RU132775U1 - NORMAL SCHEME PLANE - Google Patents

NORMAL SCHEME PLANE Download PDF

Info

Publication number
RU132775U1
RU132775U1 RU2013126164/11U RU2013126164U RU132775U1 RU 132775 U1 RU132775 U1 RU 132775U1 RU 2013126164/11 U RU2013126164/11 U RU 2013126164/11U RU 2013126164 U RU2013126164 U RU 2013126164U RU 132775 U1 RU132775 U1 RU 132775U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wing
mechanization
aircraft
attack
coefficient
Prior art date
Application number
RU2013126164/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Дерябин
Владимир Владимирович Ивакин
Елена Леонидовна Арнаутова
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" filed Critical Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова"
Priority to RU2013126164/11U priority Critical patent/RU132775U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU132775U1 publication Critical patent/RU132775U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

Самолет нормальной схемы, содержащий фюзеляж, силовую установку, крыло с механизацией, хвостовое вертикальное и горизонтальное оперение (ГО) и шасси; точка приложения приращения подъемной силы крыла от выпущенной механизации Fнаходится в пределах 0...0,3 средней аэродинамической хорды bкрыла впереди центра масс (ЦМ) самолета, отличающийся тем, что относительную площадь ГО рассчитывают из условия обеспечения балансировки самолета при полностью выпущенной механизации крыла и угле атаки крыла, соответствующем максимально допустимому в данной конфигурации, с учетом коэффициента торможения воздушного потока kперед ГО, по формуле:где- коэффициент подъемной силы крыла при убранной механизации, соответствующий максимально допустимому углу атаки крыла при отрыве от ВПП или касании ВПП на посадке при выпущенной механизации;- коэффициент подъемной силы ГО, равный максимально допустимому значению для ГО как несущей поверхности с учетом запаса;- коэффициент дополнительной подъемной силы крыла при выпущенной механизации, соответствующий максимально допустимому углу атаки крыла αпри отрыве от ВПП или касании ВПП на посадке при выпущенной механизации;- относительное расстояние от ЦМ до точки приложения дополнительной подъемной силы крыла при выпущенной механизации;- относительные расстояния от ЦМ до точки приложения подъемной силы крыла при убранной механизации и ГО соответственно;k- коэффициент торможения потока (уменьшения скоростного напора) перед ГО;- относительная площадь горизонтального оперения;S- площадь крыла;S- площадь горизонтального оперения;а необходимую величину удлинения ГО определяют по величине пA normal circuit aircraft containing a fuselage, a power plant, a wing with mechanization, tail vertical and horizontal tail (GO) and landing gear; the point of application of the increment of the wing lift from the released mechanization F is within the range of 0 ... 0.3 of the average aerodynamic chord of the wing in front of the center of mass (CM) of the aircraft, characterized in that the relative area of GO is calculated from the condition of balancing the aircraft with the wing mechanization fully released and angle of attack of the wing, which corresponds to the maximum allowable in this configuration, taking into account the coefficient of braking of the air flow k before GO, according to the formula: where is the coefficient of lift of the wing with the gear removed and corresponding to the maximum allowable angle of attack of the wing when it is separated from the runway or when the runway touches the landing when mechanization is issued; - the lifting force coefficient of the aircraft equal to the maximum allowable value for the aircraft as a bearing surface, taking into account the margin; - the coefficient of additional lifting force of the wing with the machinery released, corresponding to the maximum allowable angle of attack of the wing α at separation from the runway or touching the runway at landing with the mechanization released; - the relative distance from the CM to the point of application of the additional lifting wing forces when mechanization is launched; - relative distances from the CM to the point of application of the wing lifting force when the mechanization and GO are removed, respectively; k is the drag coefficient of the flow (reducing the pressure head) in front of the GO; - the relative area of the horizontal tail; S is the wing area; S- the area of horizontal plumage; and the required amount of elongation GO is determined by the value of n

Description

Полезная модель относится к авиационной технике, в частности к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Преимущественная область применения предлагаемой полезной модели - пассажирские или военно-транспортные самолеты.The utility model relates to aircraft, in particular to aircraft heavier than air. The primary field of application of the proposed utility model is passenger or military transport aircraft.

Уровень техникиState of the art

Известен патент US 2011/0180672 A1, 2011 г, «Самолет с компоновкой, защищенной от сваливания, и нормальными характеристиками устойчивости». Самолет общего назначения имеет крыло прямой стреловидности с острой передней кромкой, и стабилизатор с закругленной передней кромкой. Обе несущих поверхности создают положительную подъемную силу. При превышении самолетом назначенного предельного угла атаки на крыле благодаря острой кромке происходит срыв потока и уменьшение подъемной силы, а подъемная сила стабилизатора не меняется, за счет этого появляется пикирующий момент, который уменьшает угол атаки самолета. Целью изобретения является защита самолета от сваливания. Однако острая передняя кромка ухудшает характеристики профиля и крыла и приводит к снижению аэродинамического качества на крейсерском режиме и не улучшает взлетно-посадочные характеристики самолета.Known patent US 2011/0180672 A1, 2011, "Aircraft with a layout that is protected from stall, and normal stability characteristics." A general-purpose aircraft has a direct sweep wing with a sharp leading edge, and a stabilizer with a rounded leading edge. Both bearing surfaces create positive lift. If the aircraft exceeds the designated maximum angle of attack on the wing due to the sharp edge, the flow stalls and the lift decreases, and the stabilizer lift does not change, due to this a dive moment appears, which reduces the angle of attack of the aircraft. The aim of the invention is to protect the aircraft from stalling. However, the sharp leading edge degrades the profile and wing characteristics and leads to a decrease in aerodynamic quality during cruising and does not improve the take-off and landing characteristics of the aircraft.

