PL184491B1 - Kadłubowa rurka spiętrzeniowa zwłaszcza do określania ciśnienia całkowitego ciśnienia statycznego i kąta ataku - Google Patents

Abstract

1. Kadlubowa rurka spietrzeniowa, zwlaszcza do okreslania cisnienia calkowitego, cisnienia statycz- nego i kata ataku, zawierajaca osiowosymetryczny ko- rpus i wysiegnik oraz posiadajaca uklad przeciw- dzialajacy oblodzeniu oraz trzy grupy otworów do okreslania cisnienia calkowitego, cisnienia statyczne- go i kata ataku, przy czym otwory do okreslania cisnie- nia calkowitego i cisnienia statycznego sa rozmiesz- czone w osiowosymetrycznym korpusie, zas wysie- gnik ma przekrój poprzeczny w postaci poddzwieko wego profilu aerodynamicznego z zaokraglonym lub stozkowym czolem, znamienna tym, ze uklad prze- ciwdzialajacy oblodzeniu zaopatrzony w przewody powietrzne (10) i elektryczne elementy grzejne (8) jest umieszczony wewnatrz wysiegnika (5), przy czym elektryczne elementy grzejne (8) sa przesuniete w kie- runku przedniej krawedzi (16) wysiegnika (5), a otwo- ry (6, 7) do okreslania kata ataku sa rozmieszczone w wysiegniku (5) pomiedzy przednia krawedzia (16) a obszarem maksymalnej grubosci aerodynamicznego profilu wysiegnika (5) Fig. 1 Fig. 2 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy kadłubowej rurki spiętrzeniowej, zwłaszcza do określania ciśnienia całkowitego, ciśnienia statycznego i kąta ataku, w szczególności jako parametrów lotu pojazdów latających.

Pomiar parametrów lotujestjednym z najważniejszych zadań aeromechaniki i aerodynamiki pojazdów latających (FV). Znane jest, w celu dokonywania pomiaru parametrów lotu (przepływu) wykorzystywanie rurek spiętrzeniowych (PST), które są często montowane bezpośrednio na kadłubie samolotu lub na korpusie innego latającego pojazdu, przy czym rurki spiętrzeniowe PST w rzeczywistości mierząparametry lokalnego przepływu, któryjest zbliżony do laminarnego. Z zasady, kilka takich rurek spiętrzeniowych PST jest zamontowanych na pojeździe latającym i mierzą

184 491 one parametry lokalnego przepływu. Rzeczywiste parametry lotu są określane na podstawie wstępnych kalibracji.

Rurka spiętrzeniowa zamontowana na korpusie lub kadłubie pojazdu latającego została ujawniona w opisie zgłoszenia międzynarodowego nr 94/02858. Znana PST rurka spiętrzeniowa zawiera cylindryczną rurkę zamontowaną na wysięgniku, mającym wyprofilowane krawędzie przedniąi tylną, które zbliżająsię jednądo drugiej w miarę zbliżania się do rurki od podstawy wysięgnika. Przednia krawędź wysięgnika może być zaokrąglona. Rurka spiętrzeniowa ma otwór w części przedniej rurki, służący do pomiaru ciśnienia całkowitego i otwór służący do pomiaru ciśnienia statycznego, w pewnej odległości od czoła rurki. Rurka zawiera grzejnik, zapobiegający tworzeniu się lodu. Jednakże taka rurka spiętrzeniowa nie może być zastosowana do określania kąta ataku, ponieważ nie ma otworów do pomiaru ciśnienia, przy pomocy których może być mierzony kąt ataku. W rzeczywistości, jak wynika z przytoczonego powyżej patentu, rurka taka nie jest przeznaczona do tego celu. Ponadto, zwężanie się wysięgnika, widziane z boku, w pobliżu mocowania rurki, w połączeniu z utrzymywaniem, wewnętrznej objętości, potrzebnej do zainstalowania przewodów powietrznych i grzejników, prowadzi do znacznego wzrostu względnej grubości profili przekrojów poprzecznych wysięgnika. Powoduje to z kolei, w przypadku dużych prędkości poddźwiękowych (liczba Macha M = 0,8-0,9) do wcześniejszego pojawiania się udarów lokalnego ciśnienia i znacznego zwiększania przeciągania udaru takiej rurki spiętrzeniowej.

Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według amerykańskiego opisu patentowego nrUS4615 213 jest znana przy określaniu parametrów lotu (przepływu) - kąta ataku, ciśnienia całkowitego Po i ciśnienia statycznego Ps, jak również liczby Macha M. Ma ona postać wydłużonego, osiowosymetrycznego elementu posiadającego część czołową w postaci półkolistej z grupami otworów usytuowanymi na osiowosymetrycznym korpusie w celu pomiaru ciśnień, przy pomocy których określane są parametry lotu (przepływu) po odpowiedniej kalibracji. Jednocześnie, otwory do pomiaru ciśnień, przy pomocy których określane są ciśnienie całkowite i kąt ataku, są rozmieszczone na półkolistej części czołowej, podczas gdy otwory do pomiaru ciśnienia statycznego są rozmieszczone na bocznej (cylindrycznej) powierzchni osiowosymetrycznego korpusu. W celu zamontowania na kadłubie lub korpusie pojazdu latającego, rurka spiętrzeniowa PST posiada wysięgnik, którego profil ma przekrój poprzeczny w kształcie soczewki.

Znane jest również rozwiązanie techniczne dotyczące kadłubowej rurki spiętrzeniowej ujawnione w amerykańskim opisie patentowym nr US 4 378 696 służące do określania parametrów lotu (przepływu) - kąta ataku, ciśnienia całkowitego Po i ciśnienia statycznego Ps, a zatem i liczby Macha M. Urządzenie posiada, wydłużony, osiowosymetryczny korpus ze stożkową lub ostrołukową częścią przednią, gdzie rozmieszczone sąotwory do pomiaru ciśnienia całkowitego i która przechodzi w kołowy cylinder, na którego powierzchni rozmieszczone są otwory do pomiaru ciśnienia statycznego. Następnie, powierzchnia cylindryczna przechodzi w powierzchnię stożkową, na której są rozmieszczone otwory do pomiaru ciśnienia, na podstawie którego określany jest odpowiednio kąt ataku, a dalej, przechodzi znów w powierzchnię cylindryczną. W celu zamontowania na kadłubie lub korpusie pojazdu latającego, rura ma wysięgnik, którego przekrój poprzeczny ma profil w kształcie soczewki.

Jak w opisanym powyżej przypadku, kadłubowa rurka spiętrzeniowa PST ma zwiększony środkowy przekrój poprzeczny osiowosymetrycznego korpusu. Ponadto, ma duże wymiary części środkowej co jest spowodowane w tym przypadku dwoma czynnikami. Pierwszym jest fakt, że część cylindryczna osiowosymetrycznego korpusu przechodzi w część stożkową, na której rozmieszczone są otwory do pomiaru ciśnienia, przy pomocy którego określany jest kąt ataku. W celu zwiększenia nieco czułości mierzonego przy pomocy tych otworów kąta ataku, kąt stożka musi być dostatecznie duży, co prowadzi do konieczności znacznego zwiększenia średnicy osiowosymetrycznego korpusu za daną częścią stożkową.

D{mym osiowosymetrycznym korpusie. Istnieje potrzeba rozmieszczenia wewnątrz korpusu kanałów powietrznych, rozpoczynających się we wszystkich wskazanych grupach otworów, komory ciśnienia statycznego, a także cylindrycznych grzejników elektrycznych (TEH) do

184 491 układu zapobiegającego oblodzeniu. Średnice kanałów powietrznych i grzejników elektrycznych nie mogą być mniejsze niż pewne wartości minimalne, które dla kanałów powietrznych są określone przez wielkość opóźnienia hydrodynamicznego, zaś dla grzejników elektrycznych przez graniczne wartości gęstości strumienia ciepła i temperaturę powierzchni grzejników. Wynikiem jest duże nasycenie konstrukcji, to znaczy, skomplikowana konstrukcja osiowosymetrycznego korpusu kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST.

Wskazane okoliczności prowadzą do wzrostu powierzchni środkowego przekroju poprzecznego i konsekwentnie do wzrostu ciężaru konstrukcji, przeciągania aerodynamicznego i zużycia energii układu przeciwdziałającego oblodzeniu.

Należy również zauważyć, że przejście od części cylindrycznej do stożkowej, a następnie ponownie do cylindrycznej, może prowadzić do oddzielania przepływu za częścią stożkową i do wcześniejszego pojawiania się (odnośnie liczby Macha) udarów lokalnego ciśnienia. To, z kolei, musi prowadzić do wzrostu przeciągania aerodynamicznego. Ponadto, duża średnica osiowosymetrycznego korpusu i nieoptymalny kształt jego części tylnej, w połączeniu z wysięgnikiem, również prowadzi do niekorzystnej interferencji aerodynamicznej (oddzielania przepływu i wcześniejszego pojawiania się udarów ciśnienia) w rejonie połączenia przeciwdziałającej części tylnej osiowosymetrycznego korpusu rurki spiętrzeniowej PST za linią maksymalnej grubości aerodynamicznego, soczewkowego profilu wysięgnika. To również prowadzi do pewnego wzrostu przeciągania aerodynamicznego takich urządzeń PST.

Należy również zauważyć, że obecność części stożkowej w osiowosymetrycznym korpusie rurki spiętrzeniowej PST powoduje konieczność stosowania dodatkowego podtrzymania na części cylindrycznej, leżącej z przodu, gdzie są rozmieszczone otwory do pomiaru ciśnienia statycznego. W wyniku tego, dokładne określenie (bez wprowadzania poprawek) ciśnienia statycznego wymaga, aby otwory do jego pomiaru były dostatecznie daleko od części stożkowej. To powoduje potrzebę zwiększania długości osiowosymetrycznego korpusu, a także prowadzi do pewnego dodatkowego wzrostu ciężaru konstrukcji i wymaga dostarczenia dodatkowej energii do elektrycznego ogrzewania układu zapobiegającego oblodzeniu.

