несущая поверхность самолета короткого взлета и посадки

Формула изобретения

Несущая поверхность самолета короткого взлета и посадки, содержащая основное крыло и расположенное ниже него поворотное крыло, связанное с приводом, соединенным с осью вращения этого крыла, отличающаяся тем, что оба крыла снабжены щелевыми закрылками, поворотное крыло расположено за основным и связано с ним двумя вертикальными установленными по разные стороны фюзеляжа стенками, в которых шарнирно закреплена ось вращения поворотного крыла, образуя замкнутый контур несущей поверхности, при этом задние кромки выдвинутых щелевых закрылков основного крыла расположены за передней кромкой поворотного крыла, находящегося в повернутом положении, с формированием между ними аэродинамической щели.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для увеличения подъемной силы самолетов короткого взлета и посадки.

Известна конструкция самолета вертикального взлета и посадки с поворотными крыльями. Здесь увеличение подъемной силы достигается за счет поворота конструкции несущей поверхности с двигателями относительно поперечной оси самолета и отклонения вектора тяги двигателей из горизонтального в вертикальное положение [Патент СССР 1153821 кл. B 64 C 27/22, опубл. 1985 г]. В данной конструкции оба поворотных крыла имеют по две поворотные консоли и в узлах крепления к фюзеляжу каждой из них приложены существенные нагрузки, что приводит к увеличению веса конструкции.

Известна также конструкция самолета вертикального и короткого взлета и посадки, где крыло с шарнирно закрепленными на нем двигателями также выполнено поворотным и с возможностью достижения больших углов атаки и отклонения двигателей до вертикального положения [Заявка Великобритании 20258664 кл. B 64 C 15/12, 3/28 опубл. 30.01.80 г]. При этом ось вращения значительно удалена от центра тяжести системы крыло-двигатели, поэтому на конструкцию действуют большие инерционные моменты, что приводит к увеличению веса узлов крепления крыла.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является летательный аппарат вертикального взлета и посадки. Здесь поворотное крыло без механизации, с установленными на нем двигателями, расположено впереди и ниже основного крыла, при максимальном развороте занимает вертикальное положение с соответствующим расположением вектора тяги двигателей в вертикальной плоскости [Патент США 4296896 кл. B 64 C 29/00, 15/12 опубл. 27.10.81 г]. Недостатком данной конструкции является то, что поворотное крыло выполнено консольным, что создает значительные нагрузки на узлы крепления и приводит к увеличению веса конструкции, кроме того, расположение поворотного крыла впереди основного ухудшает условия обтекания последнего, особенно на больших углах атаки.

Изобретение направлено на повышение эффективности несущих поверхностей самолета. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной конструкции несущей поверхности самолета короткого взлета и посадки, содержащей основное крыло и расположенное ниже него поворотное крыло, связанное с приводом, соединенным с осью вращения этого крыла, используются щелевые закрылки, расположенные на обоих крыльях, при этом поворотное крыло расположено за основным и связано с ним двумя вертикальными, установленными по разные стороны фюзеляжа стенками, в которых шарнирно закреплена ось вращения поворотного крыла, образуя замкнутый контур несущей поверхности, причем задние кромки выдвинутых щелевых закрылков основного крыла расположены за передней кромкой поворотного, крыла, находящегося в повернутом положении, с формированием между ними аэродинамической щели.

Сущность устройства поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен поперечный разрез конструкции несущей поверхности в плоскости параллельной плоскости симметрии самолета; на фиг. 2 - вид конструкции сверху; на фиг. 3 - соединение качалки управления поворотом крыла с приводом управления; на фиг. 4 - поперечное сечение конструкции в плоскости параллельной плоскости симметрии самолета и проходящей через вертикальную стенку.

