Изобретение может найти применение в самолетостроении, например, при конструировании планеров и самолетов.
Целью изобретения является исключение потерь на интерференцию между крыльями и повышение продольной устойчивости летательного аппарата путем ступенчатого расположения полукрыльев (консолей).
Известен одноместный планер тандем БА-1 конструкции А.А.Борина, О.К.Антонова, построенный в 1935 году (См. А.П.Красильщиков «Планеры СССР», Москва, Машиностроение, 1991 г.).
Признаки планера тандем БА-1:
a) биплан с тандемным расположением крыльев;
b) центр масс раположен в плоскости симметрии фюзеляжа, между двумя вертикальными прямыми на ней, на которые проецируются центры давления четырех, раздвинутых по длине фюзеляжа парами, консолей (совпадает с признаком изобретения, кроме количества консолей);
c) вертикальное оперение на концах заднего крыла.
Планер тандем БА-1 - это биплан в варианте, мало чувствительном к смещению центра масс.
Исключению потерь на интерференцию между крыльями планера тандем БА-1 препятствуют следующие обстоятельства. Установка заднего крыла планера БА-1 выше его переднего крыла ослабляет воздействие крыльев друг на друга, но не исключает его. Взаимодействие крыльев увеличивает общее сопротивление по сравнению с суммой сопротивлений аналогичных изолированных крыльев.
Потери на интерференцию между крыльями планера БА-1 остаются из-за тандемной схемы.
Известен самолет, изобретенный в России Бумаковым В.Д. (21) 97118157/28; (22) 30.10.97; (51) 6 В 64 С 39/08; (72) Бумаков В.Д.; (71) Бумаков В.Д.; (74) Грунина А.Е.; (98) 12.11.65; Москва, а/я 15, ООО «Юстис» (54) Самолет. Официальный бюллетень Российского агентства по патентам и товарным знакам. Изобретения (заявки и патенты) 1999 г. ФИПС Москва 20 (1 ч.).
Признаки самолета Бумакова В.Д.:
a) биплан с тандемным расположением крыльев;
b) центр масс расположен в плоскости симметрии фюзеляжа, между двумя вертикальными прямыми на ней, на которые проецируются центры давления четырех, раздвинутых по длине фюзеляжа парами, консолей (совпадает с признаком изобретения, кроме количества консолей);
c) вертикальное оперение на концах заднего крыла.
Самолет Бумакова В.Д. - это биплан в варианте, мало чувствительном к смещению центра масс. Но потери на интерференцию между крыльями этого самолета остаются из-за тандемной схемы.
Известен летательный аппарат с соединенными крыльями, изобретенный в Великобритании. Прототип изобретения. (51) МКИ 4 В 64 С 39/08; (11) Заявка N 2208112; (52) НКИ B 7 W; Публикация 890301 N 9; (53) УДК 629735; (54) Летательный аппарат с соединенными крыльями. Изобретения стран мира. Реферативная информация. Всесоюзный НИИ патентной информации. Выпуск 48 МКИ В 64 N 12, Москва, 1989 г. Воздухоплавание; авиация; космонавтика.
Признаки летательного аппарата с соединенными крыльями:
а) биплан с соединенными крыльями;
b) центр масс расположен в плоскости симметрии фюзеляжа, между двумя вертикальными прямыми на ней, на которые проецируются центры давления четырех полукрыльев (совпадает с признаком изобретения, кроме количества полукрыльев);
c) вертикальное оперение в хвостовой части фюзеляжа (совпадает с признаком изобретения).
Летательный аппарат с соединенными крыльями - это биплан в варианте, мало чувствительном к смещению центра масс. Но потери на интерференцию между крыльями этого самолета остаются из-за двукрылой схемы.
Известно, что бипланы как по подъемной силе, так и по скорости уступают монопланам с той же площадью крыла. Это объясняется взаимовлиянием крыльев биплана и дополнительным сопротивлением, создаваемым стойками и растяжками.
