КРЫЛО ВОЗДУШНОГО ИЛИ КОСМИЧЕСКОГО СУДНА, СОДЕРЖАЩЕЕ ПОДВИЖНОЕ ОБТЕКАЕМОЕ ТЕЛО Российский патент 2014 года по МПК B64C9/16 B64C3/50 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к крылу воздушного или космического судна, содержащему подвижное обтекаемое тело, например щиток или посадочный закрылок.

Уровень техники

Крылья воздушного судна обычно содержат несколько посадочных закрылков. Эти посадочные закрылки, например, во время посадки выдвигаются или поворачиваются наружу для того, чтобы создать соответствующее сопротивление для торможения воздушного судна. Обычно посадочный закрылок поворачивается при этом вокруг некоторой оси поворота, однако посадочный закрылок может перемещаться только перпендикулярно оси поворота. Кроме того, посадочные закрылки служат также, в частности, для того, чтобы увеличивать подъемную силу во время старта или взлета.

Из US 2007/0034748 А1 известно также крыло воздушного судна, содержащее посадочные закрылки. Для них предусмотрены определенные опоры. Первая часть такой опоры жестко или неподвижно соединяется с крылом воздушного судна. Вторая часть опоры при помощи первого соединительного элемента соединяется с конструктивным узлом посадочного закрылка. Кроме того, вторая часть опоры при помощи второго соединительного элемента соединяется с приводным устройством. При этом соединение опоры с первым и вторым соединительным элементом образует жесткую ось поворота НА (ось вращения НА). Кроме того, соединение или точка соединения первого соединительного элемента с конструктивным узлом посадочного закрылка образует первое уравновешивающее устройство.

Далее соединение или точка соединения второго соединительного элемента с конструктивным узлом посадочного закрылка образует второе уравновешивающее устройство. Соединение или точка соединения второй части опоры с первым и вторым соединительным элементом образует третье уравновешивающее устройство. Уравновешивающие устройства служат для того, чтобы посадочный закрылок одновременно с поворотом вокруг жесткой оси поворота НА мог поворачиваться вокруг другой, непараллельной оси.

Недостаток устройства, описанного в US 2007/0034748 А1, состоит в том, что установка соответствующего посадочного закрылка является трудоемкой и дорогостоящей, поскольку для этого требуется сложная конструкция, состоящая из опоры, жестко установленной на крыле, первого и второго соединительного элемента и уравновешивающих устройств.

Раскрытие изобретения

Поэтому задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного крыла, содержащего подвижное обтекаемое тело, например посадочный закрылок.

Согласно изобретению эта задача решена при помощи крыла, содержащего подвижное обтекаемое тело, с признаками пункта 1 формулы изобретения.

Первый аспект настоящего изобретения относится к обеспечению крыла воздушного или космического судна, при этом:

- указанное крыло содержит по меньшей мере одно обтекаемое тело,

- указанное крыло содержит подвижное опорное устройство, которое соединено с обтекаемым телом для поворота обтекаемого тела на крыле вокруг виртуальной оси,

- указанное крыло содержит устройство управления обтекаемым телом,

- устройство управления обтекаемым телом расположено под углом к опорному устройству и образует с опорным устройством ось,

- устройство управления обтекаемым телом направляет обтекаемое тело или часть обтекаемого тела в предварительно определенной плоскости вокруг этой оси.

При этом достоинство крыла заключается в том, что оно имеет очень простую конструкцию, для того, чтобы направлять или перемещать обтекаемое тело в предварительно определенной плоскости вокруг некоторой оси, таким образом, обтекаемое тело может выдвигаться, например, в направлении потока. Для этого крыло согласно изобретению содержит устройство управления обтекаемым телом, которое расположено под углом к опорному устройству крыла. При этом устройство управления обтекаемым телом опирается по бокам на обтекаемое тело и на опорное устройство и принимает на себя боковые силы, действующие на крыло. Еще одно достоинство, как указано выше, состоит в том, что устройство управления, действуя на определенную часть или точку обтекаемого тела, может управлять обтекаемым телом в предварительно определенной плоскости, при этом все обтекаемое тело может поворачиваться вокруг виртуальной оси и, таким образом, поворачиваться, или выдвигаться, например, в направлении потока воздушного судна. Благодаря этому, например, не образуется зазор или образуется лишь небольшая щель с расположенным рядом крылом воздушного судна или с другим обтекаемым телом, поэтому аэродинамическое сопротивление может быть уменьшено.

Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, а также в дальнейшем описании со ссылками на прилагаемые чертежи.

В одном варианте осуществления изобретения опорное устройство прикреплено к одной точке опоры на крыле и по меньшей мере к одной или к двум точкам опоры на обтекаемом теле. Благодаря прикреплению опорного устройства к обтекаемому телу в двух точках опоры можно дополнительно повысить устойчивость соединения этих обоих узлов.

Согласно другому варианту осуществления изобретения устройство управления обтекаемым телом прикреплено в одной точке опоры к крылу и по меньшей мере в одной точке опоры к обтекаемому телу. Благодаря этому, обеспечивается особенно экономичное прикрепление устройства управления обтекаемым телом, поскольку необходимо предусмотреть только одну точку опоры на обтекаемом теле и на крыле.

В одном варианте осуществления изобретения устройство управления обтекаемым телом расположено по отношению к опорному устройству таким образом, чтобы оно воспринимало силы, создаваемые опорным устройством в предварительно определенном направлении. Так, например, устройство управления обтекаемым телом может быть расположено или наклонено по отношению к опорному устройству таким образом, чтобы устройство управления обтекаемым телом воспринимало боковые или осевые усилия, создаваемые опорным устройством. Достоинством этого является возможность сдерживать осевое перемещение обтекаемого тела и тем самым по меньшей мере сократить или полностью исключить зазор между указанным обтекаемым телом и соседним обтекаемым телом.

В другом варианте осуществления изобретения опорное устройство выполнено в виде рамы или плиты или содержит один или несколько тяговых элементов. При этом опорное устройство имеет, например, форму кронштейна или треугольника. Достоинством плоской формы кронштейна или треугольника является повышенная устойчивость опорного устройства.

Согласно другому варианту осуществления изобретения точка опоры устройства управления обтекаемым телом на обтекаемом теле и точка опоры опорного устройства на обтекаемом теле образуют общую точку опоры.