Soczewkowy profil wysięgnika nie jest optymalny z punktu widzenia przeciągania aerodynamicznego w reżimach lotu poddźwiękowego. Prowadzi to do znacznego wzrostu przeciągania aerodynamicznego wysięgnika PST w reżimach lotu poddźwiękowego. Ponadto, przy bardzo małych wartościach liczby Macha, zwiększenie przeciągania aerodynamicznego jest spowodowane przez oddzielanie przepływu od ostrej przedniej krawędzi wysięgnika o soczewkowym profilu, które zawsze ma miejsce przy lokalnych kątach ataku różnych od zera, ponieważ przednia krawędź jest ostra. Ponieważ soczewkowy profil nie jest optymalny z punktu widzenia przeciągania udaru, przy dużych prędkościach poddźwiękowych (M = 0,8-0,9) przeciąganie aerodynamiczne takiej rurki spiętrzeniowej PST jest również bardzo powiększone. Chociaż skos przedniej i tylnej krawędzi wysięgnika rurki PST opóźnia ostry wzrost przeciągania udaru, to jednak prowadzi do wzrostu przy danym schodkowym układzie osiowosymetrycznego korpusu rurki spiętrzeniowej PST względem kadłuba, to jest przy danej wysokości wysięgnika, wymiarach całkowitych, ciężarze i objętości konstrukcji i, konsekwentnie, również zużyciu energii przez układ przeciwdziałający oblodzeniu.

Elektryczne grzejniki umieszczone wewnątrz wysięgnika rurki spiętrzeniowej PST w celu uniemożliwienia tworzenia się lodu na jej przedniej krawędzi i przez to nie pozwalające, aby lód wpływał na pomiar ciśnienia w osiowosymetrycznym korpusie, są niedostatecznie efektywne w praktyce. Ogrzewają one bowiem wysięgnik, na którym nie są rozmieszczone otwory do pomiaru ciśnienia. Prowadzi to do znacznego zwiększenia ciężaru i zużycia energii elektrycznej.

Również soczewkowy profil wysięgnika nie jest optymalny z punktu widzenia predyspozycji do tworzenia się lodu, a co za tym idzie konstrukcji układu przeciwdziałającego oblodzeniu.

Prowadzi to do znacznego zwiększenia zapotrzebowania na energię układu przeciwdziałającego oblodzeniu w rzeczywistych wysięgnikach rurek spiętrzeniowych PST.

Jak wiadomo (porównaj, na przykład, pracę M. B. Bragg, G. M. Gregorek, J. D. Lee pod tytułem ,,Airfoil Aerodynamic in Icing Conditions” (Aerodynamika płatu w warunkach obladzania)

184 491 opublikowaną w J. Aircraft, vol. 23, nr 1, 1986 r.), podczas lotu w atmosferze, na pojeździe latającym ma miejsce powstawanie lodu, najpierw i przede wszystkim, w rejonach sąsiadujących z miejscami, w których przepływ jest hamowany i w rejonach oddzielania przepływu od przedniej krawędzi (na przykład na skrzydle). Jednocześnie, stwierdzono, że ostre przednie krawędzie skrzydła są często bardziej narażone na powstawanie lodu niż zaokrąglone, ponieważ zawsze tworzy się na nich strumień z oddzielaniem przepływu w przypadku kątów ataku różnych od zera. Takim rejonem wysięgnika kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST jest rejon sąsiadujący z przednią krawędzią. Ponieważ soczewkowy profil wysięgnika ma ostrą przednią krawędź, może utworzyć się strumień z oddzielonym przepływem od przedniej krawędzi nawet w przypadku małych kątów ataku, to z kolei może prowadzić do zwiększonego wytwarzania lodu.

Ponieważ elektryczne elementy grzejne układu przeciwdziałającego oblodzeniu są często duże i zajmują znaczną objętość, nie mogą być umieszczone wewnątrz wysięgnika w bezpośredniej bliskości ostrej krawędzi soczewkowego profilu wysięgnika. W wyniku tego, elektryczne elementy grzejne są rozmieszczone na wysięgniku w pobliżu linii maksymalnej grubości profilu wysięgnika, podczas gdy grzanie krytycznej strefy, gdzie lód rzeczywiście powstaje tj. rejonu bliskiego przedniej krawędzi wysięgnika rurki spiętrzeniowej PST, wynika z przewodzenia ciepła bezpośrednio przez konstrukcję wysięgnika, od linii maksymalnej grubości do przedniej krawędzi. Chociaż wysięgniki nowoczesnych rurek spiętrzeniowych PST są wykonane z materiałów, które przewodzą ciepło bardzo dobrze i sąbardzo kosztowne (na przykład, ze stopów niklu), bardzo duże, nieefektywne straty ciepła, sięgające około 50% są charakterystyczne dla takich konstrukcji.

Zatem niski współczynnik wykorzystania energii dostarczanej do elektrycznych grzejników jest charakterystyczny dla znanych konstrukcji kadłubowych rurek spiętrzeniowych PST. Jednakże, ponieważ są one dość duże, prowadzi to do znacznego zwiększenia ciężaru konstrukcji.

Różnica ciśnień zmierzona w stożkowej części rurki spiętrzeniowej PST wykazuje stosunkowo słabą czułość na zmianę kąta ataku, a to prowadzi do większych błędów w pomiarze kąta ataku. Zwiększenie otworu stożka nieco zwiększa czułość, ale prowadzi do zwiększenia średnicy części środkowej osiowosymetrycznego korpusu rurki spiętrzeniowej PST, co pociąga za sobą wzrost ciężaru konstrukcji, aerodynamicznego przeciągania i zużycia energii przez układ przeciwdziałający oblodzeniu. Istnieją konstrukcje, w których czułość jest znacznie wyższa.

Najbliższymi znanymi, symetrycznymi profilami aerodynamicznymi, odpowiednimi do zastosowania w wysięgniku kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST są profile serii NACA-00XX, (gdzie XX jest względną grubością profilu w procentach). W tego rodzaju profilach gwałtownie wzrasta przeciąganie udaru przy dużych, przydźwiękowych wartościach liczby M. Jest to spowodowane przez duży stopień efektu dyfuzyjnego profili w strefie, znajdującej się za maksymalną grubością profilu, co powoduje wcześniejsze pojawianie się udaru ciśnienia, jak również zwiększenie jego intensywności.

Kadłubowa rurka spiętrzeniowa, zwłaszcza do określania ciśnienia całkowitego, ciśnienia statycznego i kąta ataku, zawierająca osiowosymetryczny korpus i wysięgnik oraz posiadająca układ przeciwdziałający oblodzeniu oraz trzy grupy otworów do określania ciśnienia całkowitego, ciśnienia statycznego i kąta ataku, przy czym otwory do określania ciśnienia całkowitego i ciśnienia statycznego są rozmieszczone w osiowosymetrycznym korpusie, zaś wysięgnik ma przekrój poprzeczny w postaci poddźwiękowego profilu aerodynamicznego z zaokrąglonym lub stożkowym czołem, według wynalazku charakteryzuje się tym, że układ przeciwdziałający oblodzeniu zaopatrzony w przewody powietrzne i elektryczne elementy grzejne jest umieszczony wewnątrz wysięgnika, przy czym elektryczne elementy grzejne są przesunięte w kierunku przedniej krawędzi wysięgnika a otwory do określania kąta ataku są rozmieszczone w wysięgniku pomiędzy przednią krawędzią a obszarem maksymalnej grubości aerodynamicznego profilu wysięgnika.

Korzystnie, wysięgnik posiada tylną krawędź ze ścięciem podstawy·'.

Korzystnie, osiowosymetryczny korpus ma część tylną która ma zwężenie i ścięcie podstawy.

184 491

Korzystnie, część tylna osiowosymetrycznego korpusu kończy się na jej bezstopniowym połączeniu z aerodynamicznym profilem wysięgnika w obszarze jego maksymalnej względnej grubości.

Korzystnie, aerodynamiczny profil wysięgnika jest asymetryczny.

Korzystnie, osiowosymetryczny korpus zawiera cylindryczną część posiadającą wybrzuszenie, na którym rozmieszczone są otwory do pomiaru ciśnienia statycznego.

Korzystnie, aerodynamiczny profil wysięgnika ma cięciwę o długości B, zaokrągloną przednią krawędź, zaostrzoną lub stępioną tylną krawędź, które znaji^i^jiisię na końcach cięciwy profilu i są wzajemnie połączone bezstopniowo liniami części górnej i dolnej obrysu profilu, przy czym przednia krawędź profilu ma promień krzywizny punktów części górnej i dolnej obrysu Rc, który jest w zakresie Rc = 0,03B-0,034B, zaś maksymalna względna grubość profilu C jest w zakresie C = 0,146-0,156 i znajduje się w odległości X = 0,3B-0,6B, mierzonej od przedniej krawędzi profilu wzdłuż jego cięciwy, ponadto rzędne, odniesione do długości cięciwy profilu, punktów górnej części obrysu Yu/B i dolnej części obrysu Y1/B, które znajdująsię we względnej odległości X/B, mierzonej od przedniej krawędzi profilu wzdłużjego cięciwy, mieszczą się w zakresach przedstawionych w poniższej tabeli:

X/B odległość/długość cięciwy	Yu/B górna część obrysu/długość cięciwy	-Y1/B - dolna część obrysu/długość cięciwy
0,0000	0,000	0,000
0,0333	0,0346 - 0,0376	0,0346 - 0,0376
0,0640	0,0477 - 0,0507	0,0477 - 0,0507
0,1044	0,0570 - 0,0600	0,0570 - 0,0600
0,2171	0,0690 - 0,0730	0,0690 - 0,0730
0,3242	0,0725 - 0,0765	0,0725 - 0,0765
0,4013	0,0739- 0,0779	0,0739 - 0,0779
0,5204	0,0736 - 0,0776	0,0736 - 0,0776
0,5992	0,0721 -0,0761	0,0721 -0,0761
0,7105	0,0681 -0,0721	0,0681 -0,0721
0,8067	0,0602 - 0,0642	0,0602 - 0,0642
0,8603	0,0510-0,0550	0,0510-0,0550
0,9464	0,0248 - 0,0288	0,0248 - 0,0288
1,0000	0,0000-0,0160	0,0000-0,01600

Korzystnie, aerodynamiczny profil wysięgnikajest utworzony przez obrys z bezstopniowo zmieniającą się krzywizną, przy czym promień krzywizny części górnej i dolnej obrysu profilu rośnie bezstopniowo wzdłuż cięciwy profilu ze wzrostem odległości X od zaokrąglonej przedniej krawędzi do wartości X = 0,3B-0,6B, dla której część obrysu ma w zasadzie kształt prostoliniowy, w zakresie wartości R = 5,5B-15,0B, gdzie odległość Yu, mierzona od cięciwy profilu wzdłuż normalnej do niej do góry, w stronę górnej części obrysu profilu, rośnie bezstopniowo do wartości maksymalnej Yumax = 0,074B-0,078B, przy czym odległość Yu dalej maleje bezstopniowo w stronę tylnej krawędzi, zaś promień krzywizny najpierw maleje bezstopniowo do wartości R = 0,6B-B dla X = 0,82B-0,9B, a następnie rośnie bezstopniowo do wartości X = = 0,92B-0,95B, gdzie wypukła część obrysu jest połączona bezstopniowo z jego częścią wklęsłą i, dalej, promień krzywizny części wklęsłej obrysu maleje bezstopniowo, osiągając na tylnej krawędzi profilu wartości w przedziale R = 0,05B-0,5B, przy czym kąt między styczną do obrysu profilu a cięciwą profilu najego krawędzi tylnej wynosi 3-6 stopni dla X = B, zaś dolna część obrysu jest symetryczna do górnej części względem cięciwy profilu.