Известен патент SU 1828630 A3 "Самолет нормальной схемы", содержащий фюзеляж, силовую установку, крыло с механизацией и хвостовое оперение, отличающийся тем, что с целью увеличения подъемной силы на режимах взлета и посадки при выпущенной механизации крыла с сохранением статической устойчивости центр масс расположен на расстоянии 0…30% САХ от координаты точки приложения приращения подъемной силы при выпущенной механизации, где САХ - средняя аэродинамическая хорда крыла.The patent SU 1828630 A3 "Aircraft of a normal circuit" is known, containing a fuselage, a power plant, a wing with mechanization and a tail unit, characterized in that in order to increase the lifting force during takeoff and landing with the released mechanization of the wing while maintaining static stability, the center of mass is located on a distance of 0 ... 30% of the MAR from the coordinate of the point of application of the increment of the lifting force with the mechanization released, where the MAR is the average aerodynamic chord of the wing.

При этом, как следует из описания, самолет должен быть статически устойчив, что снижает максимально достигаемое аэродинамическое качество в крейсерской конфигурации, поскольку известно, что балансировочные потери качества тем больше, чем больше статическая устойчивость и, соответственно, более переднее положение центра масс (ЦМ) самолета, а неустойчивость позволяет его повысить (фиг.1.).At the same time, as follows from the description, the aircraft must be statically stable, which reduces the maximum achievable aerodynamic quality in the cruising configuration, since it is known that balancing quality losses are greater, the greater the static stability and, accordingly, the more forward position of the center of mass (CM) aircraft, and instability allows you to increase it (figure 1.).

Известна заявка на изобретение 95120691/11 "Самолет", содержащий фюзеляж, силовую установку, крыло с механизацией, хвостовое вертикальное и горизонтальное оперение и шасси, отличающийся тем, что точка приложения F3 приращения подъемной силы крыла от выпущенной механизации находится в пределах 0…0,3 средней аэродинамической хорды bA крыла впереди центра масс самолета, а горизонтальное оперение (ГО) выполнено с удлинением, обеспечивающим значения его максимального коэффициента подъемной силы Cymax и производной коэффициента подъемной силы по углу атаки

Figure 00000016
в пределах ±20% от значений соответствующих коэффициентов для крыла, при этом площадь ГО S2, необходимо для обеспечения заданной величины производной продольного момента по углу атаки
Figure 00000017
определяется по следующей формуле:Known application for invention 95120691/11 "Aircraft" containing a fuselage, a power plant, a wing with mechanization, tail vertical and horizontal tail and landing gear, characterized in that the point of application F 3 increments of the lifting force of the wing from the issued mechanization is in the range 0 ... 0 3 mean aerodynamic chord b a wing center of mass ahead of the aircraft, and the horizontal tail (HT) arranged elongation values ensuring its maximum coefficient of lift C ymax and derivative lift coefficient of carbon attack
Figure 00000016
within ± 20% of the values of the corresponding coefficients for the wing, while the area of GO S 2 is necessary to ensure a given value of the derivative of the longitudinal moment with respect to the angle of attack
Figure 00000017
determined by the following formula:

Figure 00000018
,
Figure 00000018
,

где: S1, S2 - площадь крыла и горизонтального оперения соответственно;where: S 1 , S 2 - the area of the wing and horizontal tail, respectively;

Figure 00000019
,
Figure 00000020
- производные коэффициентов подъемной силы по углу атаки для крыла и горизонтального оперения соответственно;
Figure 00000019
,
Figure 00000020
- derivatives of the lifting force coefficients with respect to the angle of attack for the wing and horizontal tail, respectively;

Figure 00000021
,
Figure 00000022
- относительные величины плеч крыла и горизонтального оперения соответственно.
Figure 00000021
,
Figure 00000022
- the relative values of the wing shoulders and horizontal tail, respectively.

В данной заявке расчет площади ГО выполняется только исходя из обеспечения заданной величины производной продольного момента по углу атаки

Figure 00000017
, то есть заданной степени статической устойчивости самолета, что не обеспечивает оптимальности ни по величине аэродинамического качества в крейсерском полете, ни по величине Cymax на режимах взлета и посадки.In this application, the calculation of the GO area is carried out only on the basis of ensuring a given value of the derivative of the longitudinal moment with respect to the angle of attack
Figure 00000017
, that is, a given degree of static stability of the aircraft, which does not provide optimality either in terms of aerodynamic quality in cruise flight or in C ymax in take-off and landing modes.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении аэродинамического качества самолета на крейсерских режимах полета, что позволит снизить расход топлива, например, дальнемагистрального самолета, и увеличении коэффициента подъемной силы самолета на режимах взлета и посадки, что позволит уменьшить скорости и дистанции взлета и посадки. Для этого выбор величин относительной площади

Figure 00000023
и удлинения λ2 ГО производится исходя из двух условий: обеспечения заданной степени продольной статической устойчивости при заданном положении ЦМ и обеспечения максимальной величины подъемной силы самолета при выпущенной механизации при данной площади ГО.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the aerodynamic quality of the aircraft at cruising flight modes, which will reduce fuel consumption, for example, of a long-haul aircraft, and increase the lift coefficient of the aircraft at take-off and landing modes, which will reduce speeds and distances takeoff and landing. For this, the choice of relative area values
Figure 00000023
and lengthening λ 2 GO is based on two conditions: to ensure a given degree of longitudinal static stability at a given position of the CM and to ensure the maximum lifting force of the aircraft with mechanization issued at a given area of GO.

