Крыло летательного аппарата

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие СКБ Камертон(72) Авторы Нарушевич Аркадий Александрович Гущин Анатолий Леонидович Яляев Валерий Гильмутдинович Петровский Владимир Борисович Демьяненко Анатолий Валентинович Анохин Александр Михайлович Гречихин Леонид Иванович(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие СКБ Камертон(56) Разработка и испытания дистанционно пилотируемых летательных аппаратов с замкнутым крылом. Экспресс-информация // Авиастроение. -24. М., 1986. - . 1-11.1762747 3, 1992.2067948 1, 1996.2209152 1, 2003.3653609, 1972.5332177 , 1994.4053125, 1977.(57) Крыло летательного аппарата, выполненное в виде замкнутого контура в виде эллипса в вертикальной плоскости с горизонтальной большой осью и с соотношением осей, равным 2,5-3,5, причем при сечении крыла вертикальной плоскостью, проходящей через малую ось эллипса перпендикулярно большой оси эллипса, сечение верхней части крыла смещено относительно сечения нижней части на величину, не превышающую длину хорды профиля крыла, которая составляет 0,4-0,6 величины малой оси эллипса. Фиг. 1 Изобретение относится к области создания летательных аппаратов. Известна классическая конструкция крыла летательного аппарата, состоящего из двух (или двух пар) симметричных относительно оси летательного аппарата консолей 1. 13863 1 2010.12.30 Данная конструкция имеет ряд недостатков с увеличением угла атаки до 15-16 и выше на крыле начинается срыв воздушного потока, приводящий к резкому уменьшению подъемной силы, что ведет к потере маневренных качеств летательного аппарата и к снижению уровня безопасности полета для обеспечения приемлемых взлетно-посадочных характеристик при уменьшении подъемной силы на малых скоростях и больших углах атаки необходимо применение механизации крыла, что ведет к усложнению конструкции крыла и увеличению веса всего летательного аппарата поскольку давление воздуха на нижней части крыла больше, чем на верхней, на концах крыла происходит перетекание воздуха с нижней части на верхнюю, в результате чего образуются мощные вихри, создающие так называемое индуктивное сопротивление, что ведет к необходимости затраты дополнительной энергии на его преодоление поскольку крыло испытывает большие нагрузки, много внимания уделяется его прочности, что ведет к увеличению веса крыла и, как следствие, к уменьшению веса полезного груза. Известны разработки, направленные на устранение эффекта перетекания воздушного потока с нижней на верхнюю часть крыла путем применения так называемого кольцевого крыла 2 (сечение крыла в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению полета, имеет форму окружности). Данные проекты не нашли широкой практической реализации потому, что кольцевое крыло не создавало достаточной подъемной силы для выполнения нормального взлета и посадки (только для условий вертикального взлета и посадки), не позволяло осуществлять эффективное маневрирование, т.к. в любом положении летательного аппарата значительная часть крыла практически исключалась из процесса создания подъемной силы. Известна конструкция замкнутого крыла 3 - прототипа заявляемому, состоящего из двух пар (верхняя и нижняя) консолей, каждая из которых представляет собой прямое крыло классической формы. Концы каждой пары соединены между собой, корневые части нижней пары присоединены к фюзеляжу, а верхней - к верхней части киля. В результате крыло в вертикальной и горизонтальной проекциях имеет форму ромба, а фюзеляж самолета находится в замкнутом контуре, образованном соединенными консолями. Известное устройство имеет ряд недостатков, которые не позволили использовать положительный эффект от применения замкнутой формы крыла ромбовидная в проекции спереди и сверху форма крыла не предотвращает срыв потока с крыла на больших углах атаки не позволяет использовать энергию потока воздуха, проходящего через замкнутый контур, формирующую усилия в виде дополнительной подъемной силы наличие законцовок в месте стыковки концов верхней и нижней части крыла не избавляет от перетекания воздуха снизу вверх, и в результате индуктивное сопротивление снижается незначительно не полностью (около 30 по отношению к кольцевому крылу) решает проблему увеличения прочности замкнутой конструкции. Задачей изобретения является повышение маневренности летательного аппарата, повышение его эксплуатационных характеристик (уменьшение длин разбега и пробега, скоростей взлета и посадки и т.д.), а также увеличение аэродинамического качества и повышение прочностных характеристик замкнутого крыла за счет предотвращения срыва потока воздуха с поверхностей крыла при увеличении углов атаки выше 16 создания дополнительной подъемной силы, обеспечивающей хорошие взлетно-посадочные характеристики без применения механизации крыла значительного уменьшения индуктивного сопротивления увеличения прочности крыла без увеличения его веса. 2 13863 1 2010.12.30 Поставленная задача достигается тем, что предложено крыло летательного аппарата,выполненное в виде замкнутого контура в виде эллипса в вертикальной плоскости с горизонтальной большой осью и с соотношением осей, равным 2,5-3,5, причем при сечении крыла вертикальной плоскостью, проходящей через малую ось эллипса перпендикулярно большой оси эллипса, сечение верхней части крыла смещено относительно сечения нижней части на величину, не превышающую длину хорды профиля крыла, которая составляет 0,4-0,6 величины малой оси эллипса. