СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩИХ СВОЙСТВ КРЫЛА Российский патент 2023 года по МПК B64C21/08 

Описание патента на изобретение RU2790894C1

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к способам повышения несущих свойств крыла самолета.

Известен способ повышения несущих свойств крыльев, рассмотренный в патенте RU 2104220 C1. Способ основан на использовании выдува одной или нескольких щелевых (плоских) струй на поверхность крыльев.

В качестве прототипа выбран способ уменьшения отрыва потока, возникающего на поверхности закрылка при больших углах отклонения, путем выдува сжатого воздуха из узкой щели, расположенной в хвостовой части основного крыла или на носке закрылка, по касательной к его поверхности (Петров А.В. Энергетические методы увеличения подъемной силы крыла. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2011. - 61 с.).

Недостатком способа является то, что прирост аэродинамической подъемной силы реализуется в основном за счет устранения отрыва на отклоненном закрылке. При увеличении импульса выдуваемой струи больше необходимого для обеспечения безотрывного обтекания подъемная сила растет за счет вертикальной составляющей избыточного импульса струи (импульса щелевой (плоской) струи, сходящей с выходной кромки закрылка), а аэродинамическая часть подъемной силы остается практически неизменной. Это обусловлено в основном тем фактором, что тонкая щелевая (плоская) струя высокого полного давления практически теряет свой импульс к сходу с задней кромки закрылка. Кроме того, отмечаются значительные (более 15%) потери импульса отбираемого от двигателя газа в каналах его подвода к щелевому (плоскому) соплу.

Задачей изобретения является увеличение аэродинамической подъемной силы по сравнению с той, которая имеет место при ликвидации отрывов на профиле с закрылком.

Техническим результатом изобретения является повышение несущих свойств крыла, что приводит к сокращению длины разбега и пробега самолетов при снижении величины подводимой от маршевой силовой установки энергии за счет полезной интерференции крыла со сходящей с его задней кромки плоской струи и засоса воздуха в импеллер на его верхней поверхности: использование энергии набегающего потока происходит более эффективно.

Технический результат достигается тем, что в способе повышения несущих свойств крыла, включающем выдув плоской струи на поверхность отклоненного закрылка, выдув осуществляют в виде низконапорной струи через плоское сопло, расположенное на верхней поверхности закрылка в области задней кромки, при этом низконапорную струю формируют из воздуха, который отсасывают из области задней кромки основной части крыла и носка отклоненного закрылка.

Технический результат достигается также тем, что выдув низконапорной плоской струи на поверхность отклоненного закрылка и отсос воздуха в области задней кромки основной части крыла и носка отклоненного закрылка осуществляют при помощи импеллера.

Технический результат достигается также тем, что выдув низконапорной плоской струи на поверхность отклоненного закрылка осуществляют через плоское сопло высотой 5-20% от длины хорды закрылка.

На фиг. 1 показана схема импеллера, где 1 - вентилятор, 2 - спрямляющий аппарат, 3 - электромотор, 4 - обтекатель электромотора, 5 - цилиндрический канал. Электромотор приводит в движение вентилятор, который создает тягу.

На фиг. 2 показана зависимость коэффициента подъемной силы Су от угла атаки α для крыла с импеллером на закрылке, отклоненного на угол δзак=20°. Импеллерная распределенная силовая установка (ИРСУ) состоит из ряда импеллеров, расположенных на верхней поверхности поворотных закрылков.

На фиг. 3 показана зависимость коэффициента подъемной силы Су от угла атаки α для крыльев с выдувом на простой нещелевой закрылок и с двухщелевым выдвижным, где Cμ - коэффициент импульса струи.

На фиг. 4 показано общее представление крыла с импеллерами, где 6 - крыло, 7 - импеллерная распределенная силовая установка с плоскими соплами.

На фиг. 5 показано безотрывное обтекание профиля при отклонении закрылка на угол до 40° при наличии импеллера на его верхней поверхности.

