Летательный аппарат и его механизированное крыло Российский патент 2024 года по МПК B64C39/04 

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике, и в частности к несущим элементам летательного аппарата, и может быть использовано при проектировании дозвуковых летательных аппаратов транспортной категории для перевозки широкой номенклатуры грузов массой до 50 тонн со стреловидным крылом, двигателями большой и сверхбольшой степени двухконтурности, обеспечивающих снижение эмиссии NO_X, расхода топлива и эмиссии СО₂, за счет применения альтернативных источников топлива, обеспечивающих безопасность полета, пониженным уровнем шума на местности и расширенным диапазоном условий базирования.

Необходима разработка концепции перспективных магистральных самолетов нетрадиционной схемы с крыльями, обеспечивающих снижение аварийности, шума, удельной стоимости разработки и увеличение жизненного цикла ЛА в соответствии с целевыми показателями гражданских самолётов 2025÷2030 годов. При проектировании перспективных крыльев пассажирских самолетов особое внимание уделяется несущим свойствам компоновки на взлетно-посадочных режимах и безопасности полета.

Известны различные летательные аппараты транспортной категории с механизированным крылом. Типичное крыло пассажирского самолета состоит из центроплана, консоли и необходимых функциональных систем, таких как пилоны, мотогондолы двигателя и другие элементы конструкции самолета, влияющие на обтекание крыла.

Известно несколько примеров транспортных самолетов с мотогондолой двигателей, расположенных на пилоне под крылом.

Известен самолет Ил-76 (см. Самолет ИЛ-76МД, учебное пособие в четырех частях, часть первая сост. Бондаренко А.А., Рева Э.А., Сучков А.В, Павлык А.С. 164 с., Ульяновск, 2014 г.). Самолет предназначен для перевозки грузов со взлетной массой 152000 кг на расстояние до 2800км с максимальной скоростью 750-800км/ч. Компоновка самолета выполнена по схеме «высокоплан» с взлетно-посадочной механизацией, состоящей из предкрылка и трехщелевого закрылка.

К недостаткам этого самолета можно отнести конструкцию закрылка, которая является сложной в изготовлении и эксплуатации. Наличие четырех двигателей.

Известен самолет Airbus CC-150 Polaris (Пассажирские самолеты мира, под редакцией Беляева В.В., Москва, АРГУС, 1997г., с.104-105). Самолет предназначен для перевозки грузов со взлетной массой 142000 кг на расстояние до 4000 км с максимальной скоростью 895 км/ч. Компоновка самолета выполнена по схеме «низкоплан», крыло с взлетно-посадочной механизацией.

К недостаткам этого самолета можно отнести недостаточную полезную нагрузку.

Общими недостатками для всех рассмотренных выше компоновок является низкая скорость разгрузочных работ и использование двигателя с малой степенью двухконтурности, которые работают на традиционных видах топлива.

Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является применение схемы транспортного самолета с двумя фюзеляжами, тремя двигателями большой степени двухконтурности и с применением альтернативных видов топлива, с топливными баками расположенными в носовой и хвостовой частях фюзеляжа обеспечивающих безопасность полета, с взлетно-посадочной механизацией крыла. Вследствие чего улучшаются условия базирования, транспортная логистика и топливная эффективность, уменьшается выброс продуктов горения в атмосферу

Решение поставленной задача и технический результат достигаются тем, что летательный аппарат характеризуется тем,что содержит:

- два фюзеляжа с топливными баками, причем в одном фюзеляже бак расположен в носовой части фюзеляжа, в другом - в хвостовой части фюзеляжа;

- крыло с взлетно-посадочной механизацией;

- три двигателя, расположенные под крылом и выполненные с возможностью использования альтернативных источников топлива;

- Т-образное оперение замкнутого типа;

Решение поставленной задача и технический результат достигаются тем, что в крыле с взлетно-посадочной механизацией консоли выполнены умеренной стреловидности, а центральная часть крыла нулевой стреловидности, при этом на крыле реализована механизация в виде щелевого выдвижного предкрылка по всему размаху консолей и отклоняемого носка на центральной части крыла и однощелевого закрылка типа Фаулера.

На фиг. 1 показан общий вид двухфюзеляжного самолета;

на фиг. 2 приведена типовая схема крыла;

на фиг. 3 показано расположение механизации крыла;

на фиг. 4 приведена схема расположения топливных баков для альтернативных видов топлива;

на фиг. 5 показана характерная картина обтекания верхней поверхности профиля.

Летательный аппарат 1 (Фиг. 1) содержит два фюзеляжа 2 и крыло 3, выполненное с удлинением λ=9÷12 и стреловидностью χ=15-25 (умеренная), три двигателя 4, расположенные под крылом, по одному на правой и левой консолях крыла, а третий между двумя фюзеляжами, и Т-образное оперение 5 замкнутого типа.

