транспортный самолет

Формула изобретения

Транспортный самолет, содержащий фюзеляж с пилотским и грузопассажирским отделениями, реактивный двигатель, расположенный внутри задней часта фюзеляжа, правую и левую консоли крыла, хвостовое оперение, посадочное шасси с передним опорным колесом, механизмы управления, отличающийся тем, что с левой и правой сторон к фюзеляжу прикреплено по две консоли крыла, одинаковые по конструкции, каждая из которых трапециевидная в плане имеет снизу гладкую поверхность, а в верхней части волновую поверхность, представляющую собой ряд чередующихся гребней и впадин, каждый из гребней которой представляет собой часть консоли крыла, выполненную в форме половины разрезанного вдоль цилиндрического тела, повернутого поверхностью вверх и заостренного спереди и сзади, а каждая из впадин представляет собой половину пустотелого и разрезанного вдоль цилиндра, повернутого поверхностью вниз, причем продольные оси гребней и впадин параллельны хорде консоли крыла, а по длине равны или меньше ее на ширину закрылков, причем радиусы окружностей, образующих гребни и впадины, равны между собой и соответствуют высоте гребней и глубине впадин, верхняя и нижняя правые консоли крыла соединены между собой своими законцовками и расположены под углом друг к другу, верхняя и нижняя левые консоли крыла соединены законцовками и расположены под углом друг к другу.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области авиации и может быть использовано в качестве воздушного транспортного средства.

Известен самолет местных авиалиний ЯК-10, выполненный по схеме подкосного высокоплана и содержащий фюзеляж ферменный сварной из труб, крыло деревянное прямоугольное в плане, поршневой двигатель М-11-ФМ, винт изменяемого шага ВИШ-327, оперение дюралюминиевое, обшивку полотняную, шасси пирамидального типа с хвостовым колесом, механизмы управления. Мощность двигателя 145 л.с., скорость движения 200 км/ч, полетная масса 1150 кг, грузоподъемность 250 кг /В.Б.Шавров. История конструкций самолетов в СССР 1938-1950 гг., 3 изд., М., Машиностроение, 1994, с.333, рис.219/.

Недостатком известного самолета ЯК-10 является небольшая грузоподъемность.

Указанный недостаток обусловлен конструкцией крыла и мощностью двигателя.

Известен также самолет с пластинчатым крылом, содержащий фюзеляж, реактивный двигатель, размещенный внутри фюзеляжа в задней части, правую и левую консоли крыла, хвостовое оперение, шасси с передним опорным колесом, механизмы управления /Патент РФ №2190557, кл. В64С 3/00, 3/58, опубл. 10.10.2002, Бюл. №28/.

Известный самолет по патенту РФ №2190557, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостаток известного самолета по патенту РФ №2190557, принятого за прототип, тот же.

Указанный недостаток обусловлен конструкцией консолей крыла.

Целью настоящего изобретения является повышение грузоподъемности самолета.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что две консоли крыла пластинчатого типа заменены двумя левыми и двумя правыми консолями крыла, прикрепленными с левой и правой сторон к фюзеляжу, одинаковыми по конструкции, каждая из которых трапециевидная в плане имеет снизу гладкую поверхность, а в верхней части волновую поверхность, представляющую собой ряд чередующихся гребней и впадин, каждый из гребней которой представляет собой часть консоли крыла, выполненную в форме половины разрезанного вдоль цилиндрического тела, повернутого поверхностью вверх и заостренного спереди и сзади, а каждая из впадин представляет собой половину пустотелого и разрезанного вдоль цилиндра, повернутого поверхностью вниз, причем продольные оси гребней и впадин параллельны хорде консоли крыла, а по длине равны или меньше ее на ширину закрылков, причем радиусы окружностей, образующих гребни и впадины, равны между собой и соответствуют высоте гребней и глубине впадин, верхняя и нижняя правые консоли крыла соединены между собой своими законцовками и расположены под углом друг к другу, верхняя и нижняя левые консоли крыла соединены законцовками и расположены под углом друг к другу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид транспортного самолета, на фиг.2 - вид на транспортный самолет спереди, на фиг.3 - вид на транспортный самолет сверху, на фиг.4 - вид на правую нижнюю консоль крыла сверху, на фиг.5 - вид на правую нижнюю консоль крыла снизу, на фиг.6 - вид на правую верхнюю консоль крыла сверху, на фиг.7 - вид на правую верхнюю консоль крыла снизу, на фиг.8 - вид на правую верхнюю и нижнюю консоли крыла, на фиг.9 - разрез по АА фиг.8, на фиг.10 - разрез по ББ фиг.8, на фиг.11 - схема образования волновой поверхности, на фиг.12 - схема возникновения подъемной силы на гребне консоли крыла, на фиг.13 - схема возникновения подъемной силы во впадине консоли крыла, на фиг.14 - схема возникновения подъемной силы на консоли крыла.