Korzystnie, bezwymiarowe współrzędne, odniesione do cięciwy, obrysów jego powierzchni górnej Yu/B i dolnej Y1/B części górnej i dolnej różnią się od odpowiednich bezwymiarowych

184 491 współrzędnych profilu o stałe, równe czynniki liczbowe Ku dla powierzchni części górnej i K1 dla powierzchni części dolnej, zaś bezwymiarowe promienie krzywizny, odniesione do długości cięciwy profilu, przedniej krawędzi profilu dla powierzchni części górnej Ru/B i dolnej R1/B różnią się od odpowiednich bezwymiarowych promieni krzywizny przedniej krawędzi dla powierzchni części górnej i dolnej profilu o kwadrat co najmniej trzech stałych czynników liczbowych, przy czym wartości liczbowe tych czynników są w zakresie 0,8 <Ku < 1,07 i 0,8 <K1 <1,07.

Zaleta rozwiązania według wynalazku polega na uproszczeniu konstrukcji kadłubowej rurki spiętrzeniowej oraz zmniejszeniu jej ogólnych wymiarów. Ponadto osiągnięto zmniejszenie przeciągania aerodynamicznego osiowosymetrycznego korpusu rurki spiętrzeniowej PST, zmniejszenie przeciągania aerodynamicznego wysięgnika rurki spiętrzeniowej PST przez opracowanie kształtu symetrycznego, aerodynamicznego profilu wysięgnika, który ma dużą krytyczną wartość liczby Macha w roboczym zakresie wartości M = 0-0,85 w porównaniu ze znanymi symetrycznymi profilami aerodynamicznymi, w szczególności z profilem soczewkowym (złożonym z łuków koła) lub profilami serii NACA-00XX dla identycznych wartości względnej grubości.

W rozwiązaniu według wynalazku uległo zmniejszeniu zużycie energii przez grzejący układ przeciwdziałający oblodzeniu, a także zmniejszono ciężar konstrukcji oraz zwiększono dokładność określania kąta ataku PST dla poddźwiękowych, nie manewrujących pojazdów latających.

Uzyskany, znacznie lepszy wynik techniczny konstrukcji według wynalazku w stosunku do znanych rozwiązań wynika z faktu, że kadłubowa rurka spiętrzeniowa, zawierająca trzy grupy otworów do określania ciśnienia całkowitego, ciśnienia statycznego i kąta ataku, osiowosymetryczny korpus i wysięgnik do zamontowania układu przeciwdziałającego oblodzeniu, posiadająca, umieszczone między nimi, przewody powietrzne i elementy grzania elektrycznego, jest skonstruowana w taki sposób, że otwory do określania kąta ataku sąumieszczone na wysięgniku, którego przekrój jest skonstruowany w postaci aerodynamicznego, poddźwiękowego profilu z zaokrąglonym czołem lub stożkowym czołem i znajdują się w pewnej odległości od czoła profilu w kierunku jego maksymalnej grubości.

W celu uzyskania większego zmniejszenia przeciągania aerodynamicznego kadłubowego czujnika, tylna część osiowo-symetiycznego korpusu może kończyć się na i może być bezstopniowo połączona z aerodynamicznym profilem wysięgnika w rejonie j ego maksymalnej względnej grubości, podczas gdy w celu zmniejszenia przeciągania aerodynamicznego przy dużych prędkościach poddźwiękowych tylna część osiowosymetrycznego korpusu ma stożkowy kształt i jest zaopatrzona w ścięcie podstawy. Tylna krawędź aerodynamicznego profilu wysięgnika może również mieć ścięcie podstawy.

W celu skompensowania wpływu kadłuba lub podpory wysięgnika na mierzone ciśnienie statyczne, osiowosymetryczny korpus jest zaopatrzony na części cylindrycznej w wybrzuszenie, na którym rozmieszczone są otwory do pomiaru ciśnienia statycznego.

Aerodynamiczny profil wysięgnika może być skonstruowany asymetrycznie w celu dodatkowego zwiększenia czułości mierzonych zmian ciśnienia na kąt ataku i zwiększenie zakresu mierzonych kątów ataku.

W celu jeszcze większego zmniejszenia zużycia energii przez układ przeciwdziałający oblodzeniu, elementy grzania elektrycznego układu przeciwdziałającego oblodzeniu mogą być przesunięte w stronę przedniej krawędzi wysięgnika.

Uproszczenie konstrukcji osiowosymetrycznego korpusu i znaczne zmniejszenie jego średnicy są uzyskane dzięki temu, że otwory do pomiaru ciśnienia, które są używane do pomiaru kąta ataku, są rozmieszczone nie na osiowosymetrycznym korpusie, ale na wysięgniku rurki spiętrzeniowej PST. Ponieważ ciężar konstrukcji jest proporcjonalny do sześcianu jej wymiarów liniowych, przy takiej samej długości osiowosymetrycznego korpusu, zmniejszenie jego ciężaru będzie określone jako iloczyn pewnego współczynnika i różnicy kwadratów średnic osiowosymetrycznych korpusów znanej prototypowej PST i proponowanej rurki spiętrzeniowej PST według wynalazku. Ponieważ aerodynamiczne przeciąganie osiowosymetrycznego korpusu dla

184 491 zerowego kąta ataku jest proporcjonalne do powierzchni jego części środkowej, zmniejszenie przeciągania aerodynamicznego rurki spiętrzeniowej PST, która ma taką samą postać co znana, prototypowa rurka spiętrzeniowa PST, jest również proporcjonalne do różnicy kwadratów średnic osiowosymetrycznych korpusów prototypowej PST i proponowanej rurki spiętrzeniowej według wynalazku. Jednakże, ponieważ kształt osiowosymetrycznego korpusu proponowanej rurki spiętrzeniowej PST nie ma dodatkowych stopni (stożkowy stopień, a następnie wybrzuszenie) jak w prototypowej PST, nie będzie występowało oddzielanie przepływu na nim, ani pojawianie się udarów ciśnienia za stopniem stożkowym. Zatem, zmniejszenie przeciągania aerodynamicznego będzie jeszcze większe. Ponieważ zużycie energii na ogrzanie osiowosymetrycznego korpusu jest proporcjonalne do pola powierzchni osiowosymetrycznego korpusu, zmniejszenie energii, potrzebnej do ogrzania proponowanej rurki spiętrzeniowej PST w porównaniu z prototypową PST (przy tej samej temperaturze na ich powierzchniach) jest proporcjonalne do różnicy między średnicami osiowosymetrycznych korpusów znanej prototypowej rurki spiętrzeniowej PST i proponowanej według wynalazku. Ponadto, zmniejszenie zużycia energii przez układ grzejny prowadzi do zmniejszenia ciężaru elektrycznych elementów grzejnych.

Wysięgnik rurki spiętrzeniowej ma tę zaletę, że może być skonstruowany w taki sposób, że jego przekroje poprzeczne mają postać poddźwiękowego profilu aerodynamicznego z cięciwą o długości B, zaokrągloną przednią krawędzią i ostrą lub stępioną tylną krawędzią, połączonymi bezstopniowo liniami obrysów powierzchni górnej i dolnej. Dolna część obrysu profilu jest symetryczna w stosunku do górnej części względem cięciwy profilu. Przednia krawędź profilu ma promień krzywizny Rc, który jest w zakresie Rc = 0,030B-0,034B, przy czym maksymalna względna grubość profilu C jest w zakresie C = 0,146-0,156 i znajduje się w odległości X = 0,3B-0,6B, mierzonej od przedniej krawędzi wzdłuż cięciwy. Promień krzywizny górnej części obrysu profilu rośnie bezstopniowo wzdłuż cięciwy profilu ze wzrostem odległości X od zaokrąglonej przedniej krawędzi do wartości X = (0,3-0,6)B, dla których część obrysu ma postać prostoliniową od wartości R = 5,5B-15B, przy czym jest to przypadek, kiedy odległość Yu, mierzona od cięciwy profilu wzdłuż prostopadłej do niej w kierunku górnej części obrysu profilu, rośnie bezstopniowo do maksymalnej wartości Yumax = 0,074B-0,078B. Odległość Yu dalej maleje bezstopniowo w stronę tylnej krawędzi, przy czym promień krzywizny najpierw maleje bezstopniowo do wartości R = 0,6B-1B dla X = 0,82B-0,95B, a następnie rośnie bezstopniowo do wartości X = 0,92B-0,95 B, gdzie wypukła część obrysu łączy się bezstopniowo z wklęsłą częścią tylną i, dalej, promień krzywizny części wklęsłej obrysu maleje bezstopniowo, osiągając na tylnej krawędzi profilu wartości R = 0,05B-0,5B, kąt między styczną do obrysu profilu a cięciwą profilu na tylnej krawędzi profilu jest równy 3-6 stopni dla X = B. W wyniku przedstawionych wyliczeń, uzyskany kształt obrysu i rozkład krzywizny wzdłużj ego cięciwy zapewnia znaczne zmniej szenie przeciągania udaru profilu, zarówno w porównaniu z profilem prototypowej rurki spiętrzeniowej PST (soczewkowym) jak i w porównaniu z prototypowym profilem (NACA 0015). Ponieważ podczas produkcji pojazdów latających jest możliwe w rzeczywistej konstrukcji zrealizowanie teoretycznych współrzędnych obrysu profilu tylko z pewną ograniczoną dokładnością, określoną przez nagromadzone odchylenia rzeczywistych współrzędnych punktów obrysu profilu od teoretycznych, które to odchylenia nawarstwiają się we wszystkich etapach konstruowania i wykonywania, współrzędne obrysu profilu odpowiadające danemu wyna lazkowi muszą być w przedziale wartości podanych w tabeli 1, str. 13.