Для достижения названного технического результата в предлагаемой полезной модели у самолета «нормальной» схемы, содержащего фюзеляж, силовую установку, крыло с механизацией, хвостовое вертикальное и горизонтальное оперение (ГО) и шасси, точка F3 - приложение приращения подъемной силы крыла от выпущенной механизации - находится в пределах 0…0,3 средней аэродинамической хорды bA крыла впереди центра масс (ЦМ) самолета, относительную площадь ГО рассчитывают из условия обеспечения балансировки самолета при полностью выпущенной механизации крыла и угле атаки крыла, соответствующем максимально допустимому в данной конфигурации, с учетом уменьшения скоростного напора kq перед ГО, по формуле:To achieve the named technical result in the proposed utility model, the aircraft has a “normal” scheme containing the fuselage, powerplant, wing with mechanization, tail vertical and horizontal tail (GO) and landing gear, point F 3 - application of the increment of the lift force of the wing from the issued mechanization - is in the range 0 ... 0.3 of the average aerodynamic chord b A of the wing in front of the center of mass (CM) of the aircraft, the relative area of GO is calculated from the condition of balancing the aircraft with fully released mechanization to the snout and the angle of attack of the wing, corresponding to the maximum allowable in this configuration, taking into account the decrease in the pressure head k q before the GO, according to the formula:

Figure 00000024
Figure 00000024

где:

Figure 00000025
коэффициент подъемной силы крыла при убранной механизации, соответствующий максимально допустимому углу атаки крыла при отрыве от ВПП или касании ВПП на посадке при выпущенной механизации;Where:
Figure 00000025
the lift coefficient of the wing with retracted mechanization, corresponding to the maximum allowable angle of attack of the wing when it is separated from the runway or touched the runway at landing with the mechanization released;

Figure 00000026
- коэффициент подъемной силы ГО, равный максимально допустимому значению для ГО как несущей поверхности с учетом запаса;
Figure 00000026
- GO lifting force coefficient equal to the maximum allowable value for GO as a bearing surface, taking stock into account;

Figure 00000027
- коэффициент дополнительной подъемной силы крыла при выпущенной механизации, соответствующий максимально допустимому углу атаки крыла αm1 при отрыве от ВПП или касании ВПП на посадке при выпущенной механизации;
Figure 00000027
- the coefficient of additional wing lift when mechanization is released, corresponding to the maximum allowable angle of attack of the wing α m1 when leaving the runway or when the runway touches landing when mechanization is released;

Figure 00000028
- относительное расстояние от ЦМ до точки приложения дополнительной подъемной силы крыла при выпущенной механизации;
Figure 00000028
- the relative distance from the CM to the point of application of additional lifting force of the wing with the issued mechanization;

Figure 00000029
,
Figure 00000030
- относительные расстояния от ЦМ до точки приложения подъемной силы крыла при убранной механизации и ГО соответственно;
Figure 00000029
,
Figure 00000030
- the relative distances from the CM to the point of application of the lifting force of the wing with retracted mechanization and civil defense, respectively;

kq - коэффициент торможения потока (уменьшения скоростного напора) перед ГО;k q is the drag coefficient of the flow (reduction of the pressure head) before GO;

Figure 00000031
- относительная площадь горизонтального оперения;
Figure 00000031
- the relative area of the horizontal tail;

S1 - площадь крыла;S 1 - wing area;

S2 - площадь горизонтального оперения;S 2 - the area of horizontal plumage;

а необходимую величину удлинения ГО λ2 определяют по величине производной коэффициента подъемной силы ГО по углу атаки ГО

Figure 00000032
, которую рассчитывают из условия обеспечения требуемой величины производной продольного момента по углу атаки
Figure 00000033
при заданном положении ЦМ и с учетом коэффициента торможения потока по формуле:and the necessary amount of GO elongation λ 2 is determined by the derivative of the GO lifting force coefficient with respect to the angle of attack of GO
Figure 00000032
, which is calculated from the condition of ensuring the required value of the derivative of the longitudinal moment with respect to the angle of attack
Figure 00000033
at a given position of the CM and taking into account the drag coefficient of the flow according to the formula:

Figure 00000034
Figure 00000034

где:

Figure 00000035
,
Figure 00000032
- производные коэффициентов подъемной силы по углу атаки крыла и горизонтального оперения соответственно;Where:
Figure 00000035
,
Figure 00000032
- derivatives of the lifting force coefficients with respect to the angle of attack of the wing and horizontal tail, respectively;

εα - производная скоса потока перед горизонтальным оперением по углу атаки самолета;ε α is the derivative of the bevel of the stream before the horizontal tail in the angle of attack of the aircraft;

Figure 00000033
- необходимая величина производной продольного момента по углу атаки при заданном положении ЦМ самолета;
Figure 00000033
- the required value of the derivative of the longitudinal moment with respect to the angle of attack at a given position of the airplane’s CM;

Figure 00000036
,
Figure 00000037
- относительные расстояния от ЦМ до аэродинамического фокуса крыла и горизонтального оперения соответственно.
Figure 00000036
,
Figure 00000037
- relative distances from the CM to the aerodynamic focus of the wing and the horizontal tail, respectively.

