Літальний апарат

Реферат: Запропоновано літальний апарат, що виконаний по схемі "качка" з флюгерним переднім горизонтальним оперенням, в якому цільноповоротна несуча поверхня із симетричним профілем закріплена до фюзеляжу за допомогою шарніра і керується за допомогою цільноповоротної керувальної поверхні, вісь обертання якої розташована на відстані від цільноповоротної несучої поверхні. Цільноповоротна несуча поверхня флюгерного переднього горизонтального оперення оснащена керувальною стабілізуючою поверхнею з стабілізуючими властивостями, що досягаються розмірами по загальній площі керувальної стабілізуючої поверхні більше ніж 7 % від площі цільноповоротної несучої поверхні флюгерного переднього горизонтального оперення, а керувальна стабілізуюча поверхня розташована на необхідній відстані від цільноповоротної несучої поверхні з урахуванням вибраної площі керувальної стабілізуючої поверхні. Цільноповоротна керувальна поверхня виконана у вигляді переставного горизонтального оперення з кермом тангажа. UA 98557 C2 (12) UA 98557 C2 UA 98557 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід, що пропонується, стосується побудови літаків, особливо літальних апаратів, що мають аеродинамічне управління. Відомий літальний апарат "МІГ-8" схема "качка", який має крило, фюзеляж, прямовисне оперення, органи управління по курсу та крену, переднє горизонтальне оперення (ПГО) з органами управління по тангажу [Соболев А. Самолѐты особых схем. - М.: Машиностроение, 1989. - С. 122, рис. 215, описание стр.122-124]. Недоліком цієї схеми є мала стійкість по тангажу, небезпечний режим польоту на великих кутах атаки, неможливість застосування високоефективної посадкової механізації, мала маневреність. Відомий літальний апарат [Авторское свидетельство SU 937271 МПК В64С 31/02, В64С 31/06, 23.06.82] дельтаплан з балансирним управлінням, що містить у собі кільову трубу (фюзеляж), бокові труби, гнучку обшивку (крило) та антипікіруюче обладнання у вигляді керма тангажа з тримером підпружиненим у нейтральній позиції. При цьому кермо тангажа встановлюється шарнірно. Обертальну вісь розміщено попереду центра тиску керма тангажа з тримером, а центр ваги їх сполучається з обертальною віссю. Це дозволяє керму орієнтуватися під нульовим кутом атаки і не створювати підіймальної сили при зміні кутів атаки всього літального апарата, крім пікіруючих. На продовженні кільової труби попереду основного крила жорстко закріплено кулачок, який відрегульовано так, щоб він при досягненні пікіруючих кутів атаки своїм дотиком відхиляв тример, який в свою чергу відхиляв переднє кермо на великі кути атаки для утворювання кабрувального моменту для виводу апарата з пікірування. Крило дельтаплана виконане по схемі "безхвістка" і має необхідні геометричні параметри, які забезпечують стійкість по всіх каналах. Недоліком даного літального апарата є те, що на всіх режимах польоту, окрім пікірування, антипікіруюче обладнання не дає ніякого ефекту і створює шкідливий опір і зайву вагу, схема "безхвістка" не дозволяє використати високонесучі профілі і вимагає певних геометричних параметрів крила, неможливість застосування механізації крила. Найбільш близьким за технічною суттю є літальний апарат "ЮАН-1," виконаний по схемі "качка" з флюгерним горизонтальним оперенням (ФГО), в якому цільноповоротна несуча поверхня (ЦНП) ФГО має симетричний профіль, закріплено до фюзеляжу за допомогою шарніра. На ЦНП встановлена цільноповоротна керувальна поверхня (ЦКП) малого розміру з можливістю зміни кута його установи. [Журнал "Авиация общего назначения" №2, 2010, с. 18, рис. 6, с. 20, рис. 4]. В патенті ЕА 008818 описано "Крылатый летательный аппарат с флюгерным горизонтальным оперением, причем расстояние от срединной поверхности цельноповоротной несущей поверхности флюгерного горизонтального оперения до оси вращения цельноповоротной управляющей поверхности флюгерного горизонтального оперения составляет не более десяти средних аэродинамических хорд цельноповоротной управляющей поверхности флюгерного горизонтального оперения, а минимальное расстояние от оси вращения цельноповоротной управляющей поверхности флюгерного горизонтального оперения до цельноповоротной несущей поверхности флюгерного горизонтального оперения составляет не менее половины средней аэродинамической хорды цельноповоротной управляющей поверхности флюгерного горизонтального оперения". До недоліків даного літального апарата треба віднести: 1. Симетричний профіль цільноповоротної несучої поверхні (ЦНП) - 5 має невеликі несучі властивості і не забезпечує достатньої усталеності флюгерного горизонтального оперення (ФГО) для надійного орієнтування до набігаючого потоку. 