Транспортный самолет содержит фюзеляж 1 с пилотским и грузопассажирским отделениями. Внутри задней части фюзеляжа установлен реактивный двигатель 2. Там же в верхней части размещен воздухозаборник 3. В передней части фюзеляжа прикреплено по две консоли крыла: верхние 4, 5 и нижние 6, 7. В задней части фюзеляжа установлены горизонтальные 8, 9 и вертикальный 10 стабилизаторы, к которым прикреплены соответственно вертикальные 11, 12 рули и горизонтальный руль 13. В нижней части к фюзеляжу прикреплены основное шасси 14 и переднее опорное колесо 15. Все консоли крыла одинаковы по конструкции, каждая из которых трапециевидная в плане имеет снизу гладкую поверхность, а в верхней части - волновую поверхность, которая представляет собой ряд чередующихся между собой гребней 16 и впадин 17. Каждый из гребней представляет часть консоли крыла, выполненную в форме половины разрезанного вдоль цилиндрического тела, повернутого поверхностью вверх. Каждый гребень имеет заострения спереди 18 и сзади 19 для лучшего обтекания консоли крыла. Каждая из впадин представляет собой половину пустотелого разрезанного вдоль цилиндра, повернутого поверхностью вниз. Продольные оси гребней и впадин параллельны хорде консоли крыла, а по длине равны или меньше ее на ширину закрылков. Радиусы окружностей, образующих гребни и впадины, равны между собой и соответствуют высоте гребней и глубине впадин. Обе правые консоли крыла соединены своими законцовками и расположены под углом друг к другу. Обе левые консоли крыла соединены между собой своими законцовками и расположены под углом друг к другу. На нижних консолях крыльев расположены закрылки 20, 21 и элероны 22, 23.

Работа транспортного самолета.

После запуска и прогрева реактивного двигателя 2 самолет выруливает на взлетную полосу, опускаются вниз закрылки 20, 21, производится разбег и взлет. При этом подъемная сила на консолях крыльев создается следующим образом. На фиг.12 показано как происходит обдув воздушным потоком одного гребня 16. Воздушный поток направлен вдоль гребня, перпендикулярно чертежу. При этом в нижней части обдуваемая поверхность S₁ равна отрезку А₁ В₁, умноженному на длину гребня l. S ₁=A₁B₁×l. Сила разрежения, действующая в нижней части на указанную площадь, будет равна где S₁ - обдуваемая площадь, - уд. вес воздуха, V² - скорость воздушного потока, а все выражение в числителе и знаменателе есть динамический напор воздуха /Ежи Бень, Модели и любительские суда на воздушной подушке, пер. с польского, Л., Судостроение, 1983, с.40/.

В верхней части воздушный поток обдувает поверхность, образованную дугой АВ, умноженной на длину гребня l, т.е. Сила разрежения в верхней части будет равна Нетрудно заметить, что площадь S больше площади S ₁ на 1/3. Следовательно, и сила, действующая в верхней части гребня, будет больше силы, действующей на основание гребня. Разница этих сил и будет подъемной силой. Аналогично происходит и на вогнутой поверхности. В верхней части воздушный поток обтекает вогнутую поверхность впадины 17, которая равна дуге АВ, умноженной на длину l, т.е. при этом сила, действующая на вогнутую поверхность будет равна

В нижней части воздушный поток обтекает меньшую площадь, которая равна отрезку A₁B ₁, умноженному на длину впадины l. S₁ =A₁В₁×l. Площадь S₁ также меньше площади S. Отсюда сила, действующая на площадь S₁, будет меньше Разность этих сил и будет подъемной силой. Таким образом на верхней части участка, состоящего из одного гребня и одной впадины, разрежение будет больше и сила, действующая на него тоже будет больше, чем на нижней части этого участка. Так как гребней и впадин может быть значительное количество и оно зависит от удлинения консоли крыла, то общая подъемная сила будет значительна. На фиг.14 она обозначена Ру. Силы, возникающие на верхней поверхности консоли крыла F, дают равнодействующую силу Fp. Силы, возникающие на нижней поверхности консоли крыла, F дают равнодействующую Fp. Эти две последние силы взаимодействуют друг с другом, в результате чего сила Fp уравновешивается. Аналогично работают и создают подъемную силу и другие консоли крыльев. То, что подъемная сила может возникать из-за разности сил разрежения на сферической верхней поверхности и на гладкой ровной нижней поверхности проверено на практике. Известен американский экспериментальный самолет с несущим корпусом Мартин Мариэтта Х 24 В. У этого самолета корпус представляет собой разрезанный вдоль конус, повернутый сферической поверхностью вверх /См. Авиация, энциклопедия, гл. ред. Г.П.Свищев, Большая Российская энциклопедия. Центральный аэродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского, М., 1994, с.730, табл. XXXVI /. Получение подъемной силы посредством вогнутой поверхности также известно из практики /См. П.Бауэрс. Летательные аппараты нетрадиционных схем, пер. с англ., М., Мир, 1991, с.137-139, рис. 6.26, 6.27, 6.28/. В данном самолете нижняя поверхность впадины, как и верхняя выполнена сферической, что уравняло площади поверхностей с обеих сторон и не дало прироста подъемной силы. Прирост подъемной силы возможен только в том случае, если нижнюю поверхность впадины выполнить, как показано на фиг.13. Высота гребней и глубина впадин выполняется так, как показано на фиг.11 и равна половине диаметра. Ближе к законцовке консоли крыла высота гребней и глубина впадин может уменьшаться, но выполняется согласно фиг.11. Для уменьшения лобового сопротивления гребни имеют в передней и задней частях заострения 18,19. Для повышения подъемной силы консоли крыльев могут устанавливаться под небольшим углом атаки. Для повышения жесткости и прочности консоли крыльев с каждой стороны фюзеляжа соединены своими законцовками. Управление самолетом осуществляется без изменений.

Положительный эффект: получение более высокой подъемной силы и более высокой грузоподъемности, большее количество груза может быть доставлено за единицу времени.