При этом допускается статическая неустойчивость самолета. Затем по зависимости

Figure 00000038
выбирают необходимое удлинение ГО λ2.In this case, static instability of the aircraft is allowed. Then according to
Figure 00000038
select the required elongation of GO λ 2 .

Таким образом, параметры горизонтального оперения самолета - площадь и удлинение - выбирают из условий:Thus, the parameters of the horizontal tail of the aircraft — area and elongation — are selected from the conditions:

- обеспечения заданной степени продольной статической устойчивости при заданном положении ЦМ;- providing a given degree of longitudinal static stability at a given position of the CM;

- обеспечения максимальной величины подъемной силы самолета при выпущенной механизации при данной площади ГО.- ensuring the maximum value of the lifting force of the aircraft with the mechanization issued at a given area of civil defense.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами.The proposed utility model is illustrated by drawings.

- на фиг.1 показана зависимость аэродинамического качества самолета от коэффициента подъемной силы и положения ЦМ (запаса статической устойчивости);- figure 1 shows the dependence of the aerodynamic quality of the aircraft on the lift coefficient and the position of the CM (margin of static stability);

- на фиг.2 схематично изображен общий вид предложенного самолета, на котором указаны основные функциональные элементы, точки, схема сил, действующих на него, где:- figure 2 schematically shows a General view of the proposed aircraft, which indicates the main functional elements, points, a diagram of the forces acting on it, where:

1 - фюзеляж самолета;1 - aircraft fuselage;

2 - силовая установка;2 - power plant;

3 - крыло;3 - wing;

4 - механизация (закрылок или щиток-закрылок);4 - mechanization (flap or flap flap);

5 - вертикальное оперение;5 - vertical plumage;

6 - горизонтальное оперение.6 - horizontal plumage.

G - вес самолета;G is the weight of the aircraft;

Ц.М. - центр масс самолета;C.M. - the center of mass of the aircraft;

D1 - центр давления крыла при убранной механизации;D 1 - center of pressure of the wing with retracted mechanization;

D2 - центр давления ГО;D 2 - center of pressure of GO;

На этой фигуре представлена схема плеч (расстояний от точек приложения сил до ЦМ) и сил, действующих на самолет на крейсерском режиме.This figure shows a diagram of the shoulders (distances from the points of application of forces to the CM) and the forces acting on the aircraft in cruising mode.

Y1, Y2 - подъемные силы крыла и ГО;Y 1 , Y 2 - the lifting forces of the wing and GO;

ld1, ld2 - расстояние от ЦМ до точки приложения подъемной силы крыла при убранной механизации и ГО.l d1 , l d2 is the distance from the CM to the point of application of the lifting force of the wing with retracted mechanization and civil defense.

- на фиг.3 представлена схема плеч и сил для расчета величины коэффициента

Figure 00000033
, где:- figure 3 presents a diagram of the shoulders and forces for calculating the value of the coefficient
Figure 00000033
where:

F1 - аэродинамический "фокус" крыла по углу атаки крыла;F 1 - aerodynamic "focus" of the wing by the angle of attack of the wing;

F2 - аэродинамический "фокус" ГО по углу атаки ГО;F 2 - aerodynamic "focus" GO on the angle of attack GO;

ΔY1, ΔY2 - приращение подъемной силы крыла и ГО по углу атаки;ΔY 1 , ΔY 2 - increment of the lifting force of the wing and GO along the angle of attack;

lf1 - расстояние от ЦМ до аэродинамического фокуса крыла;l f1 is the distance from the CM to the aerodynamic focus of the wing;

lf2 - расстояние от ЦМ до аэродинамического фокуса ГО;l f2 is the distance from the CM to the aerodynamic focus of the GO;

- на фиг.4 представлена схема плеч и сил, действующих на самолет при выпущенной механизации крыла на режиме взлета или посадки, где:- figure 4 presents a diagram of the shoulders and forces acting on the aircraft with the mechanization of the wing released on take-off or landing, where:

G - вес самолета;G is the weight of the aircraft;

Ц.М. - центр масс самолета;C.M. - the center of mass of the aircraft;

D1 - центр давления крыла при убранной механизации;D 1 - center of pressure of the wing with retracted mechanization;

D2 - центр давления ГО;D 2 - center of pressure of GO;

Y1 - подъемная сила крыла;Y 1 - the lifting force of the wing;

Y2 - подъемная сила ГО;Y 2 - lifting force GO;

Y3 - приращение подъемной силы крыла при выпущенной механизации;Y 3 - increment of the lifting force of the wing with the released mechanization;

ld1 - расстояние от ЦМ до точки приложения подъемной силы крыла при убранной механизации;l d1 - distance from the CM to the point of application of the lifting force of the wing with retracted mechanization;

ld2 - расстояние от ЦМ до точки приложения подъемной силы горизонтального оперения;l d2 is the distance from the CM to the point of application of the lifting force of the horizontal tail;

lf3 - расстояние от ЦМ до точки приложения приращения подъемной силы крыла при выпущенной механизации.l f3 is the distance from the CM to the point of application of the increment of the lifting force of the wing when mechanization is released.