W praktyce, często powstają dodatkowe wymagania zarówno konstrukcyjne, jak i aerodynamiczne, które dają stosunkowo małe zmiany we względnej grubości profilu i są wyrażane przez fakt, że bezwymiarowe rzędne, odniesione do cięciwy profilu, konturów powierzchni górnej Yu/B i dolnej Y1/B różnią się od odpowiednich bezwymiarowych rzędnych podstawowego profilu oryginalnej względnej grubości jednakowymi, stałymi czynnikami liczbowymi.

Przejście do innej względnej grubości dla profilu według niniejszego wynalazku jest możliwe przez przemnożenie rzędnej jego obrysu przez jednakowe, stałe współczynniki liczbowe Ku dla części górnej i K1 dla części dolnej obrysu, przy czym promień krzywizny czołowej krawędzi profilu nad powierzchniami części górnej i dolnej profilu zmienia się w sposób proporcjonalny

184 491 do kwadratu współczynników, zaś wartości liczbowe czynników powinny być w zakresie 0,8 < Ku < 1,07 oraz 0,8 <K1 < 1,07. Dzięki temu, że wysięgnik PST jest skonstruowany w taki sposób, że jego przekroje poprzeczne mają postać poddźwiękowego profilu aerodynamicznego z zaokrąglonym czołem, a nie profilu soczewkowego, jak w prototypowej rurce spiętrzeniowej PST, jego przeciąganie aerodynamiczne może być, jak wykazują obliczenia, zmniejszone 2-2,5 raza w przypadku wartości liczby Macha M = 0,8-0,9.

Znanyjest w technice fakt, że tworzenie lodu podczas lotu w atmosferze dotyka głównie rejonów hamowania przepływu lub rejonów, gdzie powstaje oddzielenie przepływu. Dzięki występowaniu na nich strumieni z oddzielaniem przepływu, ostre przednie krawędzie są często bardziej podatne na tworzenie się lodu niż krawędzie zaokrąglone. Ponieważ, przeciwnie do profilu soczewkowego, gdzie nawet przy małych kątach ataku tworzony jest strumień z oddzielaniem przepływu z przedniej krawędzi, nie występuje oddzielanie przepływu dla małych kątów na poddźwiękowym profilu aerodynamicznym z zaokrąglonym czołem, wysięgnik proponowanej rurki spiętrzeniowej PST według wynalazku jest mniej podatny na formowanie się lodu niż wysięgnik prototypowej rurki spiętrzeniowej PST. Ponadto, w przypadku wysięgnika prototypowej rurki spiętrzeniowej PST, ze względu na fakt, że ma on przekrój poprzeczny w postaci profilu soczewkowego, jest trudne, a właściwie niemożliwe, umieszczenie grzejników elektrycznych układu przeciwdziałaj ącego oblodzeniu w pobliżu czoła profilu, ponieważ wewnątrz nie ma dla nich wystarczającej objętości. Konsekwentnie, elektryczne grzejniki dla takiej PST są umieszczone nie w samym czole (które jest najbardziej podatne na tworzenie się lodu), ale w pobliżu środka profilu. W wyniku tego, grzanie czoła następuje w wyniku przewodzenia ciepła wzdłuż wysięgnika, a to powoduję duże straty energii (szacowane nawet na 50%). W rozwiązaniu według wynalazku, promień czoła poddźwiękowego profilu aerodynamicznego może być dostatecznie duży, aby umożliwić umieszczenie elektrycznych grzejników bezpośrednio w czole wysięgnika, a przez to zmniejszyć straty energii o 25-30%.

Ponieważ krytyczna liczba Macha (przy której występuje udar ciśnieniowy) dla poddźwiękowego profilu aerodynamicznego z zaokrąglonym czołem, w szczególności dla profilu według mniejszego wynalazku, jest znacznie niższa niż dla znanego profilu soczewkowego, kąt skosu wysięgnika rurki spiętrzeniowej PST, przeznaczonego do lotów z prędkościami rzędu M = 0,8-0,9 może być znacznie mniejszy dla proponowanej rurki spiętrzeniowej PST niż dla wysięgnika w rozwiązaniu prototypowym. Jakwskazujądane szacunkowe, dla tej samej wysokości wysięgnika i cięciwy profilu, daje to zmniejszenie długości rurki spiętrzeniowej PST i zmniejszenie ciężaru konstrukcji o 10-15%.

Ponieważ czułość na zmianę kąta ataku ciśnień mierzonych przy poddźwiękowym profilu aerodynamicznym z zaokrąglonym czołemjest znacznie wyższa niż dla profilu stożkowego, błąd pomiaru kąta ataku jest znacznie niższy dla rozwiązania według wynalazku niż dla znanych rurek spiętrzeniowych.

Zaletę rozwiązania według wynalazku stanowi również fakt, że tylna krawędź profilu aerodynamicznego przekroju wysięgnika jest skonstruowana ze ścięciem podstawy w celu dodatkowego zmniejszenia przeciągania udaru dla wartości liczby Macha M = 0,8-0,9, obejmujących występowanie udarów ciśnieniowych i ich przemieszczanie do tyłu profilu w wyniku mniejszego efektu dyfuzyjnego profilu poza punktem maksymalnej grubości. Konstruowanie części tylnej osiowosymetrycznego korpusu ze zwężeniem i ścięciem podstawy zapewnia również, w sposób analogiczny do profilu aerodynamicznego, zmniejszenie przeciągania udaru przez rurkę spiętrzeniową PST. Jeśli tylna część osiowosymetrycznego korpusu zaczyna się zwężać w rejonie maksymalnej grubości profilu wysięgnika, silny dyfuzor, który prowadzi do wczesnego występowania lokalnych udarów ciśnienia i wzrostu przeciągania aerodynamicznego tworzony jest w rejonie połączenia części tylnej korpusu i wysięgnika. W przypadku, gdy osiowosymetryczny korpus jest skonstruowany w taki sposób, że jego część tylna kończy się na i jest bezstopniowo połączona z aerodynamicznym profilem wysięgnika w rejonie jego maksymalnej względnej grubości, istnieje poprawa w oddziaływaniu osiowosymetrycznego korpusu i wysięgnika i występuje dodatkowe, znaczne zmniejszenie przeciągania aerodynamicznego kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST,

184 491 ze względu na brak dodatkowego dyfuzora. Dzięki temu, że aerodynamiczny profil wysięgnika może być skonstruowany asymetrycznie, nie ma zwiększania czułości ciśnienia na kąt ataku, a więc jest możliwe dodatkowe zwiększenie dokładności pomiaru kąta ataku. Ponadto, zakres kąta ataku może być rozszerzony dzięki asymetrii profilu. W celu skompensowania wpływu hamowania na wysięgniku na pomiar ciśnienia statycznego, osiowosymetryczny korpus ma usytuowane na części cylindrycznej wybrzuszenie, na którym rozmieszczone są otwory do pomiaru ciśnienia statycznego. Dzięki przyspieszaniu przepływu na wybrzuszeniu, możliwe jest znalezienie rejonu, gdzie hamowanie z wysięgnika jest skompensowane przez to przyspieszanie i, konsekwentnie, można wyznaczyć precyzyjnie ciśnienie statyczne na podstawie pomiarów we wskazanych otworach. Ze względu na przemieszczenie elektrycznych elementów grzejnych w stronę przedniej krawędzi wysięgnika, występuje znaczne zmniejszenie nieefektywnych strat ciepła w porównaniu ze znanymi rozwiązaniami i zmniejszenie zużycia energii na grzanie.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia kadłubową rurkę spiętrzeniową (rurkę Pitota) w jednym z wariantów według wynalazku, w widoku z boku, fig. 2 - kadłubową rurkę spiętrzeniową z fig. 1 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii A-A, fig. 3 - kadłubową rurkę spiętrzeniową z fig. 1 w widoku z góry, fig. 4 - kadłubową rurkę spiętrzeniową w przykładzie wykonania z wysięgnikiem, mającym profil aerodynamiczny, przeznaczony do stosowania dla liczb M = 0,8-0,9 ze ścięciem podstawy, fig. 5 - kadłubowąrurkę spiętrzeniową z fig. 4 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii A-A, fig. 6 i 7 inne przykłady wykonania proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej z osiowosymetrycznym korpusem, mającym zwężenie i ścięcie podstawy w części tylnej, fig. 8 - alternatywny przykład wykonania kadłubowej rurki spiętrzeniowej według wynalazku z osiowosymetrycznym korpusem, którego część tylna kończy się na i jest bezstopniowo połączona z aerodynamicznym profilem wysięgnika w rejonie jego maksymalnej względnej grubości, w widoku z boku, fig. 9 kadłubową rurkę spiętrzeniową z fig. 8 w przekroju p opip.ecznym wzdłuż li nii A-A, fig. i0kadłubową rurkę spiętrzeniową z fig. 8 w p^zk^<rjij poprzeeznnyi wpdhłp ż inn Β--. fig. 11 1 kadłubową rurkę spiętrzeniową z fig. 8 w pfzek.iOju p oprzekzznm wpdhłż ż inn C-CC, fig. i2 kadłubowąrurkę spiętrzeniową w kolejnym wariancie w widoku z boku z asymetrycznym profilem aerodynamicznym wysięgnika, fig. 13 - kadłubową™^ spiętirzeniowąz fig. 12 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii A-A, fig. 14 - kadłubową rurkę spiętrzeniowią z fig. 12 w widoku z góry, fig. 15 - kadłubowąrurkę spiętrzeniową w innym wariancie według wynalazku, na której asymetryczny korpus na części cylindrycznej ma wybrzuszenie, na którym są rozmieszczone otwory do pomiaru ciśnienia statycznego, w widoku z boku, fig. 16 - kadłubo wąrurkę spiętrzeniową z fig. 15 w widoku z góry, fig. 17 - kadłubowąrurkę spiętrzeniową według wynalazku z elektrycznymi elementami grzejnymi układu przeciwdziałającego oblodzeniu, które sąp^esunięte w stronę przedniej krawędzi wysięgnika, w widoku z boku, fig. 18 - kadłubowąrurkę spiętrzeniową z fig. 17 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii A-A, fig. 19 - wykres zmian stosunku całkowitego ciśnienia P2, mierzonego przez odpowiedni otwór do rzeczywistego ciśnienia całkowitego Po dla proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST i rurki PST ze sferyczną częścią czołową, w funkcji kąta ataku dla wartości liczby Macha M - 0,8, fig. 20,21,22 i 23 - wykresy przykładowych zależności współczynników przeciągania Cd profili soczewkowego i poddźwiękowego aerodynamicznego bez ścięcia podstawy i ze ścięciem podstawy dla różnych wartości kąta ataku, wartości liczby Macha M i maksymalnej względnej grubości profilu C/B, gdzie Cjest maksymalnągrubością, zaś B jest cięciwąorofilp, fig. 24 - kadłubowąrurkę spiętrzeniową w widoku z boku pokazującym, jak skos wysięgnika na czołowej krawędzi wpływa na wielkość cięciwy przekroju poprzecznego wysięgnika, kiedy utrzymywane są wewnętrzne objętości przekroju. Zastosowano następujące oznaczenia: ABCD jest rzutem bocznym wysięgnika ze skosem χ 1 i cięclwąorzekrojp b1, zaś S1 jestjego polem powierzchnii; AB 1C1D1 jest zuttem bocznym wysięgnika ze skosem χ2>χ1 i cięciwą b2 = b1, zaś pole jego powierzchni jest równe SAB 1C1D 1> SABCD ; ABC ID 2essr meem poezymtl wssięzmnake kosemn ^2, ktr jepoooj e oowierzchni j est równe SABC1D2 = S BBDD, et e j eoo ęięwiw a j est równa bSbUij^jittp prękoo ści ą