Достоинством такой конструкции является то, что требуется всего одна точка опоры для соединения устройства управления обтекаемым телом и опорного устройства с обтекаемым телом. Альтернативно этому обе точки опоры также могут быть выполнены как отдельные или собственные точки опоры.

В другом варианте осуществления изобретения крыло имеет по меньшей мере два участка крепления. При этом каждый участок крепления содержит соответствующее опорное устройство. Кроме того, один участок крепления дополнительно снабжен устройством управления обтекаемым телом для того, чтобы направлять обтекаемое тело в предварительно определенной плоскости.

Согласно другому варианту осуществления изобретения одна, несколько или все точки опоры опорного устройства и/или устройства управления обтекаемым телом выполнены в виде сферических опор. Достоинством сферической опоры является возможность перемещения в нескольких направлениях.

В другом варианте осуществления изобретения устройство управления обтекаемым телом содержит по меньшей мере один управляющий тяговый элемент. Достоинством управляющего тягового элемента является простота и экономичность изготовления.

Согласно другому варианту осуществления изобретения подвижное обтекаемое тело представляет собой, например, посадочный закрылок. В случае посадочного закрылка особенно важно, чтобы оно совершало предварительно определенное движение, не сталкиваясь с соседним посадочным закрылком или с частью крыла.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено описание вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:

фиг.1 - вид обтекаемого тела крыла воздушного судна существующего уровня техники;

фиг.2 - вид обтекаемого тела крыла воздушного судна согласно изобретению;

фиг.3 - крыло воздушного судна с посадочным закрылком в качестве обтекаемого тела существующего уровня техники в исходной позиции и в раскрытой позиции;

фиг.4 - крыло воздушного судна с посадочным закрылком в качестве обтекаемого тела в исходной позиции и в раскрытой позиции согласно изобретению;

фиг.5а - схематический вид опорного устройства и управляющего тягового элемента согласно одному варианту осуществления изобретения;

фиг.5b - схематический вид опорного устройства и управляющего тягового элемента согласно другому варианту осуществления изобретения;

фиг.6 - вид в перспективе посадочного закрылка существующего уровня техники;

фиг.7 - вид в перспективе обтекаемого тела согласно изобретению;

фиг.8 - фрагмент крыла воздушного судна и посадочного закрылка в качестве обтекаемого тела согласно изобретению;

фиг.9 - фрагмент А верхнего участка крепления обтекаемого тела согласно изобретению;

фиг.10 - другой фрагмент верхнего участка крепления обтекаемого тела согласно изобретению;

фиг.11 - вид обтекаемого тела в разрезе по оси А-А на нижнем участке крепления с фиг.2 с устройством управления обтекаемым телом;

фиг.12 - вид обтекаемого тела в разрезе по оси В-В на нижнем участке крепления с опорным устройством с фиг.11;

фиг.13 - вид обтекаемого тела в разрезе по оси А-А на верхнем участке крепления с фиг.2 с опорным устройством и устройством управления обтекаемым телом; и

фиг.14 - вид обтекаемого тела в разрезе по оси В-В на верхнем участке крепления с опорным устройством и устройством управления обтекаемым телом с фиг.11.

Осуществление изобретения

На фиг.1 для начала показан сильно упрощенный и чисто схематический вид подвижного обтекаемого тела 10 крыла 12 воздушного судна существующего уровня техники.

При этом подвижное обтекаемое тело 10 представляет собой посадочный закрылок. Обтекаемое тело 10 содержит, например, два - первый и второй участки 14, 16 крепления или опорные устройства (так называемая опора закрылка), посредством которых обтекаемое тело 10 соединяется с крылом 12 воздушного судна. При этом первый участок 14 крепления образует, например, так называемую главную опору, которая воспринимает боковую нагрузку. Второй участок 16 крепления в свою очередь образует, например, так называемую подвижную опору.

На фиг.6 показан вид в перспективе обтекаемого тела 10 с обоими участками 14 и 16 крепления. При этом оба опорных устройства 14, 16 прикреплены к крылу воздушного судна (не показано) в точках X и Y соответственно, которые образуют точки X и Y поворота для обтекаемого тела 10, и при этом обе точки X и Y поворота образуют ось HL поворота, вокруг которой может поворачиваться обтекаемое тело 10. Первая точка Y поворота на втором участке 16 крепления имеет две степени свободы, в то время как вторая точка X поворота на первом участке 14 крепления имеет только одну степень свободы. При этом вторая точка X поворота предотвращает перемещение обтекаемого тела 10 вдоль оси HL поворота, имея только одну степень свободы. Этим обеспечивается возможность поворота всего обтекаемого тела 10 только вокруг оси HL поворота и исключается поперечное или боковое движение обтекаемого тела 10.

На фиг.1 показано обтекаемое тело 10, например посадочный закрылок, существующего уровня техники, которое перемещается вокруг оси HL поворота, при этом обтекаемое тело 10 может поворачиваться только вокруг этой оси HL поворота. Заданное направление движения указано на фиг.1 стрелкой.

На фиг.2, где показано обтекаемое тело 10 согласно изобретению, обтекаемое тело 10 может иметь направление движения, которое отличается от направления движения, показанного на фиг.1 и которое является предпочтительным прежде всего для посадочных закрылков на стреловидном крыле воздушного судна. Пример стреловидного крыла воздушного судна показан, в частности, на следующих фиг.3 или 4. В этом случае подвижное обтекаемое тело 10, например, посадочный закрылок, предпочтительно описывает движение в направлении потока, как указано стрелкой на фиг.2. Направление движения можно задать в любых определенных границах при помощи изменения положения оси HL-1, которую образуют точки С и В.

На фиг.2 показан сильно упрощенный и чисто схематический вид подвижного обтекаемого тела 10 крыла 12 воздушного судна согласно изобретению. При этом обтекаемое тело 10 представляет собой, например, закрылок или элемент закрылка, в частности посадочный закрылок.

