БАЛАНСИРНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 1997 года по МПК B64C31/02 

Изобретение относится к авиастроению, в частности к дельтапланам.

Известен балансирный планер, содержащий каркас с закрепленными на нем мягким профилированным крылом, мачту, рулевую трапецию, тросы, а также стабилизатор и вертикальное оперение, причем каркас его образован килевой и поперечной с противовесами на концах несущими балками, причем поперечная балка с противовесами образует трапециевидное крыло, перед которым в одной с ним плоскости расположен стабилизатор с передней и задней кромками, образованными тросами, а профиль крыла и стабилизатора выполнен объемным на концах и полуобъемными в средних сечениях с переменным радиусом носика вдоль размаха крыла [1]
Известный планер имеет невысокие аэродинамические характеристики по причине расположения крыла в зоне спутной струи стабилизатора и несовершенства аэродинамических форм. Кроме того, невозможно обеспечить достаточную безопасность при посадке летательного аппарата в связи с отсутствием возможности его парашютирования при нулевых скоростях.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является летательный аппарат, содержащий крыло замкнутого объемного профиля, мачту и рулевую трапецию, соединенные тросовыми растяжками [1]
В крыле этого аппарата концевые участки носовой части имеют отрицательное поперечное V, связаны с концевыми участками хвостовой части, имеющей положительное поперечное V, а задние кромки концевых участков носовой части удерживаются подкосами над передними кромками концевых участков хвостовой части. Геометрия носовой и хвостовой частей крыла может быть изменена путем перемещения точек их соединения с лонжероном вдоль лонжерона.

Недостатком известного устройства являются низкие аэродинамические характеристики, а именно аэродинамическое качество по причине того, что полукрылья носовой и хвостовой частей объемного крыла выполнены плоскими с постоянной величиной поперечного V вдоль размаха, в связи с чем стыковка носовой и хвостовой частей крыла выполнена резкой в виде острого угла. Резкое скачкообразное изменение угла V от положительного к отрицательному приводит к нарушению ламинарности потока при обтекании в области концевых участков крыла, что ухудшает аэродинамическое качество всего устройства и создает дополнительное индуктивное сопротивление.

Задачей изобретения является улучшение аэродинамических характеристик, а именно повышение аэродинамического качества, продольной и поперечной устойчивости и управляемости за счет расположения стабилизирующих поверхностей вне спутной струи несущей поверхности и оптимизации аэродинамических форм.

Для решения поставленной задачи в летательном аппарате, содержащем тканевую обшивку, закрепленную на каркасе, образованном двумя замкнутыми кольцевыми, имеющими форму эллипсов в плане трубами, каждая из которых расположена в своей плоскости, и килевой трубой, соединенной в носовом узле крепления с первой кольцевой трубой и тросовыми растяжками, мачту, рулевую трапецию, соединенные в центральном узле крепления с килевой трубой и второй кольцевой трубой, при этом свободный конец мачты и углы рулевой трапеции соединены с первой и второй кольцевыми трубами тросовыми растяжками, а тканевая обшивка расположена между первой и второй кольцевыми трубами, дополнительно вторая кольцевая труба располагается позади первой, а плоскости, в которых расположены первая и вторая кольцевые трубы, расположены под углами к килевой трубе при виде сбоку.

На фиг. 1 изображен летательный аппарат, вид спереди; на фиг.2 вид сверху; на фиг.3 то же, вид сбоку; на фиг.4 летательный аппарат с расположением стабилизирующей поверхности ниже несущей, вид сбоку; на фиг.5 - летательный аппарат бипланного типа, вид сбоку.

Летательный аппарат / фиг.1-3/ содержит первую 1 и вторую 2 кольцевые трубы, замкнутые и имеющие форму эллипсов в плане, килевую трубу 3. Между трубами 1 и 2 на всем их протяжении расположена тканевая обшивка 4, образующая стабилизирующую поверхность 5 между задними кромками 6 и 7 кольцевых труб 1 и 2, и несущую поверхность 8 между передними кромками 9 и 10 кольцевых труб 1 и 2 при этом концы 11 несущей 8 и стабилизирующей 5 поверхностей плавно сопрягаются по эллипсу и представляют собой одно целое. Также имеется мачта 12 и рулевая трапеция 13, причем один конец мачты 12 соединен с рулевой трапецией 13, второй кольцевой трубой 2 и вторым концом килевой трубы 3 в центральном узле крепления 14, а первый конец килевой трубы 3 соединен с первой кольцевой трубой 1 в носовом узле крепления 15, в хвостовом узле крепления 16 может быть расположена вторая часть 17 килевой трубы 3, соединяющая задние кромки 6 и 7 кольцевых труб 1 и 2, свободный конец мачты 12 и углы рулевой трапеции 13 соединяются соответственно верхней системой 18 и нижней системой 19 растяжек с носовым 15 и хвостовым 16 узлами крепления, а также с первой 1 и второй 2 кольцевыми трубами с необходимым шагом по их периметру. При этом несущая поверхность 8 имеет необходимый угол атаки, а стабилизирующая поверхность 5 - соответствующий угол установки; между задними 6 и 7 кромками кольцевых труб 1 и 2 расположены нервюры 20 стабилизирующей поверхности 5, а между передними кромками 9 и 10 кольцевых труб 1 и 2 расположены нервюры 21 несущей поверхности 8 для придания тканевой обшивки 4 аэродинамического профиля.

