Сверхзвуковой летательный аппарат с изменяемой в полёте кривизной крыла Российский патент 2017 года по МПК B64C30/00 B64C3/50 

В последнее время конструкторы многих стран мира проектируют летательные аппараты с механизацией передней и задней кромок крыла.

Примером такого решения является сверхзвуковой летательный аппарат по патенту США №3047257, класс 244-85, за 1962 год.

Недостаток указанного летательного аппарата - его большой вес, так как обшивка поворотных кессон-секций крыла не включена в работу от изгиба крыла, что ведет к увеличению его веса вследствие увеличения толщины лонжеронов этих секций и толщины лонжеронов и обшивки неподвижной секции.

Цель изобретения - уменьшение веса крыла с изменяемой кривизной.

Указанная цель достигается тем, что на сверхзвуковом летательном аппарате, содержащем фюзеляж, стреловидное крыло с изменяемой кривизной, выполненное в виде неподвижной закрепленной к фюзеляжу центральной кессон-секции и поворотных относительно ее продольных кессон-секций, соединенных с центральной кессон-секцией по верхней поверхности при помощи скользящего соединения, а по нижней поверхности – шарнирно, и снабженных замками крайних положений, скользящее соединение продольных кессон-секций с центральной кессон-секцией по верхней поверхности выполнению гребенчатым.

Шарнирно соединенные между собой поворотные кессон-секции имеют возможность менять свое угловое положение относительно неподвижной центральной кессон-секции, что приводит к изменению кривизны всего профиля крыла, позволяет затянуть срыв потока с верхней поверхности крыла на дозвуковых скоростях полета, тем самым увеличить его максимальную подъемную силу и, соответственно, улучшить маневренные характеристики летательного аппарата.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображен общий вид описываемого летательного аппарата, вид сбоку;

на фиг. 2 - то же, вид в плане;

на фиг. 3 - то же, вид спереди;

на фиг. 4 - вид в изометрии ¾, сверху спереди;

на фиг. 5 - вид на левую консоль крыла сверху;

на фиг. 6 - перспективный вид крыла (разрез А-А на фиг. 5);

на фиг. 7 - дано сечение Б-Б на фиг. 5;

на фиг. 8 - дано сечение по гребенчатому соединению (сечение В-В на фиг. 7);

на фиг. 9 - дано левое бортовое сечение консоли крыла и гидравлические силовые приводы, размещенные в фюзеляже;

на фиг. 10 - показан силовой привод секции (вид по стрелке Г на фиг. 9);

на фиг. 11 - приведена конструкция гидравлического замка (сечение Д-Д на фиг. 10);

на фиг. 12 - приведена конструкция отклоняемой носовой части профиля и механизм отклонения;

на фиг. 13 - приведена конструкция отклоняемой хвостовой части профиля (сечение Е-Е на фиг. 5);

на фиг. 14 - приведена конструкция отклоняемой хвостовой части профиля (сечение Ж-Ж на фиг. 5);

на фиг. 15 - дано положение профиля крыла, соответствующего полету на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях;

на фиг. 16 - дано положение профиля крыла на взлетно-посадочных режимах;

на фиг. 17 - дано положение профиля крыла на режимах, соответствующих режимам Су макс (М=0,3-0,8);

на фиг. 18 - дано положение профиля крыла на режимах дозвукового крейсерского полета (М=0,6-0,8).

Сверхзвуковой летательный аппарат содержит фюзеляж 1, стреловидное крыло, консоли которого состоят из передних подвижных кессон-секций 2 и 3, неподвижной кессон-секции 4 и подвижных задних кессон-секций 5, 6 и 7, воздухозаборники с силовой установкой 8, цельноповоротный стабилизатор 9, вертикальное оперение 10 с рулем направления 11 (фиг. 1-4).

Подвижные кессон-секции 3 и 5 крыла крепятся к шпангоутам 12 и 13 фюзеляжа при помощи стыковочных узлов 14 и 15 (фиг. 5).

Основная неподвижная силовая кессон-секция 4 крыла крепится к шпангоутам 16 и 17 фюзеляжа при помощи стыковочных узлов 18 и 19.

На этом кессоне, состоящем из двух лонжеронов 20 и 21, стрингеров, нервюр и силовой обшивки, крепятся подвижные силовые кессон-секции 3 и 5 крыла.

Крепление кессон-секции 5 к основной неподвижной кессон-секции 4 осуществляется по нижней поверхности крыла при помощи силовых петель нижней полки лонжерона 21 и ответных силовых петель, расположенных на нижней полке лонжерона 22 кессон-секци 5 (фиг. 7).

Аналогичным образом происходит крепление нижней поверхности секции 3 к лонжерону 20 кессон-секции 4.

Кессон-секции 3 и 5 имеют возможность поворачиваться вокруг осей 23 и 24 соответственно. По верхней поверхности стык выполнен гребенчатым (фиг. 8).

Скользящее гребенчатое соединение позволяет включить в работу от изгиба крыла при больших перегрузках обшивку кессон-секций 3 и 5, нормальные силы от изгиба N собираются на полках лонжеронов и передаются на неподвижную секцию 4 через боковые стенки 25 и 26 гребенчатого соединения (фиг. 6, 7, 8), а затем - на фюзеляж через стыковочные узлы 14, 15 18 и 19.

Благодаря включению в работу кессон-секций 3 и 5 лонжероны имеют минималную толщину и, соответственно, минимальный вес.

