CZ2013635A3 - Eliptické křídlo - Google Patents

Abstract

Eliptické křídlo, zejména eliptické křídlo (1) letadla, je připevněné v nejméně jednom páru k trupu (2), a obsahuje nejméně jednu vztlakovou klapku (3). Křídlo dále obsahuje nejméně jeden eliptický prostředek (4) pro zvýšení vztlaku, uspořádaný na náběžné hraně (5) křídla, před nejméně jedním křidélkem (6) uspořádaným na odtokové hraně (8) křídla (1), přičemž eliptický prostředek (4) pro zvýšení vztlaku má stejnou šířku jako křidélko (6).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká eliptického křídla letadla, připevněného v nejméně jednom páru k trupu.

Dosavadní stav techniky

Křídlo letadla je nosnou plochu, která při pohybu letadla vytváří hlavní část vztlaku, díky, kterému mohou letadla těžší než vzduch letět. Vztlak vzniká na křídle proto, že vzduchová proudnice obtéká jeho profil rozdílnou rychlostí, nad křídlem lakům ^c0 rychleji než pod ním. Tím vzniká nad křídlem podtlak,/kdežto prohnutí spodní plochy a náběhový úhel křídla vytvářejí pod křídlem přetlak.

V současné době je známo mnoho typů konstrukcí křídel letadel, které se liší celkovým uspořádání, tvarem a profilem. Známá jsou přímá křídla, která jsou uspořádána kolmo k ose letadla. Šípovitý tvar majťkřídla, která jsou vhodná pro vyšší rychlosti. Výhodou těchto typů křídel, které jsou v současné době převážně používané, je, s ohledem na to, že jejích půdorysný profil je v podstatě tvořen přímkami, jejich jednoduchá a levná výroba. Jejich určitou nevýhodou jsou relativně horší aerodynamické vlastnosti.

Známá jsou i křídla, jejichž půdorysný profil je tvořen křivkami. Mezi tyto typy křidel lze zařadit křídla mající eliptický tvar. Takové křídlo je například známo z patentu GB

Jeho velkou nevýhodou je to, že při nižších rychlostech dochází k odtržení mezní vrstvy od povrchu profilu nosné plochy a ke značné ztrátě vztlaku, která je často nekontrolovatelná a vede ke snížené ovladatelnosti letadla, která může způsobit jeho pád.

Konstrukce křídel také obsahuje celou řadu dalších konstrukčních prvků, jako například vztlakové klapky, křidélka, aerodynamické brzdy, spoilery, sloty. Tyto konstrukční prvky mají různé specifické funkce.

Například křidélka slouží k vyrovnávání nežádoucího kývání kolem podélné osy, zejména pak při přistávání letadla.

Vztlakové klapky, uspořádané na odtokové hraně, které podstatně mění profil křídla i úhel náběhu, jsou užívané zejména při startu a přistání.

Sloty uspořádané na náběžné hraně, vytvářejí štěrbinu před křídlem, přičemž zvyšují vztlak. Z patentu US 2B68E05 je známo použití pevného slotu uspořádaného na přední hraně křídla, které je rovné a mírně zešikmené. Z dalšího patentu vztlak křídla, přičemž je použitelné výhradně u letadel, které létají mimořádně nízkými rychlostmi, jako jsou letadla práškovací. Z výše uvedeného je zřejmé to, že sloty jsou používané pouze na křídlech, jejichž půdorys je tvořen přímkami. Je to proto, že aerodynamické podmínky jsou u těchto křídel podstatně jednodušší, než u křídel jejichž půdorysný profil je tvořen křivkami, přičemž je proto relativně jednoduché sestavit a optimalizovat vlastnosti rovného křídla.

Ze stavu techniky jsou také známá konstrukční řešení, která částečně řeší problém odtržení mezní vrstvy od povrchu profilu nosné plochy u rovných křídel. Jsou to různé úpravy profilu a různé pomocné prostředky zvyšující vztlak nosné plochy, při nižších rychlostech letu a větších úhlech náběhu. Úpravy profilu sestávají z jejich tvarové úpravy. Pomocnými prostředky jsou pak různé druhy vztlakových klapek na odtokové hraně profilu nosné plochy a použití různých klapek na náběžné hraně křídla. Dále se používají různé druhy turbulátorů, přefukování mezní vrstvy z dolní strany profilu na horní stranu profilu a odsávání mezní vrstvy.

létajících prostředků zajišťující vyšší vztlak při různých režimech letu. Tato úprava řeší rovnoměrnější rozložení vztlaku podél hloubky profilu a oddaluje odtržení mezní vrstvy od profilu při různých režimech letu. Horní strana profilu je zde upravena ve vymezené části tak, aby měla kromě původní části se zrychlujícím tlakovým spádem další část se zrychlujícím tlakovým spádem. Tím se zamezí dřívějšímu odtržení mezní vrstvy od profilu při různých režimech letu, vznikne rovnoměrnější rozložení vztlaku po hloubce profilu a zvýší se vztlak nosné plochy. Tato úprava se provede jednostupňovou nebo vícestupňovou transformací tj. vzájemným posunutím dvou nebo více profilů. Další způsob úpravy je ten, že vlastní profil je upraven tak, aby měl kromě náběžné části také před odtokovou hranou ve vymezené délce horní strany profilu další část se zrychlujícím tlakovým spádem. U laminárního profilu je úprava provedena v upraveném obrysu horní strany přední části laminárního profilu.

