PL202380B1 - Skrzydło samolotu - Google Patents

Abstract

Skrzyd lo samolotu ze slotami (1) oraz z segmentowymi jednoszczelinowymi wysuwanymi klapami, z któ- rych ka zda sk lada si e z umieszczonych w komorze skrzyd la dwóch ruchomych segmentów: kesonu przedniego i klapy zasadniczej po laczonych mi edzy sob a si lownikami spr ezynowymi i poruszaj acych si e na rolkach wzd lu z zakrzywionych prowadnic tak, ze keson przedni jest usytuowany w ka zdym ze swoich po lo ze n przynajmniej cz e- sciowo w obr ebie komory, a klapa zasadnicza jest usytuowana w swoich ró znych po lo zeniach przynajmniej cz e- sciowo w obr ebie komory lub ca lkowicie poza ni a, przy czym komora skrzyd la stanowi wycinek pier scienia wal- cowego o grubo sci ograniczonej przez styczn a do powierzchni kesonu skrzyd la w jego górnym tylnym punkcie oraz panel zamykaj acy, usytuowany od spodu tego kesonu, charakteryzuje si e tym, ze keson przedni (2) ma obrys o liniach górnej i dolnej sci sle dopasowanych do kszta ltu komory (7) przy czym od strony tylnego d zwigara skrzyd la obrys ten jest otwarty tak, ze mieszcz a si e w nim wszystkie elementy mechanizmu nap edu klapy, nato- miast prowadnice (6) s a skonstruowane z nieruchomo przymocowanych do skrzyd la pojedynczych C-kszta ltnych szyn i uformowane w sposób wymuszaj acy wzajemne po lo zenie kesonu przedniego (2) oraz klapy zasadniczej (3) w ka zdej fazie ich ruchu, tak, ze w trakcie wysuwania klapy skrzyd la, zwi ekszanie poszerzenia i wysklepienia profilu skrzyd la nast epuje w sposób ci ag ly, a tylna scianka kesonu przedniego (2) tworzy z powierzchni a natarcia klapy zasadniczej (3) zmieniaj aca si e w sposób ci ag ly szczelin e, zbie zn a w kierunku tylnej kraw edzi skrzyd la. Promie n (R) krzywizny prowadnic (6) jest wi ekszy od po lowy ci eciwy (c) profilu skrzyd la i jednocze snie mniejszy od ci eciwy (c) profilu skrzyd la oraz wydatnie zmniejsza si e na ich ko ncu. Mechanizm nap edu ka zdej klapy jest w ca lo sci umieszczony wzd lu z rozpi eto sci skrzyd la za tylnym d zwigarem kesonu skrzyd la i zamocowany na tyl- nej, prostopad lej do ci eciwy (c) profilu p laszczy znie kesonu (8) skrzyd la. Mechanizm nap edu ka zdej klapy wypo- sa zony jest w popychacz, z jednej strony po laczony z okuciem klapy zasadniczej (3), a z drugiej z wózkiem prze- suwaj acym si e wzd lu z prowadnicy po srubie nap edzanej, za po srednictwem przegubu Cardana, przez silnik hy- drauliczny z przek ladni a. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest skrzydło samolotu ze slotami oraz z segmentowymi jednoszczelinowymi wysuwanymi klapami z napędem.

Skrzydło tego typu, na przykład z opisu patentowego DE No.748146, posiada klapę, która składa się z umieszczonych w komorze skrzydła dwóch ruchomych segmentów. Są one podwieszone do ruchomych prowadnic stanowiących zespół szyn poruszanych przez koła zębate. Segmenty przesuwają się do tyłu, powodując zwiększenie poszerzenia profilu skrzydła. W końcowym położeniu jeden z segmentów zamyka tylny wylot komory, a drugi - zamocowany obrotowo do prowadnicy i cał kowicie wysunięty poza komorę pochyla się w dół tworząc szczelinę pomiędzy segmentami. Wielkość szczeliny jest zdeterminowana długością linki podtrzymującej obracany segment. Zębatka mechanizmu napędu prowadnic przesuwa się przez otwory w tylnym i przednim dźwigarze skrzydła, a napęd linkowy poruszającego ją koła zębatego wychodzi na zewnątrz obrysu skrzydła.