Обтекаемое тело 10 также содержит по меньшей мере два - первый и второй участки 14, 16 крепления или подвижных опорных устройства 22, 23 (так называемые подвижные опоры закрылка), которые соединяют обтекаемое тело 10 с крылом 12 воздушного судна. Однако при этом образуется только один участок крепления в виде первого участка крепления, который более подробно описан ниже. Тем не менее, может быть также предусмотрено наличие более чем двух участков крепления для прикрепления обтекаемого тела 10 к крылу 12 воздушного судна, при этом, как указано выше, один участок крепления образован как первый участок 14 крепления, а остальные участки крепления выполнены, например, в виде второго участка 16 крепления.

При этом первый участок 14 крепления может быть расположен внутри или "на борту" крыла воздушного судна или снаружи или "за бортом" крыла воздушного судна. То же самое относится ко второму участку 16 крепления и к возможным другим дополнительным вторым участкам 16 крепления. Этот второй участок 16 крепления может быть расположен, соответственно, снаружи или "за бортом" крыла воздушного судна или внутри или "на борту" крыла воздушного судна. Это относится ко всем вариантам осуществления изобретения.

Опорное устройство 23 на втором участке 16 крепления прикреплено в точках а* и d на обтекаемом теле 10, а в точке b - к крылу воздушного судна (не показано). Далее опорное устройство 22 на первом участке 14 крепления прикреплено в точках А* и D к обтекаемому телу 10, а в точке В - к крылу воздушного судна (не показано). Кроме того, предусмотрено устройство 18 управления обтекаемым телом, которое, например, имеет или образует управляющий тяговый элемент 20. Управляющий тяговый элемент 20 прикреплен в точке С к крылу воздушного судна и образует с точкой В опорного устройства 22 ось HL-1 поворота, вокруг которой можно поворачивать опорное устройство 22. При этом точка обтекаемого тела 10 перемещается вокруг оси HL-1 поворота по плоскости или по окружности, которые предварительно определены управляющим тяговым элементом 20. При этом указанная плоскость или окружность образуют, например, нормаль или перпендикуляр к оси HL-1.

Кроме того, управляющий тяговый элемент 20 прикреплен к точке А** обтекаемого тела 10. Иными словами, оба опорных устройства 22 и 23 участков крепления 14 и 16 образуют соответствующие точки поворота обтекаемого тела 10. Под действием устройства 18 управления обтекаемым телом посадочный закрылок 10 отводится в сторону, поэтому обтекаемое тело 10 поворачивается вокруг виртуальной оси (не показана). Дополнительно к повороту вокруг точки b опорное устройство 23 на втором участке 16 крепления может также совершать опрокидывающее движение, в данном случае, например, по направлению размаха посадочного закрылка 10, таким образом, обтекаемое тело 10 или одна точка обтекаемого тела 10 может перемещаться в предварительно определенной плоскости вокруг оси HL-1.

Для того чтобы обеспечить движение обтекаемого тела 10 в предварительно определенной плоскости и при этом предотвратить движение обтекаемого тела 10 в направлении оси поворота или боковое движение, согласно изобретению предусмотрено по меньшей мере одно устройство 18 управления обтекаемым телом или, в данном случае, управляющий тяговый элемент 20. Он соединяется с обтекаемым телом 10 таким образом, чтобы устройство 18 управления обтекаемым телом можно было поворачивать только в предварительно определенной плоскости вокруг соответствующей оси HL-1 (см. также фиг.9), и при этом боковое или осевое движение обтекаемого тела 10 исключается. При этом обтекаемое тело 10 в целом поворачивается не вокруг оси HL-1, а вокруг виртуальной оси. Только одна, так называемая точка обтекаемого тела 10 передвигается в предварительно определенной плоскости вокруг оси HL-1 или направляется в предварительно определенной плоскости или по окружности вокруг оси HL-1 управляющим тяговым элементом 20.

Управляющий тяговый элемент 20 служит для того, чтобы предотвратить боковое движение обтекаемого тела 10. Кроме того, управляющий тяговый элемент 20 принимает на себя боковую нагрузку обтекаемого тела 10 и отводит ее в прочную конструкцию крыла 12 воздушного судна. При этом обтекаемое тело 10 описывает движение, например, в направлении полета (движение по направлению потока), или в другом требуемом направлении в зависимости от расположения устройства 18 управления обтекаемым телом или управляющего тягового элемента 20. Достоинство таких систем заключается в том, что для обтекаемого тела 10 на его концах требуются только небольшие дополнительные щели или вообще не требуются щели, которые во время полета создают аэродинамическое сопротивление. Кроме того, отсутствие щелей означает возможность исключения ранее необходимых деталей для их закрытия, что позволяет уменьшить вес и сократить расходы.

Указанный управляющий тяговый элемент 20 в сильно упрощенном виде и чисто схематически представлен на фиг.2. Как видно на фиг.2, управляющий тяговый элемент 20 обеспечивает возможность перемещения точки опоры или точки поворота первого участка крепления 14 и вместе с тем обтекаемого тела 10 только в предварительно определенной плоскости.

Достоинство устройства 18 управления обтекаемым телом заключается в том, что обтекаемое тело 10 может перемещаться в определенной плоскости или вокруг виртуальной оси. Таким образом, можно предотвратить столкновение обтекаемого тела 10, например, с крылом 12 воздушного судна или с соседним обтекаемым телом по причине поперечного или бокового движения обтекаемого тела 10. Кроме того, предотвращается возникновение увеличенного зазора между обтекаемым телом и, например, соседним обтекаемым телом или крылом 12 воздушного судна. Благодаря этому, можно улучшить аэродинамические характеристики крыла 12 в целом и уменьшить расход топлива.

На фиг.3 показано крыло 12 воздушного судна существующего уровня техники с посадочным закрылком 10 в качестве обтекаемого тела 10. При этом посадочный закрылок 10 показан сплошной линией в исходной позиции и штриховой линией - в раскрытой или выдвинутой позиции. Как указано выше применительно к фиг.1, обтекаемое тело 10 может двигаться только вокруг его жесткой оси поворота. Однако недостаток конструкции, показанной на фиг.3, заключается в том, что посадочный закрылок 10 в раскрытой или выдвинутой позиции самопроизвольно может пересекаться с соседним посадочным закрылком 11, при этом оба посадочных закрылка 10, 11 в худшем случае касаются друг друга и могут, таким образом, получить повреждения. Поэтому между соседними посадочными закрылками 10, 11 обычно предусматривается достаточно большой зазор, который предотвращает самопроизвольное взаимное касание посадочных закрылков 10, 11.