- на фиг.5 представлен график экспериментальной зависимости коэффициента

Figure 00000039
несущей поверхности от отношения
Figure 00000040
, где λ - удлинение, а χ - стреловидность; по которому вычисляется удлинение ГО по величине коэффициента- figure 5 presents a graph of the experimental dependence of the coefficient
Figure 00000039
bearing surface from relationship
Figure 00000040
where λ is the elongation and χ is the sweep; by which the elongation of GO is calculated by the value of the coefficient

- на фиг.6 представлена схема относительных плеч сил самолета для примера расчета параметров ГО по предлагаемому алгоритму.- figure 6 presents a diagram of the relative shoulders of the aircraft forces for an example of calculating the parameters of GO according to the proposed algorithm.

Ц.М. - центр масс самолета;C.M. - the center of mass of the aircraft;

F1 - аэродинамический "фокус" крыла по углу атаки крыла;F 1 - aerodynamic "focus" of the wing by the angle of attack of the wing;

F2 - аэродинамический "фокус" ГО по углу атаки ГО;F 2 - aerodynamic "focus" GO on the angle of attack GO;

F3 - аэродинамический "фокус" крыла по отклонению механизации (точка приложения приращения подъемной силы от выпуска механизации).F 3 - aerodynamic "focus" of the wing on the deviation of mechanization (the point of application of the increment of the lifting force from the release of mechanization).

D1 - центр давления крыла при убранной механизации;D 1 - center of pressure of the wing with retracted mechanization;

D2 - центр давления ГО.D 2 - the center of pressure of GO.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Самолет содержит фюзеляж 1, силовую установку 2, крыло 3, элемент механизации 4, хвостовое вертикальное 5 и горизонтальное 6 оперение (ГО) и шасси 7, (см. фиг.2). Элемент механизации соединен конструктивно с крылом и находится в убранном положении, когда самолет находится на любом режиме полета, кроме взлета и посадки. Компоновку его осуществляют таким образом, чтобы точка F3 приложения приращения подъемной силы крыла от выпущенной механизации 4, находилась в пределах 0…0,3 средней аэродинамической хорды bA крыла впереди центра масс (ЦМ) самолета. Это достигается соответствующим распределением весов самолетного оборудования, топлива и полезного груза. Однако площадь и удлинение горизонтального оперения 6 самолета выбираются таким образом, чтобы обеспечить заданную степень продольной статической устойчивости при заданном положении ЦМ и максимальную величину подъемной силы самолета при выпущенной механизации для данной площади ГО.The aircraft contains a fuselage 1, a power plant 2, a wing 3, a mechanization element 4, a tail vertical 5 and a horizontal tail 6 (GO) and a landing gear 7, (see figure 2). The mechanization element is structurally connected to the wing and is in the retracted position when the aircraft is in any flight mode, except for takeoff and landing. Its layout is carried out in such a way that the point F 3 of the application of the increment of the lifting force of the wing from the released mechanization 4 is within 0 ... 0.3 of the average aerodynamic chord b A of the wing in front of the center of mass (CM) of the aircraft. This is achieved by appropriate distribution of the weights of aircraft equipment, fuel and payload. However, the area and elongation of the horizontal tail 6 of the aircraft are selected in such a way as to provide a given degree of longitudinal static stability at a given position of the CM and the maximum lifting force of the aircraft with mechanization released for a given area of GO.

Благодаря тому, что диапазон положений ЦМ расположен на 45…70% bA, ГО создает положительную подъемную силу и на крейсерских режимах, что приводит к росту аэродинамического качества K. Пример влияния положения ЦМ на величину K показан на фиг.1.Due to the fact that the range of positions of the CM is located at 45 ... 70% b A , GO creates a positive lift in cruising modes, which leads to an increase in the aerodynamic quality of K. An example of the influence of the position of the CM on the value of K is shown in FIG.

Уравнения для выбора параметров ГО имеют следующий вид:The equations for choosing the parameters of GO have the following form:

- обеспечение заданной степени продольной статической устойчивости

Figure 00000041
(фиг.3):- providing a given degree of longitudinal static stability
Figure 00000041
(figure 3):

Figure 00000042
;
Figure 00000042
;

- уравнение балансировки на режиме взлета или посадки (фиг.4):- balancing equation for take-off or landing (figure 4):

Figure 00000043
;
Figure 00000043
;

где:Where:

Figure 00000025
- коэффициент подъемной силы крыла при убранной механизации, соответствующий максимально допустимому углу атаки крыла αm1 при отрыве от ВПП или касании ВПП на посадке при выпущенной механизации;
Figure 00000025
- wing lift coefficient with retracted mechanization, corresponding to the maximum allowable angle of attack of the wing α m1 when leaving the runway or touching the runway during landing with the mechanization released;

Figure 00000026
- коэффициент подъемной силы ГО, равный максимально допустимому значению для ГО, как несущей поверхности, с учетом запаса;
Figure 00000026
- GO lifting force coefficient equal to the maximum permissible value for GO as a bearing surface, taking into account the margin;

Figure 00000027
- коэффициент дополнительной подъемной силы крыла при выпущенной механизации, соответствующий максимально допустимому углу атаки крыла αm1 при отрыве от ВПП или касании ВПП на посадке при выпущенной механизации;
Figure 00000027
- the coefficient of additional wing lift when mechanization is released, corresponding to the maximum allowable angle of attack of the wing α m1 when leaving the runway or when the runway touches landing when mechanization is released;

Figure 00000036
,
Figure 00000037
- относительные расстояния от ЦМ до аэродинамического фокуса крыла и горизонтального оперения соответственно;
Figure 00000036
,
Figure 00000037
- relative distances from the CM to the aerodynamic focus of the wing and the horizontal tail, respectively;