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого крыла, установленного на фюзеляж летательного аппарата. На фиг. 2 представлено сечение - крыла вертикальной плоскостью, проходящей через малую ось эллипса, перпендикулярно большой оси эллипса. Крыло 1 установлено на фюзеляж 2 и состоит из верхней части 3 и нижней части крыла 4, хорда профиля крыла 5. Работа устройства осуществляется следующим образом. При движении предлагаемого крыла в воздухе набегающий воздушный поток создает подъемную силу за счет обтекания профиля крыла (аналогично созданию подъемной силы на известных конструкциях крыла). Соотношение осей эллипса, равное 2,5-3,5, при горизонтальной большой оси обеспечивает участие в создании подъемной силы за счет обтекания профиля крыла 82-90 площади крыла. Уменьшение соотношения меньше 2,5 ведет к значительному уменьшению этой доли площади крыла и к уменьшению подъемной силы. Увеличение этого соотношения более 3,5, равно как и увеличение длины хорды 5 более 0,6 малой оси эллипса, ведет к появлению взаимного аэродинамического влияния между верхней 3 и нижней 4 частями крыла, тоже вызывающего уменьшение подъемной силы. Кроме подъемной силы, создаваемой за счет обтекания воздушным потоком профиля крыла, создается и дополнительная подъемная сила за счет отклонения потока воздуха,проходящего внутри замкнутого контура крыла, вниз на величину, зависящую от угла установки и угла атаки крыла. При уменьшении длины хорды 5 менее 0,4 малой оси эллипса отклонение потока воздуха затрудняется и дополнительная подъемная сила уменьшается. Создан рабочий макет летательного аппарата с овальным крылом 1 замкнутого типа с большой осью 7,5 м и малой осью 2,4 м, с длиной хорды 5, равной 1,3 м, и со смещениемверхней части крыла относительно нижней в сечении вертикальной плоскостью,проходящей через малую ось эллипса перпендикулярно большой оси эллипса, равным 0,16 м. При его испытаниях величина дополнительной подъемной силы достигала 45-50 от суммарной подъемной силы крыла. Воздух, попавший в замкнутый контур крыла 1, не имеет возможности из него выйти раньше, чем достигнет его задней кромки. Он препятствует срыву потока с верхней поверхности нижней части крыла 4, а при выходе из замкнутого контура он притягивает за счет эжекции воздух к внешней поверхности крыла, что препятствует срыву потока с верхней поверхности верхней части крыла 3. Этот эффект вместе с эффектом создания дополнительной подъемной силы фактически выполняет ту же функцию, какую выполняет механизация крыла на известных конструкциях крыла. При длине хорды 5 менее 0,4 малой оси эллипса или при смещенииверхней части крыла относительно нижней в сечении вертикальной плоскостью, проходящей через малую ось эллипса перпендикулярно большой оси эллипса, как показано на фиг. 2, на величину более длины хорды этот эффект не проявляется. При испытаниях модели крыла, созданной по пропорциям рабочего макета, в гидроканале срыв потока на крыле не наблюдался до углов атаки 50. Наличие замкнутого контура с плавным переходом от нижней части 4 к верхней 3 и отсутствие большого смещенияверхней части крыла 3 относительно нижней 4 в сечении вертикальной плоскостью, проходящей через малую ось эллипса перпендикулярно большой оси эллипса, препятствует перетеканию воздуха с нижних поверхностей верхней 3 и нижней 4 частей крыла на их верхние поверхности, в результате чего практически отсут 3 13863 1 2010.12.30 ствует индуктивное сопротивление. При смещенииверхней части крыла 3 относительно нижней 4 на величину более длины хорды 5 этот эффект не проявляется. При испытаниях модели крыла в гидроканале завихрения на концах крыла не наблюдались. В процессе испытаний рабочего макета летательного аппарата с овальным крылом замкнутого типа наблюдался разгон на разбеге значительно энергичнее, чем мог обеспечить установленный на макете двигатель при реальном весе макета и с известной классической конструкцией крыла. Это свидетельствует о значительном снижении индуктивного сопротивления. Источники информации 1. Лебедев А.А., Стражева И.В., Сахаров Г.И. Аэромеханика самолета. - М. Государственное издательство оборонной промышленности, 1955. - . 165-168. 2. Ружицкий Е.И. Европейские самолеты вертикального взлета. - М. Астрель ,2000. - . 247, 249. 3. Разработка и испытание дистанционно пилотируемых летательных аппаратов с замкнутым крылом // Авиастроение - экспресс-информация. -24. - М., 1986. - . 1-11. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4