Топливные баки 13 для криогенного топлива расположены (Фиг. 4) в одном фюзеляже в носовой части фюзеляжа, в другом в хвостовой части фюзеляжа так, чтобы обеспечить балансировку самолета и соответственно безопасность полета, поскольку данная компоновка является тяжелой (два фюзеляжа), обеспечение достаточной балансировки является очень важным для обеспечения безопасности полета.

Двигатели могут работать на альтернативных видах топлива: криогенное топливо, либо водород, либо метан.

Использовано Т-образное оперение замкнутого типа.

В крыле с взлетно-посадочной механизацией, консоли выполнены умеренной стреловидности χ=15-25, а центральная часть крыла нулевой стреловидности, при этом на крыле реализована механизация в виде щелевого выдвижного предкрылка по всему размаху консолей и отклоняемого носка на центральной части крыла и однощелевого закрылка типа Фаулера.

На консольной части 6 (Фиг. 2) крыла 3 установлен классический предкрылок 7 (Фиг. 3) для передней кромки 8, а для задней кромки 9 классический закрылок 10 с выдвижением типа Фаулера. На центральной части крыла 11 (Фиг. 3) на передней кромке расположен отклоняемый носок 12, а на задней кромке 9 так же, как и на консольной части, классический выдвижной закрылок 10.

Двухфюзеляжный транспортный самолет представляет собой 3х-двигательный самолет, предназначенный для перевозки широкой номенклатуры грузов массой до 50 тонн, с взлетно-посадочной полосы до 1000 м. Использование двух двигательной схемы не обеспечивает взлетно-посадочные требования. Предлагаемая конструкция обладает преимуществами с точки зрения аэродинамики и весовой отдачи, а также имеет уникальные экономические характеристики (время разгрузки и погрузки грузов на 15-30% меньше) и эксплуатационные возможности в сравнении с однофюзеляжным самолетом традиционной схемы, в том числе за счет возможности применения альтернативных источников топлива (снижение расхода топлива на 1-5%).

Был выполнен ряд расчетных исследований. Картина обтекания типичного профиля и линии тока, полученные в результате расчетов, показаны на фиг. 5 подтверждают безотрывный характер обтекания профиля с отклоненной в посадочное положение механизацией крыла улучшаются условия базирования, транспортная логистика и топливная эффективность, уменьшается выброс продуктов горения в атмосферу.

Таким образом, удается создать летательный аппарат, обладающий следующими преимуществами:

Использование альтернативных видов топлива позволит повысить топливную эффективность (снижение расхода топлива на 1-5%) и снизить эмиссию СО₂ на 25-30%.

Предложенная механизация позволяет получить прирост Cy на линейной участке, за счет перераспределения нагрузки и увеличения циркуляции и повышения максимальных значений Суmах. Кроме того, использование предлагаемой механизации позволяет улучшить взлетно-посадочные характеристики летательного аппарата и уменьшить дистанцию разбега и пробега на 10-25% по взлетно-посадочной полосе, а уникальное расположение топливных баков позволит повысить безопасность эксплуатации предлагаемого летательного аппарата.

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике и в частности к несущим элементам летательного аппарата. Летательный аппарат содержит два фюзеляжа с криогенными топливными баками, причем в одном фюзеляже бак расположен в носовой части фюзеляжа, в другом - в хвостовой части фюзеляжа. Крыло с взлетно-посадочной механизацией. Три двигателя, расположенные под крылом по одному на правой и левой консолях крыла, а третий между двумя фюзеляжами и выполненные с возможностью использования альтернативных источников топлива. Т-образное хвостовое оперение замкнутого типа. Группа изобретений также относится к крылу с взлетно-посадочной механизацией для такого летательного аппарата. Техническим результатом является создание летательного аппарата, который обеспечивает улучшение условий базирования, транспортную логистику и топливную эффективность, а также уменьшение выброса продуктов горения в атмосферу. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Летательный аппарат, характеризующийся тем, что содержит:

- два фюзеляжа с криогенными топливными баками, причем в одном фюзеляже бак расположен в носовой части фюзеляжа, в другом - в хвостовой части фюзеляжа;

- крыло с взлетно-посадочной механизацией;

- три двигателя, расположенные под крылом по одному на правой и левой консолях крыла, а третий между двумя фюзеляжами и выполненные с возможностью использования альтернативных источников топлива;

- Т-образное хвостовое оперение замкнутого типа.

2. Крыло с взлетно-посадочной механизацией для летательного аппарата по п.1, характеризующееся тем, что консоли крыла выполнены умеренной стреловидности, а центральная часть крыла нулевой стреловидности, при этом на крыле реализована механизация в виде щелевого выдвижного предкрылка по всему размаху консолей и отклоняемого носка на центральной части крыла и однощелевого закрылка типа Фаулера.