Исследования аэродинамических характеристик при интерференции крыла и ИРСУ показали, что на режиме взлета (М=0.1, Н=0 м, δзак=20°) в диапазоне углов атаки α∈[2; 15°] рассмотренная конфигурация обладает высокими несущими свойствами. Для данной конфигурации с использованием низконапорной струи максимальное значение коэффициента подъемной силы достигает значения Су=6.4 (фиг. 2), что приблизительно в 2 раза выше, чем у крыла со струйной системой управления обтеканием на закрылке.

Следует также отметить, что применение струйного управления обтеканием, путем выдува сжатого воздуха из узкой щели, расположенной в хвостовой части основного крыла или на носке закрылка, по касательной к его поверхности, при отклонении закрылка даже на больший угол δзак=45° не обеспечивает значений коэффициента подъемной силы (фиг. 3) (Петров А.В. Энергетические методы увеличения подъемной силы крыла. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. - 149 с.), как в случае с использованием ИРСУ при отклоненном закрылке на угол δзак=20°.

Основными способами повышения подъемной силы крыла являются увеличение угла атаки и относительной кривизны профиля. При отклонении закрылка на углы больше 45 градусов можно добиться значительного увеличения кривизны профиля. Это в свою очередь приводит к образованию отрывных течений в области задней кромки основной части крыла и отклоненного закрылка. Для сохранения на всей поверхности крыла безотрывного обтекания, в том числе в области образования отрывных течений, осуществляют засос воздуха в импеллер. Поток воздуха засасывается вентилятором (1), приводимым в движение электромотором (3) (электромотор (3) расположен в обтекателе электромотора (4)), проходит через спрямляющий аппарат (2), после чего по цилиндрическому каналу (5) поток воздуха попадает в плоское (щелевое) сопло импеллера, из которого истекает в виде низконапорной струи на поверхность отклоненного закрылка. Использование низконапорной струи с относительно небольшой дозвуковой скоростью обеспечивает снижение потерь импульса струи при обтекании закрылка и ее смешении с внешним потоком и, тем самым, увеличивает эффект струйного закрылка. Кроме того, низкий напор струи при одинаковой подводимой мощности приводит к увеличению расхода воздуха через импеллер и, тем самым, затягивает отрыв с верхней поверхности основной части крыла. При выполнении перечисленных условий истекающая из плоского (щелевого) сопла импеллера, расположенного на верхней поверхности закрылка в области задней кромки, низконапорная струя к моменту схода с задней кромки закрылка практически не теряет свой импульс и выполняет роль струйного закрылка. При этом чем больше интенсивность выдуваемой струи, тем выше эффект повышения несущих свойств крыла с отклоненным закрылком.

Таким образом, в отличие от прототипа подъемная сила на взлетно-посадочных режимах будет расти не только из-за вертикальной составляющей импульса струи выдуваемого воздуха, но и из-за возрастающей аэродинамической составляющей подъемной силы за счет обеспечения безотрывного обтекания по всей поверхности крыла.