На фиг.4 показано крыло 12 воздушного судна согласно изобретению с посадочным закрылком 10 в качестве обтекаемого тела 10. При этом посадочный закрылок 10 в исходной позиции также показан сплошной линией, а в раскрытой или выдвинутой позиции - штриховой линией. Как указано выше применительно к фиг.2, посадочный закрылок 10 согласно изобретению в выдвинутой позиции описывает движение, например, в направлении потока. Тем самым предотвращается пересечение с соседним посадочным закрылком 11, показанным на фиг.4. Кроме того, можно отказаться от зазора между двумя посадочными закрылками 10, 11 или уменьшить его по сравнению с конструкцией существующего уровня техники, показанной на фиг.3.

Фиг.5а и 5b в сильно упрощенном и чисто схематическом виде иллюстрируют принцип настоящего изобретения. На обеих фиг.5а и 5b показан первый участок 14 крепления с опорным устройством 22.

На фиг.5а, как указано выше, представлено опорное устройство 22 первого участка 14 крепления, которое приводит в действие или перемещает обтекаемое тело 10. При этом первый конец опорного устройства 22 соединяется с обтекаемым телом 10 и образует точку А опоры. Кроме того, второй конец опорного устройства 22 соединяется с крылом 12 воздушного судна и образует точку В опоры. При этом второй конец опорного устройства 22 с точкой В опоры образует точку поворота, вокруг которой оно поворачивает или вращает обтекаемое тело 10. Для того чтобы обеспечить движение опорного устройства 22 и, следовательно, обтекаемого тела 10 в предварительно определенной плоскости согласно изобретению предусмотрено устройство 18 управления обтекаемым телом. Устройство 18 управления обтекаемым телом может быть выполнено, например, в виде управляющего тягового элемента 20 или может содержать его. Этот управляющий тяговый элемент 20 образует с опорным устройством 22 треугольник или, иными словами, опорное устройство 22 опирается на управляющий тяговый элемент 20 сбоку или аксиально, или, иными словами, в боковом направлении.

При этом первый, верхний конец управляющего тягового элемента 20 прикреплен к верхнему или первому концу опорного устройства 22, например, в общей точке А на обтекаемом теле 10. Кроме того, нижний, второй конец управляющего тягового элемента 20 прикреплен к крылу 12 воздушного судна и образует точку С опоры. При этом обе нижние точки В и С опоры опорного устройства 22 и управляющего тягового элемента 20 совместно образуют ось HL-1, вокруг которой поворачивается обтекаемое тело 10 именно в той плоскости, в которой находится общая точка А. Иными словами, точка А обтекаемого тела 10 перемещается по окружности вокруг оси HL-1, при этом указанная окружность или плоскость, в которой образуется окружность, расположена перпендикулярно оси HL-1.

Как показано на фиг.5b, альтернативно этому верхний, первый конец управляющего тягового элемента 20 также может быть прикреплен к первой точке А* обтекаемого тела 10, а отдельно от этого верхний первый конец опорного устройства 22 может быть прикреплен ко второй точке А** на обтекаемом теле 10.

Своими обоими нижними или вторыми концами опорное устройство 22 и управляющий тяговый элемент 20 прикреплены к крылу 12 воздушного судна и также образуют соответствующие точки В, С опоры или поворота. При этом обе нижние точки В и С опоры опорного устройства 22 и управляющего тягового элемента 20 образуют общую ось HL-1 поворота, вокруг которой может поворачиваться устройство 18 управления обтекаемым телом. Кроме того, управляющий тяговый элемент 20 обеспечивает возможность поворота опорного устройства 22 или его верхнего, первого конца, который образует точку А* опоры на обтекаемом теле 10, и, следовательно, обтекаемого тела 10, только в предварительно определенной плоскости. Таким образом, обтекаемое тело 10 поворачивается вокруг виртуальной оси поворота и при этом направляется в плоскости, перпендикулярной оси HL-1.

На фиг.6 представлен вид в перспективе посадочного закрылка существующего уровня техники, при этом участки 14, 16 крепления посадочного закрылка показаны сильно упрощенно и чисто схематически. При этом первый участок 14 крепления (в данном случае так называемая главная опора) и второй участок 16 крепления (в данном случае так называемая вспомогательная опора) посадочного закрылка выполнены с возможностью прикрепления к крылу воздушного судна. Первый участок 14 крепления содержит крепление 13, один конец которого неподвижно соединяется с посадочным закрылком 10, а другой конец соединяется с возможностью поворота с крылом воздушного судна (не показано) и образует с ним точку X поворота.

Второй участок 16 крепления также содержит крепление 13, которое одним концом прикреплено с возможностью поворота к двум точкам посадочного закрылка, а другим концом прикреплено с возможностью поворота к крылу воздушного судна (не показано) и образует с ним точку Y поворота. Обе точки X и Y поворота первого и второго участков 14, 16 крепления образуют при этом ось HL поворота. В этом случае недостаток посадочного закрылка 10 заключается в том, что закрылок может перемещаться только перпендикулярно оси HL поворота, как показано выше на фиг.1 и 3, поскольку первый участок 14 крепления предотвращает боковое движение.

На фиг.7 показан вид в перспективе обтекаемого тела 10 согласно изобретению, в данном случае, в частности, посадочного закрылка 10. При этом участки 14, 16 крепления посадочного закрылка 10 показаны сильно упрощенно, не в масштабе и чисто схематически. Пример на фиг.7, по существу, соответствует принципу, показанному на фиг.5b. При этом первый участок 14 крепления (в данном случае так называемая главная опора) и второй участок 16 крепления (в данном случае так называемая вспомогательная опора) выполнены с возможностью крепления посадочного закрылка 10 к крылу воздушного судна (не показано).

Как показано на фиг.7, второй участок 16 крепления содержит крепление, в данном случае - опорное устройство 23, один конец которого прикреплен к посадочному закрылку 10 и, соответственно, опирается на него, например, в двух точках а* и d, и образует точки а* и d опоры. Кроме того, другой конец опорного устройства 23 прикреплен к крылу воздушного судна (не показано) и, соответственно, опирается на него в точке b и образует с ним точку b опоры или поворота.