Figure 00000029
,
Figure 00000030
- относительные расстояния от ЦМ до точки приложения
Figure 00000029
,
Figure 00000030
- relative distances from the CM to the point of application

подъемной силы крыла при убранной механизации и ГО соответственно;wing lift with retracted mechanization and GO, respectively;

Figure 00000044
,
Figure 00000045
- производные коэффициентов подъемной силы по углу атаки крыла
Figure 00000044
,
Figure 00000045
- derivatives of the lift coefficients with respect to the angle of attack of the wing

и горизонтального оперения соответственно;and horizontal plumage, respectively;

εα - производная скоса потока перед горизонтальным оперением по углу атаки самолета;ε α is the derivative of the bevel of the stream before the horizontal tail in the angle of attack of the aircraft;

Figure 00000041
- требуемая величина производной продольного момента по углу атаки при заданном положении ЦМ самолета.
Figure 00000041
- the required value of the derivative of the longitudinal moment with respect to the angle of attack at a given position of the airplane’s CM.

kq - коэффициент торможения потока (уменьшения скоростного напора) перед ГО;k q is the drag coefficient of the flow (reduction of the pressure head) before GO;

Figure 00000031
- относительная площадь горизонтального оперения.
Figure 00000031
- the relative area of the horizontal plumage.

Из уравнения балансировки получаем формулу (1) для расчета относительной площади ГО на режиме взлета или посадки. В этом случае cy2m берется равным максимально допустимому значению для ГО, как несущей поверхности, с учетом запаса.From the balancing equation, we obtain formula (1) for calculating the relative area of civil defense during take-off or landing. In this case, c y2m is taken equal to the maximum allowable value for GO as a bearing surface, taking into account the margin.

Из уравнения обеспечения заданной степени продольной статической устойчивости получаем формулу (2) для расчета необходимой величины

Figure 00000046
ГО. По величине
Figure 00000047
, с помощью известной зависимости
Figure 00000048
(фиг.5.) находим величину удлинения ГО λ2.From the equation for providing a given degree of longitudinal static stability, we obtain formula (2) for calculating the required value
Figure 00000046
GO. In size
Figure 00000047
using a known dependency
Figure 00000048
(Fig.5.) we find the magnitude of the elongation of GO λ 2 .

При большой отрицательной величине

Figure 00000041
(большой степени статической устойчивости) потребная величина
Figure 00000047
может получиться слишком большой: либо потребуется очень большое удлинение ГО, что приведет к его большому весу и сложности изготовления, либо вообще окажется практически нереализуемой. В этом случае необходимо увеличить значение
Figure 00000041
для уменьшения
Figure 00000047
. Для упрощения выбора можно по формуле (2) построить график зависимости
Figure 00000049
, на котором выбирается точка с наиболее приемлемым в данном случае сочетанием значений
Figure 00000041
и
Figure 00000050
.With a large negative value
Figure 00000041
(high degree of static stability) required value
Figure 00000047
it may turn out to be too large: either a very large elongation of the GO is required, which will lead to its great weight and complexity of manufacture, or it will turn out to be practically unrealizable. In this case, increase the value
Figure 00000041
for decreasing
Figure 00000047
. To simplify the selection, it is possible to construct a dependency graph using formula (2)
Figure 00000049
where the point with the most appropriate combination of values in this case is selected
Figure 00000041
and
Figure 00000050
.

На всех режимах полета, в том числе при взлете и посадке, силовая установка 2 создает необходимую тягу для создания крылом 3 подъемной силы Y1, горизонтальное оперение создает подъемную силу Y2, сумма моментов этих сил относительно ЦМ равна нулю. Для увеличения коэффициента подъемной силы крыла 3 выпускается элемент механизации 4. Вследствие этого на крыле 3 в точке F3 возникает приращение подъемной силы крыла Y3. Для компенсации момента от силы Y3 подъемную силу горизонтального оперения необходимо увеличить на ΔY2, например, посредством отклонения руля высоты. Сила Y2 всегда направлена вертикально вверх, следовательно, общий коэффициент подъемной силы самолета увеличивается (см. фиг.3), что приводит также к росту аэродинамического качества K.In all flight modes, including during take-off and landing, the power plant 2 creates the necessary thrust for the wing 3 to create the lifting force Y 1 , the horizontal tail creates a lifting force Y 2 , the sum of the moments of these forces relative to the CM is zero. To increase the coefficient of lift of the wing 3 is discharged mechanization element 4. Consequently, on the wing 3 at the point F 3 occurs increment wing lift force Y 3. To compensate for the moment from the force Y 3 the lifting force of the horizontal tail must be increased by ΔY 2 , for example, by deflecting the elevator. The force Y 2 is always directed vertically upward, therefore, the overall lift coefficient of the aircraft increases (see figure 3), which also leads to an increase in the aerodynamic quality K.

Для того, чтобы увеличение подъемной силы на взлете или посадке было максимально возможным при данной площади ГО, надо площадь ГО рассчитать по формуле (1) со значением cy2m, равным максимально допустимому значению для ГО как аэродинамической поверхности с учетом запаса. Необходимую величину коэффициента

Figure 00000051
, рассчитывают по формуле (2), и затем по зависимости
Figure 00000052
(фиг.5) определяют необходимое удлинение ГО λ2. При этом допускается статическая неустойчивость самолета.In order for the increase in lift on takeoff or landing to be as possible as possible for a given GO area, the GO area must be calculated using formula (1) with a value of c y2m equal to the maximum allowable value for GO as an aerodynamic surface, taking into account the margin. The required value of the coefficient
Figure 00000051
calculated by the formula (2), and then according to
Figure 00000052
(figure 5) determine the required elongation of GO λ 2 . In this case, static instability of the aircraft is allowed.

