УСТРОЙСТВО ТАНДЕМНЫХ МАШУЩИХ КРЫЛЬЕВ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЦИКЛИЧЕСКОЙ КРУТКОЙ И УПРАВЛЕНИЕМ ПО КРЕНУ Российский патент 2009 года по МПК B64C33/00 B64C33/02 A63H27/18 

Изобретение относится к авиационной технике и технике авиамоделизма и летающих игрушек, конкретно - к машущекрылым летательным аппаратам (МЛА) - махолетам (орнитоптерам, энтомоптерам, анималоптерам, маховертолетам и т.п.), использующим в полете машущие крылья для создания подъемной силы и тяги [1], a также для управления по крену.

Известны многочисленные устройства машущих крыльев и приводов МЛА, конечной целью которых является осуществление технического машущего полета. Эти устройства весьма многообразны по принципам действия и конструктивному исполнению: от простого махания - с параллельными самим себе перемещениями профилей сечений крыла, до сложных - с овало- или восьмеркообразными "гребными" машущими движениями с принудительными или самоустанавливающимися изменениями угла установки крыла в целом (угол между центральной хордой крыла и базовой продольной осью Х МЛА) или местных углов установки/крутки податливого на кручение крыла (углы между местными хордами и базовой плоскостью крыла) в процессе махания.

Однако несмотря на непрекращающиеся попытки практической реализации конечной цели феномен природного машущего полета не имеет адекватного технического аналога. Полет человека на машущих крыльях не осуществлен.

Целью предлагаемого решения является реализация перспективы технического машущего полета.

Из анализа неудач машущего полета наиболее существенными недостатками известных устройств представляются две:

1) неоптимальное обтекание машущего крыла при его движении по криволинейной траектории вследствие несоответствия местных углов атаки сечении крыла α_i(z) {местный угол атаки α_i(z) - угол между проекцией местной мгновенной скорости потока на вертикальную плоскость симметрии МЛА и местной хордой крыла} местным углам установки сечений ϕ_i(z) {местный угол установки ϕ_i(z) - между продольной осью Х МЛА и местной хордой};

2) отсутствие управления машущим крылом по крену.

Предлагаемое решение направлено на преодоление этих недостатков.

Предлагаемое устройство (фиг.1) представляет собой податливые па кручение тандемные крылья 1 со встречным маховым движением, приводимые кривошипно-шатунно-коромысловыми механизмами привода 2, соединенными между собой в противофазе. например, цепной передачей 3. При вращении кривошипов в процессе работы трехшарнирные шатуны 4 сообщают связанным с ними парам коромысел-лонжеронов или силовым кромкам 5 как основное, собственно маховое движении, так и дополнительное автоматическое движение крутки крыла, закономерно связанное и отстающее от основного по фазе на угол π/2 (по M.K.Тихонравову [2]), обеспечивающее местным сечениям крыла по размаху оптимальные углы атаки в каждых точках криволинейной траектории движения крыла при махании.

Управление по крену, не зависящее от режима махания или планирования, достигается как прямолинейным или криволинейным сдвигом крыла вперед-назад вдоль оси махания на некоторое расстояние ±Δ (фиг.2, вид A₁), так и перемещением крыла на шарнирно-рычажных узлах 6 подвески (фиг.3, Вид А₂), что вызывает поворот связанного с крылом шатуна вокруг пальца кривошипа и соответственно перекос крыла вокруг наклоняющейся оси верхних шарниров трехшарнирного шатуна.

Встречное движение тандемных крыльев устраняет неуравновешенность аппарата в целом, что уменьшает дискомфорт пилота при машущем полете.

Дополнительные эффекты:

1. Крылья, заторможенные в крайних положениях, образуют Х-образную бипланную коробку, что может быть использовано на режимах планирования и парения;

2. Изменение направления вращения кривошипа на противоположное приводит к режиму реверса тяги, что может быть использовано для торможения при пробеге после посадки и маневрировании задним ходом на земле;

3. Будучи расторможенным в отсутствие крутящего момента двигателя, устройство при полете имеет тенденцию к достижению аэродинамического уравновешивания в мертвых точках, но будучи выведенным из них за счет инерции вращения механизма, меняет углы крутки крыльев и соотношение подъемных сил на обратные, что вызывает продолжение движения устройства в прежнем направлении, то есть переходит на режим самомахания, аналогичный самовращению (авторотированию) воздушных винтов.

ЛИТЕРАТУРА

1 АВИАЦИЯ. Энциклопедия. - Гл. ред. Г.П.Свищев. Ред.кол.: А.Ф.Белов, Р.Л.Беляков, П.Н.Белянин, А.Г.Братухин, Г.С.Бюшгенс и др. (24 чел.). - М.: Науч. изд-во "Большая российская энциклопедия", ЦАГИ им. проф. Н.Е.Жуковского, 1994, Статьи: "Махолет - с.330; "Орнитоптер" - с.394.

2 Тихонравов М.К. Полет птиц и машины с машущими крыльями. - М.: Оборонгиз, 1949. Применение теории квазистационарной аэродинамики к проблеме машущего полета в кн. проф., академика.

Изобретение относится к авиационной технике. Устройство машущих навстречу друг другу тандемно расположенных крыльев летательного аппарата с приводом содержит податливые на кручение крылья (1) и соединенные в противофазе кривошипно-шатунно-коромысловые механизмы (2), двуплечими рычагами-коромыслами которых являются лонжероны или силовые кромки крыльев. Трехшарнирные шатуны (4) механизмов сообщают лонжеронам или силовым кромкам (5) крыльев как основное, собственно маховое движение, так и движение автоматической крутки крыла в процессе махания с возможностью независимых от махания перемещений вперед-назад вдоль оси махания, что вызывает поворот связанных с ними трехшарнирных шатунов вокруг пальцев кривошипов и соответственно независимый от режима махания или планирования перекос крыльев вокруг наклоняющихся осей верхних шарниров шатунов, что обеспечивает управление по крену. Изобретение улучшает обтекание машущего крыла и обеспечивает управление машущим крылом по крену. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство машущих навстречу друг другу тандемно расположенных крыльев летательного аппарата с приводом, содержащее податливые на кручение крылья и соединенные в противофазе кривошипно-шатунно-коромысловые механизмы, двуплечими рычагами-коромыслами которых являются лонжероны или силовые кромки крыльев, которым трехшарнирные шатуны механизмов сообщают как основное, собственно маховое движение, так и движение автоматической крутки крыла в процессе махания, с возможностью независимых от махания перемещений вперед-назад вдоль оси махания, что вызывает поворот связанных с ними трехшарнирных шатунов вокруг пальцев кривошипов и, соответственно, независимый от режима махания или планирования перекос крыльев вокруг наклоняющихся осей верхних шарниров шатунов, что обеспечивает управление по крену.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управление по крену достигается перемещением крыла вперед-назад на шарнирно-рычажных узлах подвески.