunnelprov vid KTH avsevärt bättre vid hastighetsflygning. Se fig. 3. Det var med en viss tvekan vi beslöt oss för denna profil, enär vi ej hade tid eller möjlighet att utföra prov i full skala eller i höghastighetstunnel, Det fanns ingen sådan i Sverige då, Flygprov å det färdiga flygplanet ha dock infriat våra förväntningar, som kanske framgår av det följande,

Vindtunnelförsök På hela flygplanet gjorde vi vindtunnelförsök i två etapper; först med en liten modell i skala 1: 10, som undersöktes i Tekniska Högskolans vindtunnel, och sedan med en större och full-ständigare i skala 1:4,5 för undersökning vid Flygtekniska Försöksanstalten (fig. 5). Båda modellerna utfördes med i kroppen inbyggda el-motorer, så att inverkan av löpande propeller kunde studeras, De modifikationer, som visade sig erforderliga å den lilla modellen, inbyggdes redan från början i den stora, Av de erfarenheter vi gjorde vid vindtunnelförsöken vill jag omnämna följande: Med den pilform å vingen, som är nödvändig på SAAB-21 av tyngdpunktsskäl, måste vingens spetskorda göras relativt stor för att vingen skall bli "tipstall"-säker. Stjärtbommarnas interferensmotstånd var förvånansvärt litet, ca 3-4 %, beroende på anfallsvinkeln, medan vanliga motorgondoler bruka ge upp till ca 15 % av totalmotståndet. Av olika undersökta kylararrangement var de i vingarna helt inbyggda kylarna markerat överlägsna alla andra anordningar ur motståndssynpunkt, Utformningen av kylluftsintaget i vingnosen så att god fyllning i kylarkanalen erhölls samtidigt som vingprofilens lyftkraft och tidigare omnämnda hastighetsegenskaper bibehölls, fordrade omfattande specialförsök. Den totala propellerverkningsgraden visade sig god speciellt vid stigning, delvis beroende på att det är så liten del av flygplanet, som utsättes för slipströmmen.. På ett konventionellt flygplan sveper den turbulenta propellerströmmen över hela kroppen och stjärtpartiet samt en stor del av vingen, Att försöka erhålla någon laminär strömning på dessa partier lönar sig därför knappast,