Пример расчетаCalculation Example

Рассчитаем необходимые параметры ГО для упрощенного случая, пренебрегая влиянием фюзеляжа. Примем для крыла и ГО следующие исходные аэродинамические данные:We calculate the necessary GO parameters for the simplified case, neglecting the influence of the fuselage. We accept for the wing and GO the following initial aerodynamic data:

Figure 00000053
;
Figure 00000053
; εα=0.3;ε α = 0.3; cy1m=1.1;c y1m = 1.1; cy3=1.1;c y3 = 1.1; cy2m=1.1;c y2m = 1.1;
Figure 00000054
;
Figure 00000054
;

Для плеч примем следующие значения (фиг.6):For shoulders, we take the following values (Fig.6):

Figure 00000055
;
Figure 00000055
;
Figure 00000056
;
Figure 00000056
;
Figure 00000057
;
Figure 00000057
;
Figure 00000058
;
Figure 00000058
;
Figure 00000059
;
Figure 00000059
;
kq=0.9.k q = 0.9.

Рассчитаем параметры

Figure 00000060
, и
Figure 00000051
ГО так, чтобы обеспечить максимальное значение коэффициента подъемной силы Cymax самолета на режимах взлета или посадки:Calculate the parameters
Figure 00000060
, and
Figure 00000051
GO so that to ensure the maximum value of the coefficient of lift C ymax of the aircraft during takeoff or landing:

Figure 00000061
;
Figure 00000061
;

Figure 00000062
.
Figure 00000062
.

Полученная величина

Figure 00000051
оказалась слишком большой для практической реализации, поэтому примем, что самолет будет статически неустойчив, примем новую величину
Figure 00000063
. Рассчитаем новое значение
Figure 00000051
:The resulting value
Figure 00000051
turned out to be too large for practical implementation, therefore, we assume that the plane will be statically unstable, we take a new value
Figure 00000063
. Calculate the new value
Figure 00000051
:

Figure 00000064
,
Figure 00000064
,

что является приемлемым результатом:

Figure 00000065
, то есть ГО будет иметь такое же удлинение, как и крыло (при такой же стреловидности).which is an acceptable result:
Figure 00000065
, that is, the GO will have the same elongation as the wing (with the same sweep).

Таким образом, заявленная полезная модель при тех же параметрах крыла (площади, типе взлетно-посадочной механизации) и указанным образом выбранных параметрах ГО позволит получить увеличение аэродинамического качества самолета на крейсерских режимах полета и максимально возможную при данной площади ГО величину коэффициента подъемной силы самолета на режимах взлета и посадки.Thus, the claimed utility model with the same wing parameters (area, type of take-off and landing mechanization) and the GO parameters selected in this way will allow to obtain an increase in the aerodynamic quality of the aircraft at cruising flight modes and the maximum possible lift coefficient of the aircraft for the given GO area at the modes takeoff and landing.

Claims (1)