184 491 przepływu, zaś V|, V| | są składowymi prędkości, odpowiednio normalną i równoległą do czołowej krawędzi, fig. 25 - wykres zależności współczynnika kalibracji kątowej κ_α = (P6-P7)// (P2-P3) od kąta ataku dla proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej, a także dla prototypowej rurki spiętrzeniowej, w którym otwory dla określania kąta ataku sąrozmieszczone w stożkowej części osiowosymetrycznego korpusu, gdzie Pijest ciśnieniem zmierzonym w odpowiednim i-tym otworze, odnośniki cyfrowe 2, 3 oznaczają otwory rozmieszczone odpowiednio w części czołowej i na powierzchni cylindrycznej osiowosymetrycznego korpusu, zarówno w rurce spiętrzeniowej według wynalazku PST i w prototypowej rurce spiętrzeniowej odnośniki cyfrowe 6,7 wskazują otwory na wysięgniku rurki spiętrzeniowej według wynalazku lub w stożkowej części osiowosymetrycznego korpusu w przypadku znanej rurki spiętrzeniowej prototypowej PST, fig. 26 - wykres, na którym porównano zależności aerodynamicznych profili symetrycznego i niesymetrycznego wysięgnika, fig. 27 i 28 - wykresy, pokazujące główne elementy profilu według niniejszego wynalazku i porównanie rzutu danego profilu i profilu NACA-0015 oznaczonego linią przerywaną, fig. 29 - rozkład krzywizny K wzdłuż cięciwy profilu (wartości sąodwrotnościąpromienia krzywizny) dla cięciwy profilu skonstruowanej według niniejszego wynalazku, fig. 30 wykres, pokazujący porównanie wyliczonych wartości współczynnika przeciągania udaru Cdw danego profilu i profilu znanego typu oraz fig. 31a-31 g - różne wersj e wysięgników w przekroju poprzecznym, schematycznie.

Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według wynalazku przedstawiona na fig. 1 zawiera osiowosymetryczny korpus 1, w którego przedniej części znajduje się otwór 2, służący do określania ciśnienia całkowitego, przy czym otwory 3 do pomiaru ciśnienia statycznego są umieszczone na jego bocznej powierzchni. Elektryczne elementy grzejne 4 układu przeciwdziałającego oblodzeniu sąumieszczone wewnątrz osiowosymetrycznego korpusu 1. Osiowosymetryczny korpus jest zamontowany na wysięgniku 5, który ma kształt poddźwiękowego aerodynamicznego profilu z zaokrąglonym czołem, na którym sąumieszczone w pewnej odległości od czoła aż do maksymalnej grubości profilu otwory 6, 7 do określania kąta ataku, podczas gdy elektryczne elementy grzejne 8 sąrozmieszczone wewnątrz wysięgnika 5. W celu uzyskania rezerwowych otworów, kilka otworów 6,7 do określania kąta ataku może być rozmieszczonych w każdym przypadku na powierzchniach górnej i dolnej profilu. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa PST jest przymocowana do kadłuba przy pomocy kryzy 9. Wartości ciśnienia próbkowane w otworach 2, 3, 6, 7 sąpodawane z kadłubowej rurki spiętrzeniowej przy pomocy przewodów powietrznych 10 i dysz 11, zaś grzanie osiowosymetrycznego korpusu i wysięgnika rurki spiętrzeniowej jest wykonywane przy pomocy elektrycznych elementów grzejnych 4, 8 przez elektryczne złącze 12.

Kadłubowa rurka spiętrzeniowa działa w następujący sposób. Ciśnienia próbkowane przez otwory 2,3,6,7 sąprzesyłane przez dysze 11 do bloku przetworników, które przetwarzają ciśnienia na sygnały elektryczne. Sygnały elektryczne są wysyłane do bloku przetwarzającego dane, w którym są określane parametry przepływu (lotu) Po ciśnienie całkowite, Ps ciśnienie statyczne i α - kąt ataku zgodnie z zależnościami kalibracyjnymi. Energia elektryczna jest dostarczana do elektrycznych elementów grzejnych 4 i 8 przez elektryczne złącze 12 w celu uniemożliwienia tworzenia się lodu, który mógłby silnie zniekształcić pomiary lub doprowadzić do zatkania otworów i uszkodzenia kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST. Elektryczne elementy grzejne 4 i 8 ogrzewają zewnętrzną powierzchnię osiowosymetrycznego korpusu 3 i wysięgnik 5, a także przewody powietrzne 10, które są wykonane, z zasady, z materiałów o dużej przewodności cieplnej (na przykład z niklu). Moc elektrycznych elementów grzejnych i dostarczana energia elektryczna są tak dobrane, aby uniemożliwić tworzenie się lodu na powierzchniach osiowosymetrycznego korpusu 11 wysięgnika 5 oraz w otworach 2, 3, 6, 7.

Aerodynamiczny profil wysięgnika 5 ma ścięcie podstawy 13 w celu dalszego zmniejszenia aerodynamicznego przeciągania dla wartości liczby Macha M = 0,8-0,9 (fig. 5).

Tylna część osiowosymetrycznego korpusu 3 jest skonstruowana ze zwężeniem i ścięciem podstawy 14 w celu dalszego zmniejszenia aerodynamicznego przeciągania (fig. 6, 7).

Tylna część osiowosymetrycznego korpusujest połączona bezstopniowo i kończy się w rejonie maksymalnej względnej grubości aerodynamicznego profilu C (fig. 8-11) w celu dodatkowego

184 491 zmniejszania przeciągania aerodynamicznego przez poprawienie oddziaływania między osiowosymetrycznym korpusem 1 a wysięgnikiem 5.

Asymetryczny profil aerodynamiczny wysięgnika 5 może być zastosowany w celu dodatkowego zwiększenia czułości na zmiany kąta ataku i przez to zwiększenia dokładności jego określania, a także w celu rozszerzenia zakresu pomiaru kąta ataku (fig. 12-14).

W celu skompensowania efektu opóźniania na wysięgniku 5 na mierzone ciśnienie statyczne, osiowosymetryczny korpus 1 w korzystnym przykładzie wykonania ma na cylindrycznej części wybrzuszenie 15 (fig. 15, 17), na którym są rozmieszczone otwory 3 do pomiaru ciśnienia statycznego.

W celu dalszego zmniejszenia zużycia energii przez układ przeciwdziałający oblodzeniu, elektryczne elementy grzejne 8 są w korzystnym przykładzie wykonania przesunięte w stronę przedniej krawędzi wysięgnika 5 (fig. 17, 18).

Celowe jest wykorzystywanie w wysięgniku kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST profili, które są normalne do osi wysięgnika 5 przekroju o maksymalnej grubości, który znajduje się w odległości X = 0,3-0,6B od przedniej krawędzi, przy czym profile te mają części przedniąi środkową, które są maksymalnie wybrzuszone i maksymalną krytyczną wartość liczby Macha dla danego zakresu dopuszczalnych względnych grubości profilu i odpowiedni zakres roboczych kątów ataku w granicach do α = 18-20%. Aerodynamiczny profil według niniej szego wynalazku spełnia powyższe wymagania.

Figury 27 i 28 przedstawiają profil aerodynamiczny w przykładzie wykonania według niniejszego wynalazku, mający zaokrąglonąprzedniakrawędź 16 i ostrą lub tępątylną krawędź 17, które są połączone wzajemnie, jedna z drugą, bezstopniowo liniami obrysów powierzchni górnej części 18 i dolnej części 19. Jego przednia krawędź 16 jest skonstruowana ze stosunkiem promienia krzywizny powierzchni górnej i dolnej części profilu, dojego cięciwy Rc/B, w zakresie 0,03-0,034. Maksymalna względna grubość profilu jest równa w przybliżeniu 0,15 i znajduje się w odległości 0,3 B-0,6 B od jego przedniej krawędzi, podczas gdy rzędne obrysów, odniesione do cięciwy profilu i odłożone wzdłuż normalnej do niego, Yu/B dla powierzchni części górnej i Y1/B dla powierzchni części dolnej w odległości, odniesionej do cięciwy profilu, od jego czołowej krawędzi X/B, znajdują się w zakresach przedstawionych w tabeli 1.