Zgodnie z wynalazkiem skrzydło samolotu ze slotami oraz z segmentowymi jednoszczelinowymi wysuwanymi klapami, z których każda składa się z umieszczonych w komorze skrzydła dwóch ruchomych segmentów: kesonu przedniego i klapy zasadniczej, połączonych między sobą siłownikami sprężynowymi i poruszających się na rolkach wzdłuż zakrzywionych prowadnic tak, że keson przedni jest usytuowany w każdym ze swoich położeń przynajmniej częściowo w obrębie komory, a klapa zasadnicza jest usytuowana w swoich różnych położeniach przynajmniej częściowo w obrębie komory lub całkowicie poza nią, przy czym komora skrzydła stanowi wycinek pierścienia walcowego o grubości ograniczonej przez styczną do powierzchni kesonu skrzydła w jego górnym tylnym punkcie oraz panel zamykający usytuowany od spodu tego kesonu, charakteryzuje się tym, że keson przedni ma obrys o liniach górnej i dolnej ściśle dopasowanych do kształtu komory, a od strony tylnego dźwigara skrzydła obrys ten jest otwarty tak, że mieszczą się w nim wszystkie elementy mechanizmu napędu klapy. Prowadnice, skonstruowane z pojedynczych C-kształtnych szyn i nieruchomo przymocowane do skrzydła, są uformowane w sposób wymuszający wzajemne położenie kesonu przedniego oraz klapy zasadniczej w każdej fazie ich ruchu, tak, że w trakcie wysuwania klapy skrzydła, zwiększanie poszerzenia i wysklepienia profilu następuje w sposób ciągły, a tylna ścianka kesonu przedniego tworzy z powierzchnią natarcia klapy zasadniczej zmieniającą się w sposób ciągły szczelinę, zbieżną w kierunku tylnej krawędzi skrzydła.

Promień krzywizny prowadnic jest większy od połowy cięciwy profilu skrzydła i jednocześnie mniejszy od cięciwy profilu skrzydła oraz wydatnie zmniejsza się na ich końcu.

Mechanizm napędu każdej klapy jest w całości umieszczony wzdłuż rozpiętości skrzydła za tylnym dźwigarem kesonu skrzydła i zamocowany na tylnej, prostopadłej do cięciwy profilu płaszczyźnie kesonu skrzydła.

Mechanizm napędu każdej klapy wyposażony jest w popychacz, z jednej strony połączony z okuciem klapy zasadniczej, a z drugiej z wózkiem przesuwającym się wzdłuż prowadnicy po ś rubie napędzanej, za pośrednictwem przegubu Cardana, przez silnik hydrauliczny z przekładnią.

Rozwiązanie według wynalazku przynosi korzystne skutki, zwiększające siłę nośną skrzydła we wszystkich trzech fazach lotu - startu, przelotu i lądowania samolotu. W fazie przelotu, w zakresie małych kątów wychyleń klap, umożliwia bezszczelinowe wysklepienie profilu skrzydła. W fazie startu i lą dowania zwię kszenie wychylenia klap z jednoczesnym poszerzeniem profilu skrzydł a pozwala na uzyskanie optymalnego w tych warunkach profilu z przepływem szczelinowym, zapobiegającym przedwczesnemu oderwaniu opływu na grzbiecie profilu. Jednocześnie, dzięki panelowi zamykającemu komorę, zostają zmniejszone, w każdej fazie lotu, opory przepływu na spodzie profilu.

W odróżnieniu od stanu techniki, rozwią zanie według wynalazku charakteryzuje się płynną zmianą wysklepienia i poszerzenia profilu skrzydła a także płynną zmianą wielkości szczeliny. Daje to następujące możliwości:

- w konfiguracji przelotowej profilu skrzydł a (wysklepienie i poszerzenie bezszczelinowe) moż liwa jest zmiana kąta aerodynamicznego natarcia skrzydła względem kadłuba w zależności od aktualnej masy samolotu, co minimalizuje opór aerodynamiczny samolotu w danych warunkach. Dla dużych prędkości przelotowych zmiana wysklepienia i poszerzenia tylnej części profilu skrzydła poprzez zmianę rozkładu ciśnień na profilu umożliwia złagodzenie zjawiska kryzysu falowego na skrzydle;

- w konfiguracji startowej profilu skrzydła (wysklepienie i poszerzenie ze szczeliną) można uzyskać optymalny współczynnik siły nośnej skrzydła oraz optymalny współczynnik doskonałości aerodyPL 202 380 B1 namicznej samolotu, który wpływa na zwiększenie gradientu drugiego odcinka toru wznoszenia samolotu i zmniejszenie współczynnika BFL (take-off Balanced Field Length wg def. FAR25);

- w konfiguracji do lą dowania profilu skrzydł a (wysklepienie i poszerzenie ze szczeliną ) moż na uzyskać duże współczynniki siły nośnej, które mają bezpośredni wpływ na prędkość lądowania oraz zredukować doskonałość aerodynamiczną samolotu w celu uzyskania bardziej stromego toru schodzenia samolotu do lądowania.