Первый участок 14 крепления содержит крепление, в данном случае - опорное устройство 22, которое прикреплено к посадочному закрылку 10 и, соответственно, опирается на него, например, двух точках А* и D, образуя точки А* и D опоры. Нижний конец опорного устройства 22 прикреплен к крылу воздушного судна (не показано) и, соответственно, опирается на него в точке В и образует с ним точку В опоры или поворота. Согласно изобретению на первом участке 14 крепления предусмотрено дополнительное устройство 18 управления обтекаемым телом, выполненное, например, в виде управляющего тягового элемента 20. В примере, показанном на фиг.7, верхний, первый конец управляющего тягового элемента 20 прикреплен к обтекаемому телу 10 и, соответственно, опирается на него в точке А** и образует при этом точку А** опоры. Кроме того, второй, нижний конец управляющего тягового элемента 20 прикреплен к крылу воздушного судна (не показано) и, соответственно, опирается на него в точке С. Обе нижние точки С и В опоры управляющего тягового элемента 20 и опорного устройство 22 первого участка 14 крепления образуют общую ось HL-1, вокруг которой может поворачиваться устройство 18 управления обтекаемым телом и направляться обтекаемое тело 10.

Кроме того, как показано на фиг.7, точки A*, D и А** опоры опорного устройства 22 и управляющего тягового элемента 20 первого участка 14 крепления расположены на одной общей оси HL-2. Однако точка А** опоры управляющего тягового элемента 20 не обязательно должна находиться на оси HL-2 точек А* и D опоры опорного устройства 22, но может быть также предусмотрена в какой-либо иной позиции на обтекаемом теле 10. Кроме того, точки а* и d опоры опорного устройства 23 второго участка 16 крепления образуют общую ось HL-3.

При этом достоинство посадочного закрылка 10 согласно изобретению заключается в том, что закрылок может перемещаться в определенном направлении, например, в направлении потока, как показано ранее на фиг.2 и 4. Иными словами, посадочный закрылок 10 направляется, например, перпендикулярно оси HL-1, поскольку устройство 18 управления обтекаемым телом может поворачиваться только вокруг этой оси.

Далее на фиг.8 представлен фрагмент крыла воздушного судна и посадочного закрылка в качестве обтекаемого тела согласно изобретению. При этом показан второй участок 16 крепления с опорным устройством 23 и первый участок 14 крепления с опорным устройством 22 и дополнительным управляющим тяговым элементом 20.

На фиг.9 показан увеличенный фрагмент А первого участка 14 крепления обтекаемого тела 10 согласно изобретению.

Опорное устройство 22 в точках А* и D прикреплено к обтекаемому телу 10 или, в данном случае, к посадочному закрылку 10 и, соответственно, опирается на него. При этом одна или обе точки А* и D опоры могут быть выполнены в виде сферических опор. То же самое относится к прикреплению опорного устройства 22 к крылу воздушного судна (не показано) в точке В. Точка В опоры также предпочтительно выполнена в виде сферической опоры. Управляющий тяговый элемент 20 в точке А** прикреплен к обтекаемому телу 10, соответственно, опирается на него и расположен, например, на оси HL-2, которая проходит через точки А* и D опоры опорного устройства 22. Однако это является не обязательным. Точка А* опорного устройства 22 и точка А** управляющего тягового элемента 20 могут также соединяться или совпадать в одной точке, как показано на фиг.5а.

Управляющий тяговый элемент 20 в точке С прикреплен к крылу воздушного судна и, соответственно, опирается на него, образуя ось HL-1 с точкой В опоры опорного устройства 22. При этом точки А** и С опоры управляющего тягового элемента 20 могут быть также выполнены в виде сферических опор.

На фиг.10 показан другой фрагмент первого участка 14 крепления обтекаемого тела 10 согласно изобретению. В этом случае точки А* и D крепления и опоры опорного устройства 22 расположены на обтекаемом теле 10, а точка А** крепления и опоры управляющего тягового элемента 20 на обтекаемом теле 10 расположена, например, на общей оси HL-2. Как указано выше, точка А** опоры управляющего тягового элемента 20 может быть также расположена не на оси HL-2, которая проходит через точки А* и D опоры опорного устройства 22. Точка В крепления и опоры опорного устройства 22 и точка С крепления и опоры управляющего тягового элемента 20 образуют ось HL-1. Обтекаемое тело 10 или посадочный закрылок 10 согласно изобретению поворачивается вокруг не показанной виртуальной оси поворота (так называемая виртуальная ось вращения). Так называемая главная плоскость в показанном примере проходит перпендикулярно оси HL-1, определенной при помощи управляющего тягового элемента 20. Обтекаемое тело 10 или посадочный закрылок 10 направляется в этой главной плоскости. Иными словами, точка обтекаемого тела перемещается в указанной главной плоскости вокруг оси HL-1, т.е. эта точка расположена в главной плоскости, в которой направляется обтекаемое тело 10.

На фиг.11 показан другой пример осуществления изобретения. При этом на фиг.11 представлен вид второго участка 16 крепления (фиг.2) в разрезе по оси А-А через подвижное обтекаемое тело 10 с фиг.2 согласно изобретению и через его опорное устройство 23. Опорное устройство 23 в данном случае выполнено не в виде массивной плиты, как показано на фиг.7, а, например, в виде рамы. Однако это является только еще одним примером исполнения опорного устройства 23. Настоящее изобретение не ограничено показанными вариантами осуществления опорного устройства 23. Варианты осуществления опорного устройства 23 второго участка 16 крепления пригодны, соответственно, для опорного устройства 22 первого участка 14 крепления, и их описание не повторяется.

Как показано на фиг.11, на втором участке 16 крепления на обтекаемом теле 10 предусмотрено только опорное устройство 23, а устройство управления обтекаемым телом отсутствует. При этом первый, верхний конец опорного устройства 23 в первой точке А* прикреплен к обтекаемому телу 10, соответственно, опирается на него и образует точку А* опоры. Второй верхний конец опорного устройства 23 прикреплен ко второй точке D на обтекаемом теле 10 и образует точку D опоры. При этом обе верхние точки А* и D опоры опорного устройства образуют общую ось HL-2.