Поэтому заявлен моноплан в модификации, мало чувствительной к смещению центра масс и без взаимовлияния несущих и стабилизирующих плоскостей. Это летательный аппарат с вертикальным оперением в хвостовой части фюзеляжа и ступенчатым крылом. Его центр масс расположен в плоскости симметрии фюзеляжа, между двумя вертикальными прямыми на ней, на которые проецируются центры давления двух, раздвинутых по длине фюзеляжа, консолей.
Низкая чувствительность к смещению центра масс повышает продольную устойчивость летательного аппарата.
Также исключаются потери на интерферению между консолями, расположенными по разные стороны фюзеляжа.
При этом решались следующие противоречия.
1. В результате удаления консолей друг от друга (в пределах длины фюзеляжа) моменты вращения вокруг центра масс увеличиваются. Это ведет к ухудшению управляемости и увеличению массы прочного фюзеляжа, несущего скручивающую нагрузку.
2. Ступенчатое расположение прямых трапецеидальных консолей при наличии угла поперечного V и скорости вертикального снижения вызывает самовращение летательного аппарата вокруг центра масс в горизонтальной плоскости.
3. Вынос передней консоли в носовую оконечность ограничивает поле зрения пилота.
По поводу решения первого противоречия. Оценка расстояний от центра масс до каждого центра давления консолей для двух вариантов компоновки (летательный аппарат со ступенчатым крылом и классический планер моноплан) показывает их малое отличие. Это отличие в пределах 10% при размахе крыла 15 метров и расстоянии 3 метра между проекциями на плоскости симметрии фюзеляжа центров давления ступенчатого крыла.
Значит и моменты вращения вокруг центра масс летательного аппарата со ступенчатым крылом для этого случая будут мало отличатся по величине от моментов вращения вокруг центра масс классического моноплана.
Поэтому размеры и форма аэродинамических органов управления для летательного аппарата со ступенчатым крылом могут быть рассчитаны по методам, известным для классического моноплана.
По поводу решения второго противоречия. Исключение самовращения в горизонтальной плоскости летательного аппарата со ступенчатым крылом может быть обеспечено двояко. В одном варианте передняя консоль может быть прямой стреловидности с отрицательной круткой, а задняя консоль может быть обратной стреловидности с положительной круткой. В другом варианте (консоли без стреловидности) профилируют нижнюю поверхность фюзеляжа от проекции центра масс до хвостовой оконечности так, чтобы в полете возникал аэродинамический момент противовращения.
Суммарный аэродинамический момент вращения вокруг центра масс в горизонтальной плоскости в обоих вариантах должен быть равен нулю.
По поводу решения третьего противоречия. Вынос левой консоли в переднюю оконечность летательного аппарата ограничивает поле зрения пилота. Поле зрения пилота в этом случае может быть расширено с помощью технических средств. В кабину пилота устанавливают экран поля зрения видеокамеры, вынесенной и установленной перед/под передней консолью.
Технический результат
Летательный аппарат со ступенчатым крылом - это новая схема компоновки планера (самолета) с повышенной продольной устойчивостью и без интерференционных помех.
На фиг.1 Летательный аппарат с правоступенчатым крылом, вид спереди.
На фиг.2 То же, вид сверху.
На фиг.3 То же, вид слева.
Вид спереди летательного аппарата с левоступенчатым крылом - это зеркально отображенная фиг.1.
Вид сверху летательного аппарата с левоступенчатым крылом - это зеркально отображенная фиг.2.
Вид справа летательного аппарата с левоступенчатым крылом - это зеркально отображенная фиг.3.
Фюзеляж 1 с кабиной пилота 2 и вертикальным оперением 3. Передняя, низкорасположенная в носовой части фюзеляжа, консоль 4.
Задняя, высокорасположенная в средней части фюзеляжа, консоль 5.
Кабина пилота 2 закрыта обтекаемым прозрачным съемным колпаком 6. На вертикальном оперении 3 установлен руль направления 7. Нижняя поверхность фюзеляжа имеет профилированную поверхность 8 от проекции центра масс летательного аппарата до хвостовой оконечности. Консоли 4 и 5 имеют органы управления 9 и 10. При полете нагрузка равномерно распределяется на переднюю консоль 4 и заднюю консоль 5.
Встречный поток воздуха, обтекая консоли 4, 5 и вертикальное оперение 3, создает силы, стабилизирующие продольную и путевую устойчивость летательного аппарата.
