АДАПТИВНОЕ КРЫЛО Российский патент 2015 года по МПК B64C3/48 

Предлагаемое техническое решение относится к области проектирования летательных аппаратов и может быть использовано для создания адаптивных крыльев, имеющих лучшие аэродинамические характеристики.

Аналогичные технические решения известны, см., например опубликованную статью «DESIGN ASPECTS OF THE ELASTIC TRAILING EDGE FOR AN ADAPTIVE WING» в сборнике статей RTO MP-36, 18-20 октября 1999 года (копия статьи на 8-ми листах прилагается), в которой охарактеризована конструкция адаптивного крыла, которое содержит:

- лонжероны;

- нервюры с гибкими задними кромками, которые состоят из жестких звеньев кинематических цепей и приводами, подсоединенными своими соответствующими выходами к соответствующим входам жестких звеньев кинематических цепей;

- неподвижные стрингеры, закрепленные своими соответствующими участками на соответствующих участках нервюр;

- гибкую обшивку крыла самолета, закрепленную на соответствующих участках внешних поверхностей лонжерона, нервюр, жестких звеньев кинематических цепей и неподвижных стрингеров.

Все перечисленные признаки являются общими с предлагаемым для патентования адаптивным крылом.

Известно также аналогичное техническое решение, см. опубликованную заявку США на изобретение №2013/0099050, которое выбрано в качестве ближайшего аналога, прототипа и которое содержит:

- лонжерон;

- нервюры с гибкими задними кромками, которые состоят из жестких звеньев кинематических цепей и приводами, закрепленными на одной из боковых поверхностей нервюр и подсоединенными своими соответствующими выходами к соответствующим входам жестких звеньев кинематических цепей;

- неподвижные стрингеры, установленные параллельно лонжерону и закрепленные своими соответствующими участками на соответствующих участках нервюр;

- обшивку крыла самолета, закрепленную на соответствующих участках внешних поверхностей лонжерона, нервюр, жестких звеньев кинематических цепей и неподвижных стрингеров.

Общими признаками предлагаемого технического решения для патентования и прототипа являются все перечисленные признаки выбранного прототипа.

Технический результат, который невозможно достичь ни одним из известных технических решений, заключается в устранении (снижении) нежелательных отклонений обшивки на гибкой задней кромки крыла, состоящей из звеньев кинематических цепей.

Причиной невозможного достижения указанного технического результата является то, что в известных охарактеризованных аналогичных технических решениях отсутствуют необходимые узлы и блоки, обеспечивающие устранение (снижение) нежелательных отклонений обшивки на гибкой задней кромки, которая состоит из жестких звеньев кинематических цепей.

Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений можно сделать вывод, что задача создания адаптивных крыльев, обладающих лучшими аэродинамическими характеристиками, является актуальной на сегодняшний день.

Указанный технический результат достигается тем, что адаптивное крыло, содержащее лонжерон, нервюры с гибкими задними кромками, состоящими из жестких звеньев кинематических цепей и приводами, подсоединенными своими соответствующими выходами к соответствующим входам жестких звеньев кинематических цепей, неподвижные стрингеры, установленные параллельно лонжерону и закрепленные своими соответствующими участками на соответствующих участках нервюр, гибкую обшивку крыла самолета, закрепленную на соответствующих участках внешних поверхностей лонжерона, нервюр, с гибкими задними кромками, состоящими из звеньев кинематических цепей и неподвижных стрингеров, снабжено подвижными стрингерами, выполненными в виде составных, шарнирно закрепленных между собой металлических балок и шарнирно подсоединенных своими соответствующими концами к соответствующим концам жестких звеньев кинематических цепей.

Введение подвижных стрингеров, выполненных в виде составных шарнирно закрепленных между собой металлических балок и шарнирно подсоединенных своими соответствующими концами к соответствующим концам жестких звеньев кинематических цепей, в процессе эксплуатации предлагаемой конструкции адаптивного крыла, при различных условиях полета самолета, с соответствующих выходов приводов на соответствующие входы жестких звеньев кинематических цепей нервюр, закрепленных перпендикулярно продольной оси лонжерона, поступают механические воздействия, которые обеспечивают требуемое отклонение задней кромки крыла самолета, в вертикальной плоскости, а возникающие при этом отклонения концов жестких звеньев кинематических цепей относительно друг друга, за счет сжимающих и растягивающих усилий подвижных стрингеров, выполненных в виде составных шарнирно соединенных между собой металлических балок и шарнирно подсоединенных своими соответствующими концами к соответствующим концам жестких звеньев кинематических цепей, компенсируются за счет изменения расстояний между концами жестких звеньев кинематических цепей, придавая и поддерживая форму и внешний обвод адаптивного крыла, т.е. обеспечивая требуемое формообразование адаптивного крыла, лучшие аэродинамические качества адаптивного крыла и лучшую степень демпфирования колебаний концов жестких звеньев кинематических цепей и прочих деформируемых частей адаптивного крыла. В чем и проявляется достижение технического результата.

Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно их них не содержит как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков, предлагаемого для патентования адаптивного крыла, что позволило сделать вывод о его соответствии критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемая конструкция адаптивного крыла летательного аппарата поясняется следующим описанием и чертежом, на котором изображено крыло летательного аппарата, которое содержит:

- лонжерон - 1, выполненный, например, в виде металлической балки, закрепленной одним из своих концов на соответствующем участке корпуса летательного аппарата (конструкция летательного аппарата на чертеже не представлена);

- нервюры - 2 (элементы конструкции аэродинамической поверхности крыла), выполненные, например, в виде плоских металлических листов элипсообразной формы с зауженными одними своими (задними) кромками, расположенными другими своими передними (лобовыми) кромками в направлении встречного воздушного потока, установленные и закрепленные перпендикулярно соответствующими участками своих поверхностей, на соответствующих участках поверхности металлической балки лонжерона - 1, жестких звеньев кинематических цепей - 3, закрепленных на соответствующих участках кромок нервюр - 2 и гидравлических приводов - 4, закрепленных на одной из боковых поверхностей нервюр - 2, подсоединенных своими соответствующими выходами (штоками гидроцилиндров) к соответствующим входам жестких звеньев кинематических цепей - 3 и своими соответствующими входами к соответствующим входам схемы управления, которая на чертежах не представлена и не обозначена;

- неподвижные стрингеры - 5, установленные параллельно лонжерону - 1 и закрепленные своими соответствующими участками на соответствующих участках нервюр - 2;

- подвижные стрингеры - 6, выполненные в виде составных, шарнирно закрепленных между собой профилированных металлических балок и шарнирно подсоединенных своими соответствующими концами к соответствующим концам (выходам) жестких звеньев кинематических цепей - 3 (позиции шарниров на чертеже не обозначены);

- гибкую обшивку - 7 крыла летательного аппарата, выполненную, например, в виде композитного материала, состоящего из углеродного волокна и полиуретана и закрепленную на соответствующих участках внешних поверхностей лонжерона - 1, нервюр - 2, неподвижных - 5 и подвижных - 6 стрингеров и жестких звеньев кинематических цепей - 3, посредством, например, заклепок или клеевого соединения.

Предлагаемое адаптивное крыло функционирует следующим образом.

В процессе эксплуатации предлагаемого адаптивного крыла, при различных условиях полета самолета и требуемых маневрах, возникает необходимость в дифференцированном отклонении задней кромки адаптивного крыла, так как кривизна профиля адаптивного крыла в разных сечениях по размаху адаптивного крыла начинает варьироваться, что приводит к изменению формообразования адаптивного крыла и к ухудшению его аэродинамического качества.

Для устранения данной ситуации под действием соответствующих сигналов задания, поступающих на соответствующие входы соответствующих гидравлических приводов - 4, которые срабатывают и воздействуют штоками своих гидроцилиндров на соответствующие входы жестких звеньев кинематических цепей - 3, которые отклоняют соответствующие участки задней кромки адаптивного крыла относительно друг друга по определенному конструктивному закону и обеспечивают таким образом необходимую кривизну профиля адаптивного крыла в каждом сечении.

При этом подвижные стрингеры - 6 за счет сжимающих и растягивающих усилий, возникающих в следствии дифференцированного отклонения задней кромки адаптивного крыла, изменяют расстояния между соответствующими поверхностями жестких звеньев кинематических цепей - 3 и свое расположение. В следствии чего поддерживается форма и внешний отвод адаптивного крыла, а также происходит перераспределение аэродинамических нагрузок с обшивки - 7 и обеспечивается необходимое формообразование адаптивного крыла.

Таким образом, предлагаемая конструкция адаптивного крыла за счет использования подвижных стрингеров - 6 обеспечивает требуемое формообразование адаптивного крыла, лучшие аэродинамические качества адаптивного крыла и лучшую степень демпфирования колебаний концов жестких звеньев кинематических цепей - 3 и прочих деформируемых частей адаптивного крыла.

Изобретение относится к области летательных аппаратов. Адаптивное крыло содержит лонжерон, нервюры с гибкими задними кромками, состоящими из жестких звеньев кинематических цепей и приводами, подсоединенными выходами к входам жестких звеньев кинематических цепей, неподвижные стрингеры, установленные параллельно лонжерону и закрепленные своими участками на участках нервюр, обшивку крыла, закрепленную на соответствующих участках внешних поверхностей лонжерона, нервюр с гибкими задними кромками и неподвижных стрингеров. Подвижные стрингеры выполнены в виде составных, шарнирно соединенных между собой металлических балок и шарнирно подсоединенных своими соответствующими концами к концам жестких звеньев кинематических цепей. Изобретение направлено на снижение нежелательных отклонений обшивки на гибкой задней кромке крыла. 1 ил.

Адаптивное крыло, содержащее лонжерон, нервюры с гибкими задними кромками, состоящими из жестких звеньев кинематических цепей и приводами, подсоединенными своими соответствующими выходами к соответствующим входам жестких звеньев кинематических цепей, неподвижные стрингеры, установленные параллельно лонжерону и закрепленные своими соответствующими участками на соответствующих участках нервюр и обшивку крыла, закрепленную на соответствующих участках внешних поверхностей лонжерона, нервюр с гибкими задними кромками, состоящими из жестких звеньев кинематических цепей, неподвижных стрингеров, отличающееся тем, что оно снабжено подвижными стрингерами, выполненными в виде составных, шарнирно соединенных между собой металлических балок и шарнирно подсоединенных своими соответствующими концами к соответствующим концам жестких звеньев кинематических цепей.