Nevýhodou této úpravy je to, že je pouze teoretická, přičemž není prakticky použitelná.

Z výše uvedeného stavu techniky je zřejmé to, že existuje celá řada konstrukcí křídel a celá řada jejich součástí, které zlepšují a optimalizují jejich letové vlastnosti. Z pohledu konstrukce eliptických křídel se jeví jako hlavní nevýhoda současného stavu techniky to, že neexistuje konstrukční řešení, které by umožňovalo využít jejich hlavní výhodu, kterou je optimální aerodynamický tvar, umožňující vysokou rychlost, a zároveň by odstraňovalo jejich hlavní nevýhodu, která brání jejich širšímu uplatnění, kterou je odtržení mezní vrstvy a stím spojená ztráta vztlaku, což je zvláště nebezpečné při letu nízkou rychlostí při přistávání. Letadla vybavená eliptickými l$ndjy pemohou proto dosud bezpečné přistávat nižšími rychlostmi.

’ CílemVvýnátezu je konstrukce eliptického křídla, které umožní jednoduché ovládání letadla při ztrátě vztlaku a současně umožní bezpečné přistáváni při nízkých k rychlostech, vše při zachování hlavní výhody těchto křídel, kterou je optimální aerodynamický tvar, umožňující vysokou rychlost.

z <

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje křídlo, zejména eliptické křídlo letadla, připevněné v nejméně jednom páru k trupu, obsahující nejméně jednu vztlakovou klapku, podlé, vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje nejméně jeden eliptický prostředek pro zvýšení vztlaku uspořádaný na náběžné hraně křídla, před nejméně jedním křidélkem uspořádaným na odtokové hraně křídla, přičemž eliptický prostředek pro zvýšení vztlaku má stejnou šířku jako křidélko.

Eliptický prostředek pro zvýšení vztlaku tvarově navazuje na eliptický tvar samotného křídla, což umožňuje optimalizovat vlastnosti aerodynamické vlastnosti celého křídla. Eliptické křídlo tak má výborné aerodynamické vlastnosti v cestovním režimu a zároveň bezpečné chování při přetažení a letu blízko minimální rychlosti.

Uspořádání eliptického prostředku pro zvýšení vztlaku uspořádártna náběžné hraně křídla před nejméně jedním křidélkem uspořádaným na odtokové hraně křídla je výhodné z pohledu optimalizace letových vlastností celého letadla, přičemž je velice výhodné i s ohledem na celkovou konstrukci křídla, zejména na optimální uspořádání dalších ovládacích prvků letadla na křídle uspořádaných.

Velice výhodné je, když má eliptický prostředek pro zvýšení vztlaku stejnou šířku jako křidélko, přičemž v nejvýhodnějším provedení je eliptický prostředek pro zvýšení vztlaku uspořádaný přesně proti křidélku. Toto uspořádání umožňuje optimalizovat vlastnosti celého eliptického křídla. Takto uspořádaný eliptický prostředek pro zvýšení vztlaku může mít relativně menší rozměry, což znamená výborné aerodynamické vlastnosti v cestovním režimu, při zachování vše^ podstatných funkcí potřebných pro bezpečné chování letadla při přetažení a letu blízko minimální rychlosti, která je s výhodou používána při přistávání.

Je výhodné, když je eliptickým prostředkem pro zvýšení vztlaku štěrbina eliptického tvaru, přičemž variantně může být uspořádaná jako pevná nebo jako výsuvná. Použití pevné štěrbiny eliptického tvaru je konstrukčně jednoduché a proto i výrobně levné. Použití výsuvné štěrbiny eliptického tvaru je konstrukčně složitější, ale na druhou stranu přináší možnost optimalizace vztlaku s ohledem na konkrétní situaci. V tomto případě je nejvýhodnější, když je výsuvná štěrbina eliptického tvaru vytvořena výsuvnou částí křídla.

Dále je výhodné, když je vztlaková klapka umístěná na odtokové hraně, přičemž je uspořádána na 30P/o hloubky profilu křídla. Toto uspořádání významně zvyšuje součinitel vztlaku křídla a také jeho plochu.