Umieszczenie wszystkich elementów mechanizmu napędu klapy skrzydła w obrysie kesonu przedniego (fig.8, fig9, fig. 12) umożliwia zastosowanie tego rozwiązania dla skrzydeł o różnorodnych kształtach profilu.

Umieszczenie mechanizmu napędu każdej klapy skrzydła wzdłuż jego rozpiętości tak, że jest on całkowicie ukryty w poprzecznym obrysie skrzydła, pozwala na wyeliminowanie, bądź znaczącą redukcję wymiarów, owiewek podskrzydłowych osłaniających mechanizm napędu w tradycyjnych rozwiązaniach. Prowadzi to do zmniejszenia oporów skrzydła, a w konsekwencji całego samolotu, o około 1,5%.

Umieszczenie mechanizmu napędu w całości za tylnym dźwigarem kesonu skrzydła (fig. 8) nie narusza, w porównaniu ze stanem techniki, integralności dźwigarów skrzydłowych, co daje możliwość umieszczenia w obrysie skrzydła zbiorników paliwowych.

Rozwiązanie według wynalazku, dzięki jego sztywnej (bez użycia linek) konstrukcji, można stosować przy większych prędkościach lotu niż rozwiązanie ze stanu techniki.

Skrzydło samolotu może być zaopatrzone, wzdłuż rozpiętości krawędzi spływu, w większą ilość klap (np. kilkanaście). Pozwala to na uzyskanie następujących cech użytkowych skrzydła:

- duż ego współ czynnika siły noś nej,

- optymalnego, ze wzglę du na analizę oporu indukowanego i ciężaru konstrukcji, rozkładu cyrkulacji i siły nośnej wzdłuż rozpiętości, w zależności od fazy lotu,

- wyeliminowanie klasycznego sterowania poprzecznego w postaci lotek lub klapolotek.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia profil skrzydła według wynalazku, z oznaczeniem promienia prowadnic i cięciwy profilu, a następne figury przedstawiają ten sam profil: fig. 2 - w fazie przelotu w konfiguracji gładkiej, fig. 3 - w fazie przelotu w konfiguracji wysklepionej, fig. 4 - w fazie startu, fig. 5 - w fazie lądowania, natomiast fig. 6 przedstawia segment skrzydła według wynalazku z zabudowanym mechanizmem napędu klapy, w widoku z góry, w fazie przelotu, fig. 7 - przekrój poprzeczny tego segmentu, fig. 8 - ten sam segment w widoku z góry, w fazie lą dowania, fig. 9 - przekrój poprzeczny tego segmentu, fig. 10 przedstawia mechanizm napędu klapy z jego głównymi elementami składowymi, w półwidoku z góry, fig.11 - przekrój tego mechanizmu oznaczony A-A na fig. 10, a fig. 12 - przekrój tego mechanizmu oznaczony B-B na fig. 10.

Skrzydło samolotu zaopatrzone jest w sloty 1 oraz segmentowe wysuwane klapy. Każda klapa składa się z dwóch ruchomych segmentów : kesonu przedniego 2 i klapy zasadniczej 3, które są połączone między sobą siłownikami sprężynowymi 4. Segmenty poruszają się na rolkach 5 po prowadnicach 6 skonstruowanych z pojedynczych C-kształtnych szyn i nieruchomo przymocowanych do skrzydła. Promień R krzywizny prowadnic jest większy od połowy cięciwy c profilu skrzydła i jednocześnie mniejszy od cięciwy profilu skrzydła oraz wydatnie zmniejsza się na ich końcu. Segmenty umieszczone są w komorze 7, która stanowi wycinek pierścienia walcowego o grubości ograniczonej przez styczną do powierzchni kesonu 8_skrzydła w jego górnym tylnym punkcie oraz panel zamykający 9 usytuowany od spodu tego kesonu. Keson przedni 2 ma obrys o liniach górnej i dolnej ściśle dopasowanych do kształtu komory 7. Od strony tylnego dźwigara skrzydła obrys ten jest otwarty tak, że mieszczą się w nim wszystkie elementy napędu klapy.

Mechanizm napędu każdej klapy jest w całości umieszczony wzdłuż rozpiętości skrzydła za tylnym dźwigarem kesonu skrzydła. Zamocowany jest na tylnej, prostopadłej do cięciwy c profilu, płaszczyźnie 10 kesonu 8 skrzydła.