Управление полетом осуществляется посредством органов управления 7, 9, 10.
В полете летательный аппарат со ступенчатым крылом разовьет большую подъемную силу и большую скорость, чем летательный аппарат с тандемным расположением крыльев и равной удельной нагрузкой.
Летательный аппарат со ступенчатым крылом может быть использован для обучения методом вывоза и для планерного (самолетного) спорта. Все время существования летательных аппаратов конструкторы совершенствуют их с использованием передовых для своего времени материалов и технологий. Так, рекордный планер СССР ЛАК-15 был изготовлен с использованием композитных материалов (см. А.П.Красильщиков. «Планеры СССР». Москва. Машиностроение, 1991 г.).
В конструкции летательного аппарата со ступенчатым крылом особого внимания потребуют пилотская кабина и часть фюзеляжа между консолями, постоянно несущая скручивающую нагрузку.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
АВИАЦИОННО-РАКЕТНАЯ УДАРНАЯ СИСТЕМА | 2019 |
|
RU2721803C1 |
АВИАЦИОННЫЙ УДАРНЫЙ РАКЕТНЫЙ КОМПЛЕКС | 2019 |
|
RU2722520C1 |
АВИАТРАНСФОРМЕР, ПРЕОБРАЗУЕМЫЙ В АВТОМОБИЛЬ | 2016 |
|
RU2650257C1 |
СВЕРХЗВУКОВОЙ МАЛОШУМНЫЙ САМОЛЕТ С ТАНДЕМНЫМИ КРЫЛЬЯМИ | 2015 |
|
RU2605585C1 |
БЕСПИЛОТНЫЙ САМОЛЕТ-ВЕРТОЛЕТ-РАКЕТОНОСЕЦ | 2019 |
|
RU2708782C1 |
МНОГОВИНТОВОЙ БЕСПИЛОТНЫЙ ВИНТОКРЫЛ | 2016 |
|
RU2611480C1 |
МНОГОВИНТОВОЙ СКОРОСТНОЙ ВЕРТОЛЕТ-САМОЛЕТ | 2017 |
|
RU2658736C1 |
БЕСПИЛОТНЫЙ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ВЕРТОЛЕТ-САМОЛЕТ | 2017 |
|
RU2653953C1 |
БЕСПИЛОТНЫЙ ТРАНСЗВУКОВОЙ САМОЛЕТ-ВЕРТОЛЕТ | 2018 |
|
RU2711451C1 |
БЕСПИЛОТНЫЙ УДАРНЫЙ САМОЛЕТ-ВЕРТОЛЕТ | 2019 |
|
RU2733678C1 |
Изобретение применяется в самолетостроении, например, при конструировании планеров и самолетов. Летательный аппарат содержит фюзеляж 1, консоли 4, 5 с органами управления 9, 10, вертикальное оперение 3 в хвостовой части фюзеляжа. Центр масс расположен в плоскости симметрии фюзеляжа, между двумя вертикальными прямыми на ней, на которые проецируются центры давления двух раздвинутых по длине фюзеляжа консолей. Летательный аппарат со ступенчатым крылом - это моноплан в модификации, мало чувствительной к смещению центра масс и без взаимовлияния несущих и стабилизирующих плоскостей. Исключение самовращения в горизонтальной плоскости достигается профилированием нижней поверхности фюзеляжа так, чтобы суммарный аэродинамический момент вращения вокруг центра масс в горизонтальной плоскости был нулевым. Самовращение исключено также при использовании консолей противоположной стреловидности с круткой. Новая схема компоновки планера (самолета) повышает продольную устойчивость и уменьшает интерференционные помехи. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
КОМПАКТНЫЙ БЛОК-ФИЛЬТР ДЛЯ РЕЗЕРВУАРА БАССЕЙНА | 1999 |
|
RU2208112C2 |
Бесхвостый самолет типа биплан | 1947 |
|
SU83032A1 |
RU 94041849 A1, 20.09.1996 | |||
US 4541593 A, 17.09.1985. |
Авторы
Даты
2006-11-27—Публикация
2005-05-03—Подача