Кроме того, нижний, второй конец опорного устройства 23 во второй точке В прикреплен к крылу 12 воздушного судна и, соответственно, опирается на него. Благодаря этому, обтекаемое тело 10 на втором участке 16 крепления может поворачиваться вокруг точки В. В том случае, если точка В, т.е. точка В опоры выполнена в виде сферической опоры, сферическая опора, в принципе, позволяет поворот во всех трех направлениях или вокруг всех трех осей. Однако при этом главным является направление поворота, указанное стрелкой на фиг.11, в осевом направлении (например, в плоскости изображения или из плоскости изображения). В качестве опоры в точках А* и D опоры могут быть также предусмотрены, например, сферические опоры. Однако изобретение не ограничено сферическими опорами для точек А*, В и D опоры. Могут быть также предусмотрены любые другие подходящие опоры или установки на опорах, при этом точки А*, В и D опоры могу иметь одинаковые или различные установки на опорах. Опорное устройство 23 на фиг.11, выполненное в виде рамы, имеет форму, например, кронштейна или треугольника. Достоинством такой формы является особенная хорошая устойчивость опорного устройства 23. Но, в принципе, опорное устройство 23 может также иметь по меньшей мере только один опорный тяговый элемент (не показан), который образует соединение обеих точек А* и В опоры. При этом в опорном устройстве 23 могут быть также предусмотрены другие опорные тяговые элементы, в частности, в качестве двух примеров можно назвать опорные тяговые элементы, которые образуют соединения точек В и D опоры, а также точек А* и D опоры. Варианты осуществления опорного устройства 23 второго участка 16 крепления пригодны, соответственно, для опорного устройства 22 первого участка 14 крепления, и их описание не повторяется.

На фиг.12 представлен вид второго участка 16 крепления (с фиг.2) в разрезе по оси В-В через подвижное обтекаемое тело 10 с фиг.11 согласно изобретению и через его опорное устройство 22. При этом обтекаемое тело 10 может представлять собой, например, закрылок, в частности посадочный закрылок, как указано выше. На фиг.11 показан вид сбоку обтекаемого тела 10, крыла 12 воздушного судна и опорного устройства 23, в то время как на фиг.12 показан вид сзади или спереди обтекаемого тела 10, крыла 12 воздушного судна и опорного устройства 23.

Верхний конец опорного устройства 23 прикреплен к обтекаемому телу 10, например, в двух позициях. При этом опорное устройство 23 образует две точки А* и D опоры как точки крепления к обтекаемому телу 10, что также показано на фиг.11. При этом опорное устройство 23 может быть расположено, как показано на фиг.12, под предварительно определенным углом наклонно на крыле 12 воздушного судна и обтекаемом теле 10 или даже, например, под углом 90° или перпендикулярно или, по существу, перпендикулярно (не показано) прикреплено к крылу 12 воздушного судна и к обтекаемому телу 10.

Кроме того, нижний конец опорного устройства 23 прикреплен к крылу 12 воздушного судна в точке В опоры. Опорное устройство может при этом поворачиваться вокруг точки В опоры и, кроме того, перемещаться в боковом, или осевом, или поперечном направлении, как указано стрелкой на фиг.12. Точка В опоры содержит, например, сферическую опору, которая прикреплена болтом 26. Изображение точек А*, А**, В, С и D опоры на фиг.12 и далее на фиг.14 является сильно упрощенным и чисто схематическим. Кроме того, обтекаемое тело 10 на фиг.12 перемещается под действием по меньшей мере одного или нескольких приводных устройств 28. При этом изображение приводного устройства и его позиционирования на крыле 12 воздушного судна показано только в качестве примера и сильно упрощено. Изобретение не ограничено этим приводным устройством и его позиционированием.

На фиг.13 показан вид первого участка 14 крепления (фиг.2) в разрезе по оси А-А через подвижное обтекаемое тело 10 с фиг.2 согласно изобретению и через его опорное устройство 22 и устройство 18 управления обтекаемым телом. Верхний, первый конец управляющего тягового элемента 20 в первой точке А** прикреплен к обтекаемому телу 10 и, соответственно, опирается на него. Кроме того, верхний, первый конец опорного устройства 22 во второй точке А* прикреплен к обтекаемому телу 10 и, соответственно, опирается на него. При этом, как показано в примере на фиг.13, обе верхние точки А** и А* опоры управляющего тягового элемента 20 и опорного устройства 22 могут быть расположены на одной общей оси HL-2, проходящей через точки А* и D опорного устройства 22. Однако это является не обязательным. Точка А** опоры управляющего тягового элемента 20 может быть также расположена в другой позиции за пределами оси HL-2.

Нижний, второй конец управляющего тягового элемента 20 в первой точке С прикреплен к крылу 12 воздушного судна и, соответственно, опирается на него. Нижний, второй конец опорного устройства 22 во второй точке В также прикреплен к крылу 12 воздушного судна и, соответственно, опирается на него. Обе нижние точки С и В опоры управляющего тягового элемента 20 и опорного устройства 22 образуют общую ось HL-1, вокруг которой может вращаться или поворачиваться устройство 18 управления обтекаемым телом. Кроме того, управляющий тяговый элемент 20 обеспечивает возможность направлять обтекаемое тело 10 в предварительно определенной плоскости вокруг оси HL-1. При этом плоскость, в которой направляется обтекаемое тело 10, в примере на фиг.10 определяется перпендикуляром к оси HL-1.

В примере, показанном на фиг.13, опорное устройство 22 имеет форму, например, кронштейна, при этом опорное устройство 22 прикреплено к обтекаемому телу 10, например, в двух точках, образуя при этом точки А* и D опоры. Кроме того, опорное устройство 22 в одной точке прикреплено к крылу 12 воздушного судна и образует там точку В опоры. Достоинство опорного устройства 22 заключается в том, что, благодаря форме кронштейна и двум точкам крепления или точкам А* и D опоры на обтекаемом теле 10, можно дополнительно повысить устойчивость.