2. Малі розміри цільноповоротної керувальної поверхні (ЦКП) - 21, площа якої не більше 7 % від площі ЦНП також не забезпечують достатньої усталеності ФГО для надійного орієнтування ЦНП під заданим кутом до набігаючого потоку, що викликає коливання в процесі польоту і особливо під час посадки, що говорить о недостатній усталеності всього літального апарата і його небезпечності. 3. Недостатня усталеність ФГО не дозволяє застосування механізації на ЦНП. 4. З ростом механізації основного крила для її парирування необхідно зрощувати площу ЦНП ФГО, що в крейсерському польоті викликає небажаний опір та зайву вагу занадто великих розмірів ФГО. Це робить таку схему непрацездатною для великих комерційних літаків. 5. Складність керування, небезпечність. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити літальний апарат, в якому ЦКП також може бути виконано у вигляді фіксованого або переставного горизонтального оперення (тримера) з кермом тангажа і незалежно від конструкції сукупна площа тримера с кермом тангажа або площа ЦКП мають бути більше 7 % від площі ЦНП, тример с кермом тангажа або ЦКП від доцільності може знаходитись на будь-якій відстані від ЦНП і навіть зчленовано з ним, 1 UA 98557 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ЦНП і заднє основне крило мають будь-яку геометрію. Це надає ЦКП (або тримеру з кермом тангажа) необхідні стабілізуючі властивості і вона стає керувальною стабілізуючою поверхнею (КСП) ФГО, що забезпечує надійне орієнтування ЦНП під заданим кутом атаки до набігаючого потоку і не дає роботоздатності всій системі на всіх режимах польоту, збільшує усталеність всього літального апарата, надає можливість використання високонесучих профілів на ЦНП, надає можливість застосування будь-якої механізації на ЦНП, застосування будь-яких видів і ступенів механізації на основному крилі без збільшення площі ЦНП, підвищує аеродинамічну досконалість, керованість по тангажу на всіх режимах польоту і надає роботоздатність в звуковій і надзвуковій галузі літакобудування. Поставлена задача вирішується тим, що літальний апарат, який виконаний по схемі "качка" з флюгерним переднім горизонтальним оперенням, в якому цільноповоротна несуча поверхня із симетричним профілем закріплена до фюзеляжу за допомогою шарніра і керується за допомогою цільноповоротної керувальної поверхні, вісь обертання якої розташована на відстані від цільноповоротної несучої поверхні, згідно з винаходом, цільноповоротна несуча поверхня флюгерного переднього горизонтального оперення оснащена керувальною стабілізуючою поверхнею зі стабілізуючими властивостями, що досягаються розмірами по загальній площі керувальної стабілізуючої поверхні більше ніж 7 % від площі цільноповоротної несучої поверхні флюгерного переднього горизонтального оперення, а керувальна стабілізуюча поверхня розташована на необхідній відстані від цільноповоротної несучої поверхні з урахуванням вибраної площі керувальної стабілізуючої поверхні, причому цільноповоротна керувальна поверхня виконана у вигляді переставного горизонтального оперення з кермом тангажу. Порівняння побудови, що заявляється як винахід з вже відомими у цій галузі техніки, в тому числі і з найближчим аналогом, показує, що збільшення площі ЦКП ніж 7 % від поверхні ЦНП і розташування ЦКП на будь-якій відстані від ЦНП, при будь-якій геометрії ЦНП надає ЦКП властивості КСП, що забезпечує надійне орієнтування ЦНП під заданим кутом атаки до набігаючого потоку і не дає працездатності всій системі на всіх режимах польоту, збільшує усталеність всього літального апарата, надає можливість використання високонесучих профілів на ЦНП, надає можливість застосування будь-якої механізації на ЦНП, застосування будь-яких видів і ступенів механізації на основному крилі без збільшення площі ЦНП, підвищує аеродинамічну досконалість, керованість по тангажу на всіх режимах польоту і надає роботоздатність в звуковій і надзвуковій галузі літакобудування. Конструкція, що пропонується, пояснюється кресленням, де: Фіг.1 - вигляд побудови збоку; Фіг.2 - вигляд побудови в плані; Фіг.3 - показано демпфери та стоянкова заскочка стерна тангажа; Фіг.4-6 - показано розташування ЦКП при вибраній площі КСП; Фіг.7 - показано переставний тример. Літальний апарат містить основну несучу аеродинамічну поверхню (крило) - 1 з органами управління - 2 по крену і механізацією - 3, прямовисне оперення - 4 з кермом управління - 5 по курсу. Крило - 1 жорстко кріпиться до фюзеляжу - 6, що має рушій - 7, шасі - 8 і кабіну пілота - 9. Цільноповоротна несуча поверхня - 10 має механізацію - 11, переставний тример (стабілізатор) - 12, скріплений з ЦНП - 10 стрижнями - 13, кермо тангажа - 14, що знаходиться на тримері - 12. ЦНП - 10, тример - 12, стрижні - 13 утворюють стійку аеродинамічну (в нашому випадку "класичну") схему, в якій центр ваги близько співпадає з її фокусом і шарніром - 15, за допомогою якого ЦНП - 10 кріпиться до фюзеляжу - 6. Кермо тангажа - 14 керується системою гнучких тросів - 16 від ручки управління - 17, що знаходиться в кабіні пілота - 9. Механізація - 11 керується системою гнучких тросів - 18 від руки - 19. Системи управління - 16 та - 18 забезпечують повну свободу обертання КТ на шарнірі - 15. На ЦНП - 10 є запобіжні кулачки - 20, що обмежують його крайні позиції. Демпфери - 21, пом'якшують дотик кулачків - 20, містяться на фюзеляжі - 6. На одному з кулачків - 20 є виступ - 22, що входить у паз заскочки -23, яка кріпиться до фюзеляжу - 6 за допомогою шарніра - 24 і втримується пружиною - 25, заскочкою 23 можна керувати руків'ям - 26 з фіксатором - 27 за допомогою троса - 28. Тример - 12 з кермом висоти - 14 може бути цільноповоротним. Системи управління кермом висоти - 14 та механізацією - 11 можуть бути здійснені будь-якою (електро-, гідро-, пневмо-, радіо- і т.п.) системами приводів, що забезпечують вільне обертання ЦНП - 10 на шарнірі - 15. Крило - 1 в залежності від доцільності може мати будь-які геметрію і запас усталеності. При цьому, якщо ФПГО розташоване над фюзеляжем, то є можливість далеко віднести КСП від ЦНП і зменшити площу КСП (Фіг.4). При обмеженій можливості віднесення КСП від ЦНП збільшується площа КСП (Фіг.5). При виборі конструкції ФПГО у вигляді "безхвостки" КСП виконується нерозривно з ЦНП (Фіг.6). 2 UA 98557 C2 5 10 15 20 25 30 Працює літальний апарат таким способом: Літальний апарат починає рух по смузі за допомогою рушія - 7, шасі - 8, з випущеною механізацією - 3 та 11 і, якщо потрібно, встановленим тримером на злітний режим. При досягненні швидкості, при якій ЦНП - 10 набуває здатності орієнтуватися під малим кутом атаки до набігаючого потоку, пілот за допомогою руків'я - 26, тросом - 28 відводить заскочку - 23 і залишає фіксатор - 27 в такому стані до кінця польоту. ЦНП - 10 звільняється від фіксованого (стоянкового) положення і набуває здатності вільного обертання на шарнірі - 15. При досягненні злітної швидкості пілот ручкою - 17 за допомогою тросів - 16 відхиляє кермо - 14 угору, що приводить до збільшення кута атаки ЦНП - 10, завдяки шарніру - 15, а тример - 12 завдяки достатній площі забезпечує необхідний стабілізуючий момент і надійно утримує заданий кут ЦНП до набігаючого потоку. Зростання підйомної сили на ЦНП - 10 збільшує кабрувальний момент, літальний апарат задирає ніс і збільшує кут атаки крила - 1, на якому при цьому зростає підйомна сила та пікіруючий момент. При досягненні рівності кабрувального та пікіруючого моментів крило - 1 займає балансирний кут і літальний апарат набирає висоту. Після прибирання механізації - 3 та 11 і встановлення тримера в крейсерське положення літальний апарат набирає швидкість. При збільшенні або зменшені кута атаки на ЦНП змінюється і сила кабрувального моменту, яка збільшує або зменшує кут атаки на крилі - 1. Система наближається до рівноваги. Керувальна стабілізуюча поверхня, що складається із тримера - 12 і керма висоти - 14, може бути виконана цільноповоротною. Тример - 12 може бути переставним. Застосування запропонованого літального апарата дозволяє: 1) забезпечити надійне орієнтування ЦНП під заданим кутом атаки до набігаючого потоку, що не дає працездатності всій системі на всіх режимах польоту, збільшує усталеність всього літального апарата; 2) використання високонесучих профілів на ЦНП; 3) надати можливість застосування будь-якої механізації на ЦНП; 4) надати можливість застосування будь-яких видів і ступенів механізації на основному крилі без збільшення площі ЦНП; 5) підвищити аеродинамічну досконалість, керованість по тангажу, несучі властивості та безпечність на всіх режимах польоту і надати працездатність в звуковій і надзвуковій галузі літакобудування. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 Літальний апарат, що виконаний по схемі "качка"з флюгерним переднім горизонтальним оперенням, в якому цільноповоротна несуча поверхня із симетричним профілем закріплена до фюзеляжу за допомогою шарніра і керується за допомогою цільноповоротної керувальної поверхні, вісь обертання якої розташована на відстані від цільноповоротної несучої поверхні, який відрізняється тим, що цільноповоротна несуча поверхня флюгерного переднього горизонтального оперення оснащена керувальною стабілізуючою поверхнею з стабілізуючими властивостями, що досягаються розмірами по загальній площі керувальної стабілізуючої поверхні більше ніж 7 % від площі цільноповоротної несучої поверхні флюгерного переднього горизонтального оперення, а керувальна стабілізуюча поверхня розташована на необхідній відстані від цільноповоротної несучої поверхні з урахуванням вибраної площі керувальної стабілізуючої поверхні, причому цільноповоротна керувальна поверхня виконана у вигляді переставного горизонтального оперення з кермом тангажа. 3 UA 98557 C2 4 UA 98557 C2 5 UA 98557 C2 Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6