Похожие патенты RU2790894C1

название год авторы номер документа
Способ повышения несущих свойств крыла для скоростных региональных самолетов 2023
  • Крутов Александр Александрович
  • Пигусов Евгений Александрович
  • Бондарев Антон Владимирович
  • Волков Андрей Игоревич
  • Кажан Вячеслав Геннадьевич
  • Кузин Сергей Александрович
  • Хван Вячеслав Терентьевич
RU2813391C1
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩИХ СВОЙСТВ КРЫЛЬЕВ 1995
  • Жулев Ю.Г.
  • Иншаков С.И.
  • Кажан В.Г.
RU2104220C1
САМОЛЕТ КОРОТКОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ 1996
  • Жулев Ю.Г.
  • Зарецкий С.А.
  • Кажан В.Г.
RU2103199C1
Самолёт короткого взлёта и посадки 2018
  • Горбовской Владлен Сергеевич
  • Кажан Вячеслав Геннадьевич
  • Кажан Андрей Вячеславович
  • Гилязев Дмитрий Ильсурович
RU2728017C2
ВЫСОКОМАНЕВРЕННЫЙ САМОЛЕТ 1993
  • Шариф Мохаммед Аль-Хейли[Ua]
  • Араби Мухамед Юсиф[Ua]
  • Комаров Владимир Александрович[Ua]
RU2070144C1
САМОЛЕТ С УКОРОЧЕННОЙ ДЛИНОЙ РАЗБЕГА И ПРОБЕГА 1993
  • Шариф Мохаммед Аль-Хейли[Ua]
  • Араби Мухамед Юсиф[Ua]
  • Комаров Владимир Александрович[Ua]
RU2070139C1
Беспилотный самолёт 2015
  • Болсуновский Анатолий Лонгинович
  • Власов Александр Николаевич
  • Кажан Вячеслав Геннадиевич
  • Кажан Андрей Вячеславович
  • Суханов Валерий Леонидович
  • Шаныгин Александр Николаевич
  • Шенкин Андрей Владимирович
RU2703658C1
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ОРГАН УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 2022
  • Павленко Ольга Викторовна
  • Пигусов Евгений Александрович
RU2792369C1
Летательный аппарат короткого взлета и посадки с газодинамическим управлением 2018
  • Сычев Владимир Борисович
  • Амброжевич Александр Владимирович
  • Пшиченко Дмитрий Викторович
  • Карташев Андрей Сергеевич
  • Корнев Алексей Владимирович
  • Караваев Николай Андреевич
  • Сычев Сергей Владимирович
  • Куликов Борис Михайлович
  • Грищенко Александр Владимирович
  • Мигалин Константин Валентинович
  • Сиденко Алексей Ильич
  • Середа Владислав Александрович
RU2711760C2
САМОЛЕТ С УКОРОЧЕННОЙ ДЛИНОЙ РАЗБЕГА И ПРОБЕГА 1993
  • Шариф Мохаммед Аль-Хейли[Ua]
  • Араби Мухамед Юсиф[Ua]
  • Комаров Владимир Александрович[Ua]
RU2070145C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 790 894 C1

Реферат патента 2023 года СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩИХ СВОЙСТВ КРЫЛА

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к способам повышения несущих свойств крыла самолета. Способ повышения несущих свойств крыла включает выдув плоской струи на поверхность отклоненного закрылка, при этом выдув осуществляют в виде низконапорной струи через плоское сопло, расположенное на верхней поверхности закрылка в области задней кромки, низконапорную струю формируют из воздуха, который отсасывают из области задней кромки основной части крыла и носка отклоненного закрылка. Повышаются несущие свойства крыла, что приводит к сокращению длины разбега и пробега самолетов при снижении величины подводимой от маршевой силовой установки энергии. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения RU 2 790 894 C1

1. Способ повышения несущих свойств крыла, включающий выдув плоской струи на поверхность отклоненного закрылка, отличающийся тем, что выдув осуществляют в виде низконапорной струи через плоское сопло, расположенное на верхней поверхности закрылка в области задней кромки, при этом низконапорную струю формируют из воздуха, который отсасывают из области задней кромки основной части крыла и носка отклоненного закрылка.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдув низконапорной плоской струи на поверхность отклоненного закрылка и отсос воздуха в области задней кромки основной части крыла и носка отклоненного закрылка осуществляют при помощи импеллера.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдув низконапорной плоской струи на поверхность отклоненного закрылка осуществляют через плоское сопло высотой 5-20% от длины хорды закрылка.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2790894C1

CN 216916268 U, 08.07.2022
RU 95115414 A, 20.08.1997
EP 4071052 A1, 12.10.2022
US 2015158577 A1, 11.06.2015
US 4285482 A, 25.08.1981.

RU 2 790 894 C1

Авторы

Бондарев Антон Владимирович

Волков Андрей Игоревич

Горбовской Владлен Сергеевич

Дроздов Алексей Сергеевич

Кажан Андрей Вячеславович

Кажан Вячеслав Геннадьевич

Кузин Сергей Александрович

Пигусов Евгений Александрович

Хван Вячеслав Терентьевич

Даты

2023-02-28Публикация

2022-12-01Подача