Кроме того, предусмотрено устройство 18 управления обтекаемым телом, которое выполнено, например, в виде управляющего тягового элемента 20. При этом верхний конец управляющего тягового элемента 20 прикреплен к обтекаемому телу 10 в одной точке и образует, таким образом, точку А** опоры. Обе точки А* и D опоры опорного устройства 22 и точка А** опоры управляющего тягового элемента 20 предпочтительно расположены на одной общей оси HL-2, которая, как указано выше, проходит через точки А* и D опоры опорного устройства 20. Однако точка А** опоры управляющего тягового элемента 20 может быть также расположена в другой позиции за пределами оси HL-2.

Кроме того, нижний конец управляющего тягового элемента 20 прикреплен к крылу 12 воздушного судна, образуя при этом точку С опоры. Точки В и С опоры, в которых опорное устройство 22 и управляющий тяговый элемент 20 прикреплены к крылу 12 воздушного судна, образуют общую ось HL-1, вокруг которой поворачивается устройство 18 управления обтекаемым телом. При этом обтекаемое тело 10, благодаря наличию устройства 18 управления обтекаемым телом или его управляющего тягового элемента 20, направляется в предварительно определенной плоскости, перпендикулярной оси HL-1. Таким образом, управляющий тяговый элемент 20 предотвращает нежелательное боковое или осевое перемещение обтекаемого тела 10. При этом для точек А*, А**, В, С и/или D опоры можно предусмотреть соответствующие сферические опоры 24. Точки опоры могут быть оптимально зафиксированы соответствующими болтами 26, поэтому можно предусмотреть указанные сферические опоры 24. Можно также предусмотреть любую другую подходящую установку на опоры или любую другую подходящую опору. Изобретение не ограничено установкой на сферическую опору или сферической опорой 24.

Далее на фиг.14 показан вид первого участка 14 крепления в разрезе по оси В-В через подвижное обтекаемое тело 10 с фиг.13 согласно изобретению и через его опорное устройство 22 и устройство 20 управления обтекаемым телом.

Как указано выше, обтекаемое тело 10 может представлять собой, например, закрылок, в частности посадочный закрылок. В то время как на фиг.13 показан вид сбоку в разрезе обтекаемого тела 10 и крыла 12 воздушного судна, на фиг.14 обтекаемое тело 10 и крыло 12 воздушного судна показаны на виде спереди. При этом на фиг.14 показана точка В опоры, в которой нижний конец опорного устройства 22 прикреплен к крылу 12 воздушного судна. Верхний конец опорного устройства 22, например, в двух позициях или в двух точках А* и D прикреплен к обтекаемому телу 10. Таким образом, обе точки А* и D опоры опорного устройства 22 используются как точки крепления на обтекаемом теле 10.

При этом опорное устройство 22 может быть расположено, как показано на фиг.14, под предварительно определенным углом α к оси HL-1 наклонно на крыле 12 воздушного судна и обтекаемом теле 10 или даже, например, под углом 90° или перпендикулярно или, по существу, перпендикулярно (не показано) оси HL-1 и прикреплено к крылу 12 воздушного судна и к обтекаемому телу 10. При этом ось HL-1 проходит через точку С, в которой опорное устройство 22 прикреплено к крылу 12, и через точку В, в которой устройство 18 управления обтекаемым телом или управляющий тяговый элемент 20 прикреплены к крылу 12.

Кроме того, устройство 18 управления обтекаемым телом или его управляющий тяговый элемент 20 расположены таким образом по отношению к опорному устройству 22, чтобы обтекаемое тело 10 направлялось в предварительно определенной плоскости и при этом предотвращалось нежелательное боковое или осевое перемещение обтекаемого тела 10. Для этого устройство 18 управления обтекаемым телом или его управляющий тяговый элемент 20 установлены под соответствующим углом β наклонно к опорному устройству 22 или к оси HL-1 или расположены таким образом, чтобы опорное устройство 22 опиралось в боковом или осевом направлении на устройство 18 управления обтекаемым телом. Иными словами, устройство 18 управления обтекаемым телом и опорное устройство 22 расположены в разных плоскостях, а не в одной и той же плоскости.

Нижний конец устройства 18 управления обтекаемым телом или его управляющий тяговый элемент 20 прикреплен к крылу 12 воздушного судна и образует, таким образом, вышеуказанную точку С опоры. Верхний конец управляющего тягового элемента 20 в точке А** опоры прикреплен к обтекаемому телу 10. Обе точки В и С опоры, в которых опорное устройство 22 и управляющий тяговый элемент 20 прикреплены к крылу 12 воздушного судна, образуют вышеуказанную ось HL-1, вокруг которой поворачивается устройство 18 управления обтекаемым телом. Точки А* и С опоры, в которых опорное устройство 22 прикреплено к обтекаемому телу 10, образуют ось HL-2, при этом точка А** опоры, в которой управляющий тяговый элемент 20 прикреплен к обтекаемому телу 10, расположена на оси HL-2, что, однако, не является обязательным. Управляющий тяговый элемент 20 направляет обтекаемое тело 18 в плоскости, проходящей вокруг оси HL-1. При этом указанная плоскость пересекает ось HL-1 в виртуальной точке М поворота на оси HL-1.

Кроме того, на фиг.14 показано, например, приводное устройство 28, которое предназначено для перемещения или поворота обтекаемого тела 10 при помощи опорного устройства 22. Однако это приводное устройство 28 показано только в качестве примера, и изобретение не ограничено его специальным исполнением и его расположением или позиционированием.

Обтекаемое тело 10, показанное на фиг.13 и 14, соединяется с крылом 12 воздушного судна по меньшей мере на двух участках 14, 16 крепления при помощи подвижных опорных устройств (подвижные опоры закрылка). Обтекаемое тело 10 при помощи опорного устройства 22 и управляющего тягового элемента 20 образует на первом участке 14 крепления точки В и С опоры.

Обтекаемое тело 10 направляется в предварительно определенной плоскости в точке вокруг оси HL-1, которая проходит через точки прикрепления или точки В и С опоры опорного устройства 22 и управляющего тягового элемента 20. В целом обтекаемое тело 10 поворачивается вокруг виртуальной оси, при этом указанная точка обтекаемого тела 10 направляется в предварительно определенной плоскости вокруг оси HL-1.