Tabela 1

X/B odległość/długość cięciwy	Yu/B górna część obrysu/długość cięciwy	-Y1/B - dolna część obrysu/długość cięciwy
0,0000	0,000	0,000
0,0333	0,0346 - 0,0376	0,0346 - 0,0376
0,0640	0,0477 - 0,0507	0,0477 - 0,0507
0,1044	0,0570 - 0,0600	0,0570 - 0,0600
0,2171	0,0690 - 0,0730	0,0690 - 0,0730
0,3242	0,0725 - 0,0765	0,0725 - 0,0765
0,4013	0,0739 - 0,0779	0,0739 - 0,0779
0,5204	0,0736 - 0,0776	0,0736 - 0,0776
0,5992	0,0721 -0,0761	0,0721 -0,0761
0,7105	0,0681 -0,0721	0,0681 -0,0721
0,8067	0,0602 - 0,0642	0,0602 - 0,0642
0,8603	0,0510-0,0550	0,0510- 0,0550
0,9464	0,0248 - 0,0288	0,0248 - 0,0288
10000	0,0000-0,0160	0,0000-0,01600

184 491

Zakresy, przedstawione w tabeli 1, rzędnych powierzchni części górnej i dolnej profilu odpowiadają w przybliżeniu dopuszczalnym odchyleniom konstrukcyjno-technicznym ich rzeczywistych współrzędnych od wartości teoretycznych. Gładkość profilu według niniejszego wynalazku zapewnia ciągłą i bezstopniową zmianę krzywizny jego obrysu. Rozkład krzywizny obrysu (wartość odwrotności promienia krzywizny) wzdłuż cięciwy profilu jest przedstawiony na fig. 14 dla górnej części obrysu (krzywa 20) i dla dolnej części obrysu (krzywa 21).

Sednem konstrukcji korzystnego profilu, użytego w wysięgniku kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST według niniejszego wynalazku jest zapewnienie adekwatnego wypełnienia jego czoła i części środkowych, co znacznie ułatwia rozmieszczenie przewodów powietrznych i elementów grzejnych PST w obrysie profilu.

Figury 29 i 30 również pokazują wyliczone szacunkowo wartości przeciągania udaru dla proponowanego profilu 22 i profilu znanego prototypu 23, co ilustruje istotne zalety proponowanego rozwiązania.

Podstawową aerodynamiczną korzyścią konstrukcji profilu według wynalazku w porównaniu ze znanymi profilami o zbliżonych względnych grubościach w przypadku użycia w wysięgniku kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST według niniejszego wynalazku jest zwiększona wartość krytyczna liczby Macha, co umożliwia działanie przy podkrytycznych wartościach liczby Macha w roboczym zakresie prędkości lotu, które są charakterystyczne dla poddźwiękowego samolotu cywilnego, w połączeniu z małym kątem skosu wysięgnika rurki spiętrzeniowej PST. Duża wydajność aerodynamiczna profilu według niniejszego wynalazku jest spowodowana przez gładkość jego obrysu i racjonalne połączenie podstawowych parametrów geometrycznych (wskazanych wartości odległości punktów obrysu profilu od jego cięciwy, jego promienia krzywizny i kątów nachylenia stycznych do obrysu). Kształt obrysu profilu w korzystnym przykładzie wykonania według niniejszego wynalazku jest ustalony tak, aby uzyskać w części przedniej profilu poziom wartości rozrzedzenia przepływu, który jest niższy dla identycznych wartości kąta ataku (przez porównanie z prototypem NACA 00XX) w przypadku maksymalnego podniesienia profilu w zakresie wartości liczby Macha M = 0,2-0,5 i odpowiednio większego zakresu nie oddzielonego przepływu. W tym przypadku, rozkład ciśnienia bliski rozkładowi „półkowemu” jest zrealizowany w zakresie przydźwiękowym i ma mniej intensywny (w porównaniu z prototypem) udar ciśnieniowy, przez co wartość przeciągania udaru jest około 1.5-3 razy niższa.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku w poddźwiękowym, nie manewrującym samolocie uzyskuje się uproszczenie konstrukcji, zmniejszenie ogólnych wymiarów·', zmniejszenie przeciągania aerodynamicznego, zmniejszenie zużycia energii przez układ przeciwdziałający oblodzeniu kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST, zmniejszenie ciężaru oraz zwiększenie dokładności pomiaru kąta ataku.

Uproszczenie konstrukcji jest uzyskane dzięki temu, że otwory do próbkowania ciśnienia i te, na podstawie których określany jest kąt ataku, są rozmieszczone nie na osiowosymetrycznym korpusie kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST, gdzie wciąż są rozmieszczone otwory do próbkowania ciśnień całkowitego i statycznego, ale na wysięgniku rurki spiętrzeniowej PST (fig. 1-3). Nasycenie konstrukcyjne kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST jest bardzo duże, ponieważ są w niej przewody powietrzne odchodzące od każdej ze wskazanych grup otworów i trzeba również rozmieścić elektryczne elementy grzejne 4, 8 układu przeciwdziałania oblodzeniu wewnątrz osiowosymetrycznego korpusu 1 i wysięgnika 5. W wyniku przeniesienia otworów 6,7 do pomiaru kąta ataku z osiowosymetrycznego korpusu do wysięgnika 5, nasycenie konstrukcyjne jest zmniejszone, a konstrukcja osiowosymetrycznego korpusu 1 i całej proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST z wysięgnikiem 5 jest znacznie uproszczona.

W wyniku przeniesienia otworów do próbkowania ciśnienia, przy pomocy których określany jest kąt ataku, z osiowosymetrycznego korpusu 3 do wysięgnika 5, średnica d osiowosymetrycznego korpusu 3 znacznie zmniejszyła się (fig. 1-3). Przeprowadzone badania konstrukcyjne wskazują, że średnica osiowosymetrycznego korpusu 1 proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST może być zmniejszona w przybliżeniu o 25% w porównaniu z prototypową rurką spiętrzeniową PST (w połączeniu z tymi samymi średnicami wewnętrznych

184 491 przewodów powietrznych 10 i elektrycznych elementów grzejnych 4, 8 tylko ze względu na nieobecność części stożkowej osiowosymetrycznego korpusu).

Ponadto, w wyniku nieobecności w osiowosymetrycznym korpusie proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST części stożkowej, nie ma dodatkowej podpory, która jest wykonywana w prototypowej rurce spiętrzeniowej PST w rejonie rozmieszczenia otworów do pomiaru ciśnienia statycznego. W wyniku tego, przy tej samej dokładności pomiaru ciśnienia statycznego (bez wprowadzania korekcji), długość (fig. 1-3) osiowosymetrycznego korpusu 1 aż do wysięgnika 5 może być w kadłubowej rurce spiętrzeniowej według wynalazku PST mniejsza niż w znanych rozwiązaniach PST. Szacunki wykazują, że zmniejszenie długości jest rzędu 20%.

Innym czynnikiem wspierającym zmniejszenie ogólnych wymiarów (długości PST) jest zastosowanie na wysięgniku 5 poddźwiękowego aerodynamicznego profilu z zaokrąglonym czołem, w wyniku którego skos przedniej krawędzi 16 wysięgnika 5 (fig. 24) może być znacznie zmniejszony'. W wyniku tego, przy tej samej wysokości wysięgnika i dostrojenia kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST do tych samych wartości liczby Macha, długość wysięgnika 5 może być zmniejszona o 5-7% i jest możliwe zmniejszenie całkowitej długości PST (osiowosymetryczny korpus z wysięgnikiem) o 25-27%.

Aerodynamiczne przeciąganie osiowosymetrycznego korpusu 3 może być reprezentowane przez wyrażenie D = Cd*q*S, gdzie Cd jest współczynnikiem przeciągania, q jest ciśnieniem dynamicznym, zaś S jest charakterystycznym polem powierzchni. Charakterystyczną miarą osiowosymetrycznego korpusu kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST może być powierzchnia jego środkowego przekroju poprzecznego S = nd²/4, gdzie d jest średnicą środkowego przekroju poprzecznego. Zatem, jeśli osiowosymetryczny korpus 1 proponowanej rurki spiętrzeniowej PST byłby geometrycznie podobny do osiowosymetrycznego korpusu prototypowej rurki spiętrzeniowej PST (inaczej mówiąc przy zachowaniu tej samej wartości Cd), przeciąganie osiowosymetrycznego korpusu 1 proponowanej rurki spiętrzeniowej PST zmniejszyłoby się o około 45% przy tych samych ciśnieniach dynamicznych (to jest przy tych samych wartościach prędkości V i liczby Macha M) w wyniku zmniejszenia średnicy d o 25%. Jednakże, ponieważ kształt osiowosymetrycznego korpusu 1 proponowanej PST nie ma dodatkowych stopni (stożkowej części z wybrzuszeniem, jak w przypadku prototypowej PST), nie będzie charakteryzował się oddzielaniem przepływu, ani występowaniem udarów ciśnienia poza częścią stożkową. Zatem, j ak wykazują szacunki, wartość współczynnika przeciągania dla osiowosymetrycznego korpusu 1 proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST może być zmniejszona o około 7-10%. W wyniku tego, przeciąganie osiowosymetrycznego korpusu X proponowanej rurki spiętrzeniowej PST jest równe około 50% przeciągania prototypowej PST.