Свои функции летательный аппарат выполняет следующим образом.

За счет размещения первой 1 и второй 2 кольцевых труб каркаса ЛА друг за другом, а именно второй 2 позади первой 1 трубы / фиг. 1 3/ и наклонного/ под углом α b на фиг.3, 4 /расположения плоскостей, в которых располагается трубы 1 и 2 по отношению к килевой трубе 3, стабилизирующая поверхность 5, образованная тканевой обшивкой 4 и задними кромками 6 и 7 первой 1 и второй 2 кольцевых труб, выносится за пределы спутной струи от несущей поверхности 8, образованной передними кромками 9 и 10 первой 1 и второй 2 кольцевыми трубами и тканевой обшивкой 4. Исключая таким образом расположение стабилизирующей поверхности 5 в турбулентной зоне спутной струи, располагающейся непосредственно за несущей поверхностью 8, производится значительное повышение эффективности стабилизирующей поверхности 5, повышение аэродинамического качества и продольной устойчивости аппарата в целом.

Кроме того, наклонная установка первой 1 и второй 2 кольцевых труб по отношению к килевой трубе 3 и расположение трубы 2 позади трубы 1 позволяют получить переменный вдоль размаха угол V -образности несущей поверхности 8, плавно увеличивающийся к ее концам, благодаря тому, что аппарат при виде спереди /фиг.1/ приобретает эллиптическую форму. Концы 11 несущей поверхности 8, плавно сопрягаясь со стабилизирующей поверхностью 5, выполняют роль кольцевых шайб, что в значительной степени повышает поперечную устойчивость аппарата. Стабилизирующая поверхностность 5 также имеет переменный угол V- образности, противоположный по знаку поверхности 8. Плавные сопряжения всех аэродинамических поверхностей, предложенное их взаимное расположение и их предложенная форма при виде на аппарат спереди и виде сверху, приближающаяся к эллипсу позволяют значительно уменьшить концевые перетекания, граничные эффекты при обтекании поверхностей, индуктивное сопротивление и повысить аэродинамическое качество аппарата в целом и его устойчивость.

Изменение углов a и b наклона плоскостей кольцевых труб 1 и 2 соответственно по отношению к килевой трубе 3 дает возможность модифицировать конструкцию аппарата. Так, например, при отрицательных углах a и b можно получить схему аппарата с высоким расположением несущей поверхности 8 и низким расположением стабилизирующей поверхности 5 /фиг.4/. В случае, когда α≈β≈90^° получается аппарат бипланного типа /фиг.5/, когда обе поверхности 5 и 9 являются несущими и стабилизирующими одновременно каждая. Это позволяет удовлетворять разнообразные потребности в летных качествах необходимого в конкретном случае аппарата.

Изобретение относится к авиации, в частности к дельтапланам. Сущность: аппарат содержит крыло замкнутого объемного профиля, образованное тканевой обшивкой, закрепленной на каркасе, образованном двумя замкнутыми кольцевыми трубами 1 и 2, имеющими форму эллипсов в плане, и килевую трубу 3, соединенную в носовом узле крепления с кольцевой трубой 1 и в центральном узле крепления с кольцевой трубой 3 под разными углами к килевой трубке 3 при виде сбоку. Изобретение направлено на повышение аэродинамического качества, продольной и поперечной устойчивости, а также управляемости за счет расположения стабилизирующих поверхностей вне спутной струи несущей поверхности. 5 ил.

Балансирный летательный аппарат, содержащий крыло замкнутого объемного профиля, мачту и рулевую трапецию, соединенные тросовыми растяжками, отличающийся тем, что крыло образовано тканевой обшивкой, закрепленной на каркасе, образованном двумя замкнутыми кольцевыми трубами, имеющими форму эллипсов в плане, и килевой трубой, соединенной в носовом узле крепления с первой кольцевой трубой и в центральном узле крепления с второй кольцевой трубой под разными углами к килевой трубе при виде сбоку.