Несущая поверхность самолета короткого взлета и посадки включает: основное крыло 1, щелевой закрылок 2 которого соединен с каретками 3, установленными в направляющих рельсах 4, жестко связанных с основным крылом, причем закрылок соединен винтовым механизмом 5 с гидромотором 6, размещенным в основном крыле 1; поворотное крыло 7, ось вращения 8 которого симметрична относительно плоскости симметрии несущей поверхности, закреплена с одной стороны с фюзеляже 9, а с другой - в жестких вертикальных стенках 10, соединяющих основные и поворотное крыло, при этом в верхней части поворотного крыла 7, справа и слева от фюзеляжа, установлены пилоны 11 с турбовинтовыми двигателями 12. На оси вращения поворотного крыла закреплена качалка 13, соединенная винтовым механизмом 14 с гидромотором 15, размещенным в фюзеляже на кронштейне 16. В направляющих рельсах 17 поворотного крыла 7 установлены каретки 18, которые жестко связаны с закрылком 19, соединенным винтовым механизмом 20 с гидромотором 21, установленным в поворотном крыле 7.

Увеличение подъемной силы обеспечивается созданием единой многощелевой несущей поверхности. При этом появляются дополнительные составляющие циркуляции скорости вокруг несущей поверхности по сравнению с циркуляцией в известной конструкции несущей поверхности [Патент США 4296896 кл. B 64 C 29/00, 15/12] . Дополнительное увеличение циркуляции скорости вокруг единой несущей поверхности осуществляется: за счет ускорения пограничного слоя на верхней поверхности крыла 1 в результате получения дополнительной щели, ускоряясь в которой поток сообщает дополнительную энергию пограничному слою, пройдя которую ускоренный поток снижает давление вблизи задней кромки основного крыла 1 и увеличивает тем самым скорость потока над верхней поверхностью крыла 1; за счет повышения скорости пограничного слоя на верхней поверхности крыла 7 из-за притока дополнительной энергии при перетекании потока в щели между задней кромкой закрылка 2 основного крыла 1 и передней кромкой поворотного крыла 7; за счет ускорения потока в щели между задней кромкой закрылка 2 основного крыла 1 и передней кромкой поворотного крыла 7 вследствие отсоса пограничного слоя винтами турбовинтовых двигателей 12, установленных на поворотном крыле 7. Увеличение циркуляции скорости вокруг единой несущей поверхности ведет к существенному росту ее подъемной силы.

Устройство работает следующим образом. На режимах взлета и посадки (на фиг. 1 показаны сплошными линиями) поворотное крыло 7 с выпущенными по направляющим рельсам 17 с помощью винтовых механизмов 20 щелевыми закрылками 19 развернуто винтовым механизмом 14 вместе с турбовинтовыми двигателями 12 на некоторый угол таким образом, что задняя кромка выпущенного с помощью винтового механизма 5 по направляющим рельсам 4 щелевого закрылка 2 основного крыла 1 расположена за передней кромкой поворотного крыла 7 с формированием между ними аэродинамический щели.

В результате образована единая аэродинамическая щелевая сущая поверхность, состоящая из основного крыла 1, щелевого закрылка 2, поворотного крыла 7, щелевого закрылка 19, имеющая значительную площадь и кривизну по сравнению с обычным крылом с щелевой механизацией. При этом толкающие винты с двигателями 12 установлены таким образом, что способствуют ламинаризации потока, обтекающего несущую поверхность в выпущенном положении, за счет отсоса пограничного слоя с верхней поверхности основного и поворотного крыла с щелевой механизацией и, соответственно, препятствуют срыву потока в какой-либо части несущей поверхности, что обеспечивает существенный рост подъемной силы, еще более эффективный при увеличении угла атаки всей несущей щелевой поверхности.

Кроме того, при повороте поворотного крыла 7, вместе с двигателями 12, изменяется направление силы тяги двигателей, появляется вертикальная составляющая тяги, что приводит к увеличению подъемной силы. Увеличению подъемной силы за счет получения высокого градиента давления на верхней и нижней поверхности в концевой части поворотного крыла 7 и снижению индуктивного сопротивления способствуют вертикальные стенки 10, препятствующие перетеканию потока с нижней поверхности поворотного крыла 7 на верхнюю поверхность при любых положениях поворотного крыла. Вертикальные стенки 10 совместно с основным крылом 1 и поворотным крылом 7 образуют единую конструкцию, обеспечивающую снижение массы основного и поворотного крыла, увеличение их надежности, срока службы, что в свою очередь способствует повышению экономичности самолета.