Dzięki temu, że wysięgnik 5 proponowanej rurki spiętrzeniowej PST jest skonstruowany w taki sposób, że jego przekroje poprzeczne normalne do przedniej krawędzi (fig. 1-3) mająkształt poddźwiękowego profilu aerodynamicznego z zaokrąglonym czołem, w szczególności profilu aerodynamicznego według niniejszego wynalazku, a nie profilu soczewkowego, jak w prototypowej PST, aerodynamiczne przeciąganie takiego profilu dla wartości liczby Macha M = 0,8-0,9 może być, jak wykazują obliczenia (fig. 20), zmniejszone 2-2,5 raza. Wysięgnik 5 może być skonstruowany ze skośnymi krawędziami przedniąi tylną 16,17 w celu opóźnienia, pod względem wartości liczby Macha, powstawania kryzysu (występowania udarów ciśnieniowych) i przez to zmniejszenia przeciągania udaru. Jednakże, jako konsekwencja tego, że krytyczna wartość liczby Macha M, przy której występują udary ciśnienia jest znacznie większa dla profilu ze specjalizowanym poddźwiękowym profilem aerodynamicznym z zaokrąglonym czołem niż dla profilu soczewkowego, kąt skosu wysięgnika z poddźwiękowym profilem aerodynamicznym może być znacznie mniejszy niż dla wysięgnika z profilem soczewkowym. Obliczenia wskazują że dla wartości M = 0,9 możliwe jest zmniejszenie kąta skosu przedniej krawędzi o 7-10° w proponowanej kadłubowej rurce spiętrzeniowej PST w porównaniu z prototypową rurką spiętrzeniową PST. Kiedy skompresowany strumień gazu przepływa wokół wysięgnika 5, składowa prędkości V| prostopadła do tylnej krawędzi 17 wpływa na przeciąganie udaru (fig. 24). W konsekwencji, przy zachowaniu tej samej wewnętrznej objętości części wysięgnika 5, które są wymagane dla

184 491 przewodów powietrznych i elektrycznego grzania układu przeciwdziałającego oblodzeniu i tej samej względnej grubości profilu C, która głównie wpływa na powstawanie kryzysu (fig. 21), (ostry wzrost przeciągania udaru), rejon bocznej powierzchni wysięgnika 5 może być zmniejszony, co daje znaczne obniżenie ciężaru. Obliczenia i badania konstrukcyjne wskazują, że to zmniejszenie ciężaru wysięgnika jest równe około 20% dla proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST w porównaniu z prototypową PST.

Dla danego kąta ataku, kadłubowa rurka spiętrzeniowa według wynalazku PST z wysięgnikiem 5, którego przekroje poprzeczne mająkształt poddźwiękowego profilu aerodynamicznego z zaokrąglonym czołem również daje znaczne korzyści pod względem przeciągania w porównaniu z prototypową rurką spiętrzemowąPST, mając ąprzekroje wysięgnika w postaci profilu soczewkowego. Ponieważ, dla danego kąta ataku, przepływ jest realizowany na soczewkowym profilu z oddzielaniem przepływu od ostrej krawędzi przedniej, współczynnik przeciągania takiego profilu jest znacznie wyższy niż dla poddźwiękowego profilu aerodynamicznego z zaokrąglonym czołem, gdzie realizowany jest nieoddzielony przepływ do stosunkowo dużych kątów ataku (α = 18°) i współczynnik przeciągania Cd jest stosunkowo niższy (p. fig. 22, gdzie przedstawione są, dla przykładu, zależności Cd(a) dla takich profili dla liczby M = 0,1). Wskazywane zmniejszenie przeciągania ma tutaj miejsce w przypadku zarówno bardzo niskich jak i bardzo wysokich wartości liczby Macha.

Poddźwiękowy profil aerodynamiczny wysięgnika 5 kadłubowej rurki spiętrzeniowej według wynalazku PST jest skonstruowany ze ścięciem podstawy 13 w celu uzyskania większego opóźnienia, pod względem wartości liczby Macha, ostrego wzrostu przeciągania udaru (fig. 4, 5). W wyniku ściętej podstawy 13 profilu realizowany jest mniejszy dyfuzor w rejonie między maksymalną względną grubością a tylną częścią profilu. W połączeniu z nieznacznym zwiększeniem przeciągania podstawy, zapewnia to znaczne zwiększenie krytycznej wartości liczby Macha dla profilu i opóźnienie ostrego wzrostu przeciągania udaru dla dużych wartości liczby Macha, a przez to zmniej szenie przeciągania udaru dla dużych wartości liczby M. Zależności współczynnika przeciągania Cd(M) sąprzedstawione przykładowo na fig. 9d dla profilu aerodynamicznego bez i ze ścięciem podstawy. Można zauważyć, mimo pewnego lekkiego zwiększenia ciśnienia podstawy (p. na przykład Cd dla M = 0), w przypadku wyliczonej wartości liczby Macha M = 0,9 profil aerodynamiczny ze ścięciem podstawy ma znacznie mniejszy współczynnik przeciągania niż profil aerodynamiczny bez ścięcia podstawy. W sposób analogiczny do tego, co było pokazane powyżej, wysięgnik kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST według wynalazku może, w wyniku użycia w nim profilu aerodynamicznego ze ścięciem podstawy 13, mieć kąt skosu krawędzi tylnej mniejszy o 3-5° niż wysięgnik znanej prototypowej rurki spiętrzeniowej PST z profilem soczewkowym, który, jak wykazały przeprowadzone obliczenia i badania konstrukcyjne, daje z kolei zmniejszenie ciężaru konstrukcji o około 10%.

Jak wynika z przeprowadzonych obliczeń, dodatkowe zmniejszenie współczynnika przeciągania aerodynamicznego dla wartości liczby Macha M = 0,8-0,9 może być uzyskane przez skonstruowanie części tylnej osiowosymetrycznego korpusu ze zwężeniem i ścięciem podstawy (fig. 6, 7). Pozytywny efekt - zmniejszenie współczynnika przeciągania osiowosymetrycznego korpusu ol0-15%-jest również uzyskany w tym przypadku, jak w przypadku opisanego powyżej aerodynamicznego profilu ze ścięciem podstawy, dzięki zmniejszeniu efektu dyfuzora w części tylnej osiowosymetrycznego korpusu.

Dodatkowe zmniejszenie przeciągania aerodynamicznego w proponowanej kadłubowej rurce spiętrzeniowej PST według wynalazku może być zapewnione dzięki temu, że część tylna osiowosymetrycznego korpusu 1 kończy się i jest bezstopniowo połączona z aerodynamicznym profilem wysięgnika 5 w rejoniejego maksymalnej względnej grubości (fig. 8-11). Pozytywny efekt jest uzyskany w tym przypadku dzięki organizacji oddziaływania części tylnej osiowosymetrycznego korpusu 1 i wysięgnika 5. Ponieważ, w tym przypadku, nie ma dodatkowego dyfuzora w rejonie połączenia zwężającej się części tylnej osiowosymetrycznego korpusu 1 i części tylnej profilu wysięgnika, osiągnięto więc sukces, unikając występowania oddzielania przepływu i lokalnych udarów ciśnienia. Jak wynika z szacunków, wynikiem jest

184 491 to, że przeciąganie całej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST może być dodatkowo zredukowane o 10-15%.

Zużycie energii na ogrzewanie przez układ przeciwdziałający oblodzeniu osiowosymetrycznego korpusu 1 proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST według wynalazku może być również znacznie zmniejszone w porównaniu z osiowosymetrycznym korpusem prototypowej znanej rurki spiętrzeniowej PST. Przy tej samej emisji ciepła osiowosymetrycznego korpusu 1 i tej samej temperaturze powierzchni, zużycie energii jest proporcjonalne do pola powierzchni bocznej korpusu, ndl, to znaczny, zależy liniowo od średnicy d PST i długości 1. Ponieważ średnica d osiowosymetrycznego korpusu 1 proponowanej rurki spiętrzeniowej PST według wynalazku może być zmniejszona o 25%, a jej długość o 20%, całkowite zmniejszenie zużycia energii przez układ przeciwdziałający oblodzeniu jest równe około 40% w porównaniu z osiowosymetrycznym korpusem znanej, prototypowej PST. Wraz ze zmniejszeniem zużycia energii układu przeciwdziałającego oblodzeniu osiowosymetrycznego korpusu proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST, występuje również znaczne zmniejszenie zużycia energii na ogrzewanie wysięgnika 5. Jest to związane z dwiema okolicznościami. Pierwszą jest to, że nieoddzielony przepływ wokół zaokrąglonego czoła poddźwiękowego profilu aerodynamicznego wysięgnika 5 jest zrealizowany w proponowanym rozwiązaniu, w wyniku czego przednia część wysięgnika 5 jest mniej podatna na oblodzenie niż wysięgnik według znanego rozwiązania PST z profilem soczewkowym. Szacunki wskazują, że z tego powodu zużycie energii na grzanie wysięgnika może być zredukowane o 15-20%. Druga okoliczność jest związana z tym, że w wysięgniku 5 według wynalazku z poddźwiękowym profilem aerodynamicznym z zaokrąglonym czołem wewnętrzne objętości pozwalają, aby elektryczne elementy grzejne 4, 8 były rozmieszczone bezpośrednio w czole aerodynamicznego profilu, tj. obszarze który jest najbardziej narażony na oblodzenie (fig. 17,18). W wyniku tego występuje znaczne zmniejszenie nieefektywnych strat cieplnych. Obliczenia i przeprowadzone badania konstrukcyjne wskazują, że z tego powodu zużycie energii na ogrzewanie wysięgnika może być zmniejszone dalej o około 20-25%. Ponadto, dzięki zmniejszeniu skosu przedniej krawędzi 16 wysięgnika proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST występuje pewne zmniejszenie rozmiarów przedniej czołowej krawędzi wysięgnika od jego podstawy do osiowosymetrycznego korpusu 1, a zatem zmniejszenie powierzchni, jaką trzeba ogrzewać. Wynikiem jest dalsze zmniejszenie o około 5% zużycia energii przez układ przeciwdziałający oblodzeniu. Podsumowując, energia zużywana przez układ przeciwdziałający oblodzeniu w rozwiązaniu według wynalazku jest zmniejszona o 40-45% w porównaniu ze znanym prototypowym rozwiązaniem PST.

Zmniejszenie ciężaru proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST według wynalazku jest uzyskane dzięki zmniejszeniu wymiarów środkowej części osiowosymetrycznego korpusu 1 i w rejonie bocznej powierzchni wysięgnika 5 jako konsekwencja wykonania wysięgnika z mniejszym skosem. Ponadto, zmniejszenie zużycie energii przez elektryczne elementy grzejne 4,8 również prowadzi do zmniejszenia rozmiarów elektrycznych elementów grzejnych 4,81 ich ciężaru. Jak wynika z obliczeń i przeprowadzonych badań konstrukcyjnych, ciężar konstrukcji proponowanej rurki spiętrzeniowej PST może być zmniejszony o 25-30% w porównaniu ze znaną prototypową dzięki wskazanym okolicznościom.