Иными словами, точки В и С опоры на участке 14 крепления (подвижные опоры закрылка) направляют обтекаемое тело 10 вокруг виртуальной оси поворота (ось вращения), при этом вначале осевое направление является свободным, как поясняется выше применительно к фиг.2. Затем осевое направление ограничивается прикреплением управляющего тягового элемента 20 к обтекаемому телу 10. Момент вращения вокруг виртуальной оси поворота воспринимается или передается от одного или нескольких приводных устройств 28, как, например, показано на фиг.14. При этом приводное устройство 28 может содержать, например, по меньшей мере один или несколько винтовых приводов, поворотных приводов или линейных приводов, которые можно называть только в качестве трех примеров. Изобретение не ограничено этими вариантами осуществления приводного устройства 28.

Осевое перемещение, а также осевая нагрузка, или боковое движение, или боковая нагрузка воспринимаются устройством 18 управления обтекаемым телом или его управляющим тяговым элементом 20. Таким образом, можно обеспечить перемещение обтекаемого тела 10, например, в направлении полета.

Настоящее изобретение описано при помощи предпочтительных примеров осуществления, однако оно не ограничивается ими и может иметь множество модификаций.

Так, например, устройство 18 управления обтекаемым телом кроме управляющего тягового элемента 20 может быть также выполнено в виде кронштейна (не показан), как опорное устройство 22 и может быть прикреплено к обтекаемому телу 10 в одной или двух точках опоры. При этом точки опоры устройства управления обтекаемым телом и точки опоры опорного устройства на обтекаемом теле могут быть расположены, например, на оси HL-2. Однако это не является обязательным. Кроме того, опорное устройство может быть выполнено не в виде плиты или рамы, имеющих форму цельного кронштейна или треугольника, а состоять из отдельных тяговых элементов, при этом один тяговый элемент соединяет точки В и А* опоры, другой тяговый элемент может соединять точки В и D опоры. Кроме того, может быть предусмотрен еще один тяговый элемент для соединения точек А* и D опоры.

Перечень ссылочных обозначений

10 Подвижное обтекаемое тело

11 Другой посадочный закрылок (соседний с обтекаемым телом или посадочным закрылком)

12 Крыло воздушного судна

13 Крепление

14 Первый участок крепления

16 Второй участок крепления

18 Устройство управления обтекаемым телом

20 Управляющий тяговый элемент

22 Опорное устройство (первый участок крепления)

23 Опорное устройство (второй участок крепления)

24 Сферическая опора

26 Болт

28 Приводное устройство

Изобретение относится к крылу воздушного или космического судна и касается посадочных закрылков или щитков. Крыло (12) содержит подвижное обтекаемое тело (10), подвижное опорное устройство (22), которое соединено с обтекаемым телом (10) для поворота обтекаемого тела (10) на крыле (12), и устройство (18, 20) управления обтекаемым телом. Устройство (18, 20) управления прикреплено к крылу (12) в первой точке (С), а опорное устройство (22) - во второй точке (В), и указанные две точки (С, В) устройства (18, 20) управления и опорного устройства (22) образуют ось (HL-1). Устройство (18, 20) управления расположено под предварительно определенным углом (β) к оси (HL-1) и направляет обтекаемое тело (10) в предварительно определенной плоскости вокруг оси (HL-1). Достигается простота конструкции и уменьшение аэродинамического сопротивления. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Крыло (12) воздушного или космического судна, содержащее, по меньшей мере, одно подвижное обтекаемое тело (10), при этом крыло содержит подвижное опорное устройство (22), которое соединено с обтекаемым телом (10) для поворота обтекаемого тела (10) на крыле (12), и устройство (18, 20) управления обтекаемым телом, при этом устройство (18, 20) управления обтекаемым телом прикреплено к крылу (12) в первой точке (С), а опорное устройство (22) - во второй точке (В), и указанные две точки (С, В) устройства (18, 20) управления обтекаемым телом и опорного устройства (22) образуют ось (HL-1), при этом устройство (18, 20) управления обтекаемым телом расположено под предварительно определенным углом (β) к оси (HL-1) и направляет обтекаемое тело (10) в предварительно определенной плоскости вокруг этой оси (HL-1).

2. Крыло по п.1, отличающееся тем, что опорное устройство (22) прикреплено к обтекаемому телу (10), по меньшей мере, в одной или двух точках (А*, D).

3. Крыло по п.2, отличающееся тем, что устройство (18, 20) управления обтекаемым телом прикреплено к обтекаемому телу (10), по меньшей мере, в одной точке (А**).

4. Крыло по п.1, отличающееся тем, что устройство (18, 20) управления обтекаемым телом расположено по отношению к опорному устройству (22) таким образом, что оно воспринимает силы, создаваемые опорным устройством (22) в предварительно определенном направлении, при этом устройство (18, 20) управления обтекаемым телом воспринимает боковые или осевые силы, создаваемые опорным устройством (22).

5. Крыло по п.1, отличающееся тем, что опорное устройство (22) выполнено в виде рамы или плиты или содержит один или несколько тяговых элементов, при этом опорное устройство (22) имеет, в частности, форму кронштейна или треугольника.

6. Крыло по п.3, отличающееся тем, что точка (А**) устройства (18, 20) управления обтекаемым телом, в которой оно прикреплено к обтекаемому телу (10), и точка (А*) опорного устройства (22), в которой оно прикреплено к обтекаемому телу (10), образуют общую точку крепления или каждая из указанных точек образует отдельную точку крепления к обтекаемому телу (10).

7. Крыло по п.1, отличающееся тем, что указанное крыло (12) содержит, по меньшей мере, два участка (14, 16) крепления, при этом каждый участок (14, 16) крепления содержит опорное устройство (22, 23), и один участок крепления (14) дополнительно снабжен устройством (18, 20) управления обтекаемым телом.

8. Крыло по п.3, отличающееся тем, что одна, несколько или все точки (А*, А**, В, С, D) опорного устройства (22, 23) и/или устройства (18) управления обтекаемым телом для прикрепления к крылу (12) или к обтекаемому телу (10) выполнены в виде сферических опор.

9. Крыло по п.1, отличающееся тем, что устройство (18, 20) управления обтекаемым телом содержит, по меньшей мере, один управляющий тяговый элемент (20).

10. Крыло по п.1, отличающееся тем, что обтекаемое тело (10) представляет собой посадочный закрылок или элемент крыла.

11. Воздушное судно, содержащее, по меньшей мере, одно крыло (12) по одному из п.п.1-10.