Velkou výhodou křídla, podle vynálezu, jsou výborné letové vlastnosti letadla, na kterém je použito. Jak je již výše uvedeno, má křídlo výborné aerodynamické vlastnosti v cestovním režimu a zároveň bezpečné chování při přetažení a letu blízko minimální rychlosti. Křídlo se vyznačuje jedinečnou kombinací prvků pokročilé vztlakové mechanizace, které přispívají k výraznému snížení minimální rychlosti letounu. Eliptický prostředek pro zvýšení vztlaku, umístěný na náběžné hraně před křidélky, umožňuje křídlu pracovat při vysokých úhlech náběhu a chrání tím oblast křidélka před odtržením proudu. Tím je zaručeno bezpečné chování letounu při přetažení, a zároveň se tím zvyšuje součinitel vztlaku celého křídla.

^,3 bhjašnerií sýkr&iu /Prohled obrázků-na výkrese-- /

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje celkový pohled na eliptické křídlo, obr. 2 znázorňuje v řezu pohled na uspořádání jednotlivých částí eliptického křídla, které obsahuje štěrbinu eliptického tvaru, která je uspořádána jako pevná, obr. 3 znázorňuje v řezu pohled na uspořádání jednotlivých částí eliptického křídla, které obsahuje štěrbinu eliptického tvaru, která je uspořádána jako výsuvná, a obr. 4 znázorňuje celkový pohled na letadlo obsahující eliptická křídla podle vynálezu.

Příklad převedení vynálezu

křídla 1 mají půdorysný eliptický tvar, přičemž eliptický tvar má v čelním pohledu i jejich spodní strana. Každé z eliptických křídel 1 obsahuje jednu vztlakovou klapku 3 uspořádanou na vnitřní části odtokové hrany 8 eliptického křídla 1. Vztlaková v

klapka 3 je uspořádána na 30% hloubky profilu eliptického křídla 1.

Každé z eliptických křídel 1 dále obsahuje jeden eliptický prostředek 4 pro zvýšení vztlaku uspořádaný na náběžné hraně 5 vnější části eliptického křídla 1, před křidélkem 6 uspořádaným na odtokové hraně 8 eliptického křídla 1.

Eliptický prostředek 4 pro zvýšení vztlaku má stejnou šířku jako křidélko 6, přičemž je uspořádaný přesně proti křidélku 6.

Eliptickým prostředkem 4 pro zvýšení vztlaků (ooFzjifje štěrbina 7 eliptického tvaru, která je uspořádána jako pevná. , . ,

Variantně je eliptickým prostředkem 4 pro zvýšení vztlaku (oEr. 3yštěrbina7 eliptického tvaru, která je uspořádána jako výsuvná, přičemž je vytvořena výsuvnou částí 9 eliptického křídla 1.

Průmyslová využitelnost

Eliptické křídlo,, pod levynálezu lze využít Jako křídlo jakéhokoliv typu letadla, zejména pak je s výhodou využitelné u ultralehkých typů letadel, kterým umožňuje zásadním způsobem zlepšit jejich letové parametry, a to zejména zvýšit jejich cestovní rychlost^při snížení minimální přistávací rychlosti a zásadním zvýšení jejich bezpečnosti zvýšení.

9

Seznam vztahových značek eliptické křídlo trup vztlaková klapka eliptický prostředek pro zvýšení vztlaku náběžná hrana křidélko štěrbina odtoková hrana £

výsuvný část » 3 ? i » 9

Claims (8)

1. Eliptické křídlo, zejména eliptické křídlo (1) letadla, připevněné v nejméně jednom páru k trupu (2), obsahující nejméně jednu vztlakovou klapku (3), vyznačující se tím, že obsahuje nejméně jeden eliptický prostředek (4) pro zvýšení vztlaku, uspořádaný na náběžné hraně (5) křídla, před nejméně jedním křidélkem (6) uspořádaným na odtokové hraně (8) křídla (1), přičemž eliptický prostředek (4) pro zvýšení vztlaku má stejnou šířku

2.

jako křidélko (6).

Eliptické křídlo* podle vyznačující se tím, že eliptický prostředek (4) pro zvýšení vztlaku je uspořádaný přesně proti křidélku (6).

3. Eliptické křídlo* podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že eliptickým prostředkem (4) pro zvýšení vztlaku je štěrbina (7) eliptického tvaru.

4. Eliptické křídlo^, podle nároku 3, vyznačující se tím, že štěrbina (7) eliptického tvaru je uspořádána jako pevná.

5. Eliptické křídlo* podle nároku 3, vyznačující se tím, že štěrbina (7) eliptického tvaru je uspořádána jako výsuvná.

6. Eliptické křídlo* podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se t í m, že štěrbina (7) eliptického tvaru je uspořádána jako výsuvná, přičemž je vytvořena výsuvnou částí (9) křídla (1).

7. Eliptické křídlo,, podle některého z předchozích nároků, .•5 vyznačující se tím, že vztlaková klapka (3), umístěná na odtokové hraně

(8)Je uspořádána na 3C^7o hloubky profilu křídla (1).