Zwiększenie dokładności pomiaru kąta ataku w rozwiązaniu PST według wynalazku w porównaniu ze znanym rozwiązaniem PST jest uzyskane w wyniku tego, że otwory do próbkowania ciśnienia, przy pomocy których określany jest kąt ataku, są rozmieszczone na wysięgniku 5, który ma przekroje poprzeczne w postaci poddźwiękowego profilu aerodynamicznego, w pewnej odległości od czoła profilu do jego maksymalnej grubości, a nie na części stożkowej osiowosymetrycznego korpusu. Jest oczywiste z zależności przedstawionych na fig. 11, współczynnika kątowego κ_ο(α). uzyskanych na podstawie danych doświadczalnych, że pochodna δκ_α/δα dla otworów profilu aerodynamicznego w zakresie kątów ataku a= 0-20% jest znacznie (8 razy) większa niż dla otworów rozmieszczonych na stożkowej powierzchni osiowosymetrycznego korpusu znanej, prototypowej PST. Błąd w określaniu kąta ataku może być zapisany w postaci

184 491 δα = (δα/δκα) * δρ/ς, gdzie q jest ciśnieniem dynamicznym, zaś δρ jest błędem pomiaru spadku ciśnienia P7-P6. Zatem, dla danego błędu w rzeczywistych przetwornikach ciśnienia równego p = 0,15 mm słupka rtęci dla liczby Macha M = 0,2, błąd pomiaru kąta ataku w proponowanym rozwiązaniu według wynalazku PST ma wielkość 0,05° we wskazywanym zakresie kątów ataku, podczas gdy dla znanej, prototypowej PST ta wartość jest 0,4°. Zatem dokładność określania kąta ataku w proponowanym rozwiązaniu według wynalazku PST jest zwiększona 8 razy. Dodatkowe zwiększenie dokładności pomiaru kąta ataku może być uzyskane przez zastosowanie asymetrycznego profilu aerodynamicznego w wysięgniku 5 (fig. 26).

Figury 31a do 31 g przedstawiająschematyczme przekroje poprzeczne różnych wersji wysięgnika 5 kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST. Jak widać, fig. 31a-31c przedstawiają profile wysięgnika w postaci wieloboków ze stożkowym czołem, które mogą być korzystnie zastosowane w naddźwiękowym przepływie powietrza. Fig. 31d przedstawia wysięgnik ze stożkowym czołem, ale wygiętym obrysem.

Figury 31e do 31g przedstawiają przekroje poprzeczne wysięgnika 5 z zaokrąglonym czołem. Fig. 31f przedstawia profil NACA 0015. Fig.. 31g jest zoptymalizowanym przekrojem poprzecznym wysięgnika według fig. 5.

Zatem przedstawione tu wyniki analiz matematycznych i badań doświadczalnych oraz badań konstrukcyjnych wyraźnie pokazują zalety pod względem wszystkich parametrów wspominanych powyżej i właściwości proponowanego rozwiązania kadłubowej rurki spiętrzeniowej PST w porównaniu ze znaną, prototypową rurką spiętrzeniową PST.

Ponieważ, z zasady, w samolocie jest zastosowanych kilka takich kadłubowych rurek spiętrzeniowych PST, daje to w wyniku znaczne zmniejszenie ciężaru i przeciągania aerodynamicznego oraz oszczędności w zużyciu energii w połączeniu z jednoczesnym zwiększeniem dokładności pomiaru kąta ataku. Wszystko to zapewnia znaczny wzrost konkurencyjności proponowanej kadłubowej rurki spiętrzeniowej.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa, zwłaszcza do określania ciśnienia całkowitego, ciśnienia statycznego i kąta ataku, zawierająca osiowosymetryczny korpus i wysięgnik oraz posiadająca układ przeciwdziałający oblodzeniu oraz trzy grupy otworów do określania ciśnienia całkowitego, ciśnienia statycznego i kąta ataku, przy czym otwory do określania ciśnienia całkowitego i ciśnienia statycznego są rozmieszczone w osiowosymetrycznym korpusie, zaś wysięgnik ma przekrój poprzeczny w postaci poddźwiękowego profilu aerodynamicznego z zaokrąglonym lub stożkowym czołem, znamienna tym, że układ przeciwdziałający oblodzeniu zaopatrzony w przewody powietrzne (10) i elektryczne elementy grzejne (8) jest umieszczony wewnątrz wysięgnika (5), przy czym elektryczne elementy grzejne (8) sąprzesunięte w kierunku przedniej krawędzi (16) wysięgnika (5), a otwory (6,7) do określania kąta ataku są rozmieszczone w wysięgniku (5) pomiędzy przedniąkrawędzią(16) a obszarem maksymalnej grubości aerodynamicznego profilu wysięgnika (5).
2. 2. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wysięgnik (5) posiada tylną krawędź (17) ze ścięciem podstawy (13).
3. 3. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według zastrz. 1, znamienna tym, że osiowosymetryczny korpus (1) ma część tylną, która ma zwężenie i ścięcie podstawy (14).
4. 4. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według zastrz. 3, znamienna tym, że część tylna osiowosymetrycznego korpusu (3) kończy się najej bezstopniowym połączeniu z aerodynamicznym profilem wysięgnika (5) w obszarze jego maksymalnej względnej grubości.
5. 5. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienna tym, że aerodynamiczny profil wysięgnika (5) jest asymetryczny.
6. 6. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienna tym, że osiowosymetryczny korpus (1) zawiera cylindrycznączęść posiadającą wybrzuszenie (15), na którym rozmieszczone są otwory (3) do pomiaru ciśnienia statycznego.
7. 7. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według zastrz. 1, znamienna tym, że aerodynamiczny profil wysięgnika (5) ma cięciwę o długości B, zaokrągloną przednią krawędź (16), zaostrzoną lub stępioną tylną krawędź (17), które znajdują się na końcach cięciwy profilu i są wzajemnie połączone bezstopniowo liniami części górnej i dolnej (18,19) obrysu profilu, przy czym przednia krawędź (16) profilu ma promień krzywizny punktów części górnej i dolnej (18,19) obrysu Rc, który jest w zakresie Rc = 0,03B-0,034B, zaś maksymalna względna grubość profilu C jest w zakresie C = 0,146-0,156 i znajduje się w odległości X = 0,3B-0,6B, mierzonej od przedniej krawędzi (16) profilu wzdłuż jego cięciwy, ponadto rzędne, odniesione do długości cięciwy profilu, punktów górnej części (18) obrysu Yu/B i dolnej części (19) obrysu Y1/B, które znajdują się we względnej odległości X/B, mierzonej od przedniej krawędzi (16) profilu wzdłużjego cięciwy, mieszczą się w zakresach przedstawionych w poniższej tabeli:

   X/B odległość//długość cięciwy Yu/B górna część obrysu//długość cięciwy -Y1/B - dolna część obrysu//długość cięciwy 1 2 3 0,0000 0,000 0,000 0,0333 0,0346 - 0,0376 0,0346 - 0,0376 0,0640 0,0477 - 0,0507 0,0477 - 0,0507 0,1044 0,0570 - 0,0600 0,0570 - 0,0600 0,2171 0,0690 - 0,0730 0,0690 - 0,0730

   184 491

   c.d. tabeli 1 2 3 0,3242 0,0725 - 0,0765 0,0725 - 0,0765 0,4013 0,0739 - 0,0779 0,0739 - 0,0779 0,5204 0,0736 - 0,0776 0,0736 - 0,0776 0,5992 0,0721 -0,0761 0,0721 -0,0761 0,7105 0,0681 -0,0721 0,0681 -0,0721 0,8067 0,0602 - 0,0642 0,0602 - 0,0642 0,8603 0,0510-0,0550 0,0510-0,0550 0,9464 0,0248 - 0,0288 0,0248 - 0,0288 1,0000 0,0000-0,0160 0,0000-0,01600
8. 8. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według zastrz. 1, znamienna tym, że aerodynamiczny profil wysięgnika (5) jest utworzony przez obrys z bezstopniowo zmieniającą się krzywizną, przy czym promień krzywizny części górnej i dolnej (18,19) obrysu profilu rośnie bezstopniowo wzdłuż cięciwy profilu ze wzrostem odległości X od zaokrąglonej przedniej krawędzi (16) do wartości X = 0,3B-0,6B, dla której część obrysu ma w zasadzie kształt prostoliniowy, w zakresie wartości R = 5,5B-15,OB, gdzie odległość Yu, mierzona od cięciwy profilu wzdłuż normalnej do niej do góry, w stronę górnej części (18) obrysu profilu, rośnie bezstopniowo do wartości maksymalnej Yumax = 0,074B-0,078B, przy czym odległość Yu dalej maleje bezstopniowo w stronę tylnej krawędzi (17), zaś promień krzywizny najpierw maleje bezstopniowo do wartości R = = 0,6B-B dla X = 0,82B-0,9B, a następnie rośnie bezstopniowo do wartości X = 0,92B-0,95B, gdzie wypukła część obrysu jest połączona bezstopniowo z jego częścią wklęsłą i, dalej, promień krzywizny części wklęsłej obrysu maleje bezstopniowo, osiągając na tylnej krawędzi (17) profilu wartości w przedziale R = 0,05B-0,5B, przy czym kąt między styczną do obrysu profilu a cięciwą profilu na jego krawędzi tylnej (17) wynosi 3-6 stopni dla X = B, zaś dolna część (19) obrysu jest symetryczna do górnej części (18) względem cięciwy profilu.
9. 9. Kadłubowa rurka spiętrzeniowa według zastrz. 8, znamienna tym, że bezwymiarowe współrzędne, odniesione do cięciwy, obrysów jego powierzchni górnej Yu/B i dolnej Y1/B części górnej i dolnej (18, 19) różnią się od odpowiednich bezwymiarowych współrzędnych profilu o stałe, równe czynniki liczbowe Ku dla powierzchni części górnej (18) i K1 dla powierzchni części dolnej (19), zaś bezwymiarowe promienie krzywizny, odniesione do długości cięciwy profilu, przedniej krawędzi (16) profilu dla powierzchni części górnej Ru/B i dolnej R1/B (18,19) różnią się od odpowiednich bezwymiarowych promieni krzywizny przedniej krawędzi (16) dla powierzchni części górnej i dolnej (18,19) profilu o kwadrat co najmniej trzech stałych czynników liczbowych, przy czym wartości liczbowe tych czynników są w zakresie 0,8 <Ku <1,07 i 0,8 <K1< 1,07.