Аналогично осуществляется стык кессон-секций 3 и 5.

Вращение секций 3 и 5 относительно основной неподвижной кессон-секции 4 происходит при помощи силовых гидроцилиндров 27 и 28, размещенных в фюзеляже и крепящихся к шпангоутам 12 и 13 фюзеляжа при помощи кронштейнов (фиг. 9).

Шток 29 гидроцилиндра 27 соединен с нижней полкой лонжерона 30 подвижной кессон-секции 3 при помощи кулачка 31 (фиг. 10).

Лонжерон 30 имеет возможность перемещаться в пазу 32 шпангоута 12 (фиг. 9) и имеет силовые проушины 33 и 34 (фиг. 10).

В исходном положении (позиция «3» фиг. 10) кессон-секция 3 удерживается при помощи штока 35 гидроцилиндра 36 (фиг. 11).

Шток 35 гидроцилиндра 36 входит в силовую проушину 34 нижней полки лонжерона 30.

При необходимости изменения положения секции шток 35 убирается внутрь гидроцилиндра 36, силовой гидроцилиндр 27 перемещает кессон-секцию 3 из позиции «3» в позицию «И», после чего гидроцилиндр 36 вводит фиксирующий шток 35 в силовую проушину 33 верхней полки лонжерона 30, фиксируя кессон-секцию 3 в положение «И» (фиг. 10, 11).

Перемещение и фиксация кессон-секции 5 (фиг. 9) происходит аналогичным образом и синхронизировано с перемещением кессон-секции 3.

Перемещение кессон-секции 2 относительно кессон-секции 3 происходит при помощи силового гидроцилиндра 37 (фиг. 12), укрепленного с одной стороны при помощи кронштейна к стенке 38 кессон-секции 2.

Поворот кессон-секции 2 относительно кессон-секции 3 происходит вокруг оси 39, расположенной на нижней поверхности крыла. Верхняя часть кессон-секции 2 свободно пригнана к профилированной верхней полке лонжерона 30.

Перемещение кессон-секции 6 относительно кессон-секции 5 происходит по направляющим рельсам 40-41 и 42-43, по которым перемещаются ролики 44 и 45 (фиг. 13).

Ролики 44 и 45 при помощи силового привода кессон-секции 6 перемещаются в направляющих рельсах 40 и 41, перемещая всю секцию на угол 66 в позицию К.

Перемещение кессон-секции 7 относительно кессон-секции 5 происходит при помощи силового привода секции вокруг оси 46 (фиг. 14).

Кессон-секция 7 может работать и как элерон (позиции Л и М), и как простой поворотный закрылок (позиция Н).

Исходное положение секций б2=б3=б5=б6=б7=0 (фиг. 15) соответствует полету летательного аппарата на трансзвуковых и сверхзвуковых скоростях полета.

Максимальные углы отклонения секций 63 соответствуют режимам взлета и посадки (фиг. 16); на этих режимах б2=30°, б3=10°, б5=10°, б6=50°, б7=40°.

Для полета на режимах, соответствующих режиму максимальных перегрузок (М=0,3-0,8) и получения оптимальной кривизны профиля, соответствующей положению максимальных значений подъемной силы, секции устанавливаются в положение б2=30°, б3=10°, б5=10°, б6=20°, б7=20° (фиг. 17).

Такое положение секций обеспечивает безотрывное обтекание всего профиля консоли на больших углах атаки.

В случае полета на максимальную дальность на дозвуковых режимах секции устанавливаются в положение б2=5°-8°, б3=0°, б5=0°, б6=б7=10°-12° (фиг. 18).

Из приведенных материалов видно, что секции крыла имеют возможность занимать положения, соответствующие любым режимам полета современного сверхзвукового летательного аппарата.

Таким образом, введение на верхней поверхности стреловидного крыла с изменяемой кривизной скользящего гребенчатого соединения подвижных продольных кессон-секций с неподвижно закрепленной к фюзеляжу центральной кессон-секцией позволит создать современный сверхзвуковой летательный аппарат с улучшенными маневренными характеристиками.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение может быть осуществлено путем гребенчатого соединения скользящего соединения продольных кессон-секций с центральной кессон-секцией по верхней поверхности.

Сверхзвуковой летательный аппарат с изменяемой в полете кривизной крыла содержит фюзеляж, крыло с изменяемой кривизной, выполненное в виде неподвижно закрепленной к фюзеляжу центральной кессон-секции и поворотных относительно ее подольных кессон-секций, соединенных с центральной кессон-секцией по верхней поверхности при помощи скользящего соединения, а по нижней поверхности – шарнирно, и снабженных замками крайних положений. Скользящее соединение продольных кессон-секций с центральной кессон-секцией по верхней поверхности выполнено гребенчатым. Изобретение направлено на снижение веса. 18 ил.

Сверхзвуковой летательный аппарат с изменяемой в полете кривизной крыла, содержащий фюзеляж, крыло с изменяемой кривизной, выполненное в виде неподвижно закрепленной к фюзеляжу центральной кессон-секции и поворотных относительно ее подольных кессон-секций, соединенных с центральной кессон-секцией по верхней поверхности при помощи скользящего соединения, а по нижней поверхности – шарнирно, и снабженных замками крайних положений, отличающийся тем, что, с целью снижения веса, скользящее соединение продольных кессон-секций с центральной кессон-секцией по верхней поверхности выполнено гребенчатым.