Klapa zasadnicza 3_wysuwana jest przez popychacz 11, z jednej strony połączony z okuciem 12 klapy, a z drugiej z wózkiem 13 przesuwającym się wzdłuż prowadnicy 14 po śrubie 15 napędzanej, za pośrednictwem przegubu Cardana 16, przez silnik hydrauliczny 17 z przekładnią 18. Ruch kesonu przedniego 2 wynika z jego połączenia z klapą zasadniczą 3 siłownikami sprężynowymi 4.

W fazie przelotu samolotu rozwiązanie według wynalazku, daje możliwość wysunięcia klapy zasadniczej 3 tak, że profil skrzydła lekko się wysklepia i nieco poszerza, przy czym keson przedni 2

PL 202 380 B1 usytuowany jest całkowicie w obrębie komory 7, a klapa zasadnicza pozostaje w częściowej styczności z komorą. W fazach startu i lądowania samolotu klapa zasadnicza 3 zostaje wysunięta całkowicie poza obręb komory 7, przy czym keson przedni 2 częściowo styka się z komorą. W trakcie wysuwania klapy skrzydła zwiększanie poszerzenia i wysklepienia profilu skrzydła, dzięki odpowiedniemu uformowaniu prowadnic 6, następuje w sposób ciągły, a tylna ścianka kesonu przedniego 2 tworzy z powierzchnią natarcia klapy zasadniczej 3 zmieniającą się w sposób ciągły szczelinę, zbieżną w kierunku tylnej krawędzi skrzydła.

Claims (4)

1. Skrzydło samolotu ze slotami oraz z segmentowymi jednoszczelinowymi wysuwanymi klapami, z których każda składa się z umieszczonych w komorze skrzydła dwóch ruchomych segmentów: kesonu przedniego i klapy zasadniczej połączonych między sobą siłownikami sprężynowymi i poruszających się na rolkach wzdłuż zakrzywionych prowadnic tak, że keson przedni jest usytuowany w każdym ze swoich położeń przynajmniej częściowo w obrębie komory, a klapa zasadnicza jest usytuowana w swoich różnych położeniach przynajmniej częściowo w obrębie komory lub całkowicie poza nią, przy czym komora skrzydła stanowi wycinek pierścienia walcowego o grubości ograniczonej przez styczną do powierzchni kesonu skrzydła w jego górnym tylnym punkcie oraz panel zamykający, usytuowany od spodu tego kesonu, znamienne tym, że keson przedni (2) ma obrys o liniach górnej i dolnej ściśle dopasowanych do kształtu komory (7), przy czym od strony tylnego dźwigara skrzydła obrys ten jest otwarty tak, że mieszczą się w nim wszystkie elementy mechanizmu napędu klapy, natomiast prowadnice (6) są skonstruowane z nieruchomo przymocowanych do skrzydła pojedynczych C-kształtnych szyn i uformowane w sposób wymuszający wzajemne położenie kesonu przedniego (2) oraz klapy zasadniczej (3) w każdej fazie ich ruchu, tak, że w trakcie wysuwania klapy skrzydła, zwiększanie poszerzenia i wysklepienia profilu skrzydła następuje w sposób ciągły, a tylna ścianka kesonu przedniego (2) tworzy z powierzchnią natarcia klapy zasadniczej (3) zmieniającą się w sposób ciągły szczelinę, zbieżną w kierunku tylnej krawędzi skrzydła.

2. Skrzydło samolotu według zastrz. 1, znamienne tym, że promień (R) krzywizny prowadnic (6) jest większy od połowy cięciwy (c) profilu skrzydła i jednocześnie mniejszy od cięciwy (c) profilu skrzydła oraz wydatnie zmniejsza się na ich końcu.

3. Skrzydło samolotu według zastrz. 2, znamienne tym, że mechanizm napędu każdej klapy jest w całości umieszczony wzdłuż rozpiętości skrzydła za tylnym dźwigarem kesonu skrzydła i zamocowany na tylnej, prostopadłej do cięciwy (c) profilu płaszczyźnie (10) kesonu (8) skrzydła.

4. Skrzydło samolotu według zastrz. 3, znamienne tym, że mechanizm napędu każdej klapy wyposażony jest w popychacz (11), z jednej strony połączony z okuciem (12) klapy zasadniczej (3), a z drugiej z wózkiem (13) przesuwającym się wzdłuż prowadnicy (14) po śrubie (15) napędzanej, za pośrednictwem przegubu Cardana (16), przez silnik hydrauliczny (17) z przekładnią (18).