Самолет нормальной схемы, содержащий фюзеляж, силовую установку, крыло с механизацией, хвостовое вертикальное и горизонтальное оперение (ГО) и шасси; точка приложения приращения подъемной силы крыла от выпущенной механизации F3 находится в пределах 0...0,3 средней аэродинамической хорды bА крыла впереди центра масс (ЦМ) самолета, отличающийся тем, что относительную площадь ГО рассчитывают из условия обеспечения балансировки самолета при полностью выпущенной механизации крыла и угле атаки крыла, соответствующем максимально допустимому в данной конфигурации, с учетом коэффициента торможения воздушного потока kq перед ГО, по формуле:A normal circuit aircraft containing the fuselage, powerplant, mechanized wing, tail vertical and horizontal tail (GO) and landing gear; the point of application of the increment of the lift of the wing from the released mechanization F 3 is within 0 ... 0.3 of the average aerodynamic chord b A of the wing in front of the center of mass (CM) of the aircraft, characterized in that the relative area of GO is calculated from the condition of balancing the aircraft at full mechanization of the wing and the angle of attack of the wing, corresponding to the maximum allowable in this configuration, taking into account the coefficient of braking of the air flow k q before GO, according to the formula: S ¯ 2 = c y 1 m l ¯ d l + c y 3 l ¯ f 3 c y 2 m l ¯ d 2 k q ,          (1)
Figure 00000001
S ¯ 2 = c y one m l ¯ d l + c y 3 l ¯ f 3 c y 2 m l ¯ d 2 k q , (one)
Figure 00000001
где c y 1 m = Y 1 q S 1
Figure 00000002
- коэффициент подъемной силы крыла при убранной механизации, соответствующий максимально допустимому углу атаки крыла при отрыве от ВПП или касании ВПП на посадке при выпущенной механизации;
Where c y one m = Y one q S one
Figure 00000002
- wing lift coefficient with retracted mechanization, corresponding to the maximum allowable angle of attack of the wing when it is separated from the runway or when the runway touches landing when the mechanization is released;
c y 2 m = Y 2 q S 2
Figure 00000003
- коэффициент подъемной силы ГО, равный максимально допустимому значению для ГО как несущей поверхности с учетом запаса;
c y 2 m = Y 2 q S 2
Figure 00000003
- GO lifting force coefficient equal to the maximum allowable value for GO as a bearing surface, taking stock into account;
c y 3 = Y 3 q S 1
Figure 00000004
- коэффициент дополнительной подъемной силы крыла при выпущенной механизации, соответствующий максимально допустимому углу атаки крыла α1m при отрыве от ВПП или касании ВПП на посадке при выпущенной механизации;
c y 3 = Y 3 q S one
Figure 00000004
- the coefficient of additional lift of the wing when mechanization is released, corresponding to the maximum allowable angle of attack of the wing α 1m when it is detached from the runway or when the runway touches landing when mechanization is released;
l ¯ f 3 = l f 3 b A
Figure 00000005
- относительное расстояние от ЦМ до точки приложения дополнительной подъемной силы крыла при выпущенной механизации;
l ¯ f 3 = l f 3 b A
Figure 00000005
- the relative distance from the CM to the point of application of additional lifting force of the wing with the issued mechanization;
l ¯ d 1 = l d 1 b A ,    l ¯ d 2 = l d 2 b A
Figure 00000006
- относительные расстояния от ЦМ до точки приложения подъемной силы крыла при убранной механизации и ГО соответственно;
l ¯ d one = l d one b A , l ¯ d 2 = l d 2 b A
Figure 00000006
- the relative distances from the CM to the point of application of the lifting force of the wing with retracted mechanization and civil defense, respectively;
kq - коэффициент торможения потока (уменьшения скоростного напора) перед ГО;k q is the drag coefficient of the flow (reduction of the pressure head) before GO; S ¯ 2 = S 2 S 1
Figure 00000007
- относительная площадь горизонтального оперения;
S ¯ 2 = S 2 S one
Figure 00000007
- the relative area of the horizontal tail;
S1 - площадь крыла;S 1 - wing area; S2 - площадь горизонтального оперения; S 2 - the area of horizontal plumage; а необходимую величину удлинения ГО определяют по величине производной коэффициента подъемной силы ГО по углу атаки ГО c y 2 α ,
Figure 00000008
которую рассчитывают из условия обеспечения требуемой величины производной продольного момента по углу атаки m z н α
Figure 00000009
при заданном положении ЦМ и с учетом коэффициента торможения потока по формуле:
and the required amount of GO elongation is determined by the derivative of the GO lifting force coefficient with respect to the GO angle of attack c y 2 α ,
Figure 00000008
which is calculated from the condition of ensuring the required value of the derivative of the longitudinal moment with respect to the angle of attack m z n α
Figure 00000009
at a given position of the CM and taking into account the drag coefficient of the flow according to the formula:
c y 2 α = l ¯ f 1 c y 1 α m z н α l ¯ f 2 S ¯ 2 k q ( 1 ε α ) ,            (2)
Figure 00000010
c y 2 α = l ¯ f one c y one α - m z n α l ¯ f 2 S ¯ 2 k q ( one - ε α ) , (2)
Figure 00000010
где c y 1 α , c y 2 α
Figure 00000011
- производные коэффициентов подъемной силы по углу атаки крыла и горизонтального оперения соответственно;
Where c y one α , c y 2 α
Figure 00000011
- derivatives of the lifting force coefficients with respect to the angle of attack of the wing and horizontal tail, respectively;
εα - производная скоса потока перед горизонтальным оперением по углу атаки самолета;ε α is the derivative of the bevel of the stream before the horizontal tail in the angle of attack of the aircraft; m z н α
Figure 00000012
- необходимая величина производной продольного момента по углу атаки при заданном положении ЦМ самолета;
m z n α
Figure 00000012
- the required value of the derivative of the longitudinal moment with respect to the angle of attack at a given position of the airplane’s CM;
l ¯ f 1 = l f 1 b A ,    l ¯ f 2 = l f 2 b A
Figure 00000013
_ относительные расстояния от ЦМ до аэродинамического фокуса крыла и горизонтального оперения соответственно;
l ¯ f one = l f one b A , l ¯ f 2 = l f 2 b A
Figure 00000013
_ relative distances from the CM to the aerodynamic focus of the wing and the horizontal tail, respectively;
при этом допускается статическая неустойчивость самолета; затем по зависимости c y α = f ( λ )
Figure 00000014
выбирают необходимое удлинение ГО.
Figure 00000015
while static instability of the aircraft is allowed; then according c y α = f ( λ )
Figure 00000014
choose the necessary extension of GO.
Figure 00000015
RU2013126164/11U 2013-06-07 2013-06-07 NORMAL SCHEME PLANE RU132775U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126164/11U RU132775U1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 NORMAL SCHEME PLANE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126164/11U RU132775U1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 NORMAL SCHEME PLANE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU132775U1 true RU132775U1 (en) 2013-09-27

Family

ID=49254304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013126164/11U RU132775U1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 NORMAL SCHEME PLANE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU132775U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8186617B2 (en) Aircraft having a lambda-box wing configuration
CN109353500A (en) A kind of aircraft of dwelling installing hydrofoil additional more
GB977506A (en) Aircraft
CN209382267U (en) A kind of combined type vertically taking off and landing flyer
CN204399465U (en) A kind of anury all-wing aircraft many controlsurfaces unmanned plane
CN108639339A (en) A kind of UAV aerodynamic layout
CN105270620A (en) Integrated general-purpose vertical take-off and landing aircraft based on lifting and floating force
US20180334253A1 (en) Aircraft comprising a wing formed by a plurality of distributed airfoils
CN103640696A (en) Vertical touchdown type unmanned aerial vehicle and control method thereof
CN106828933B (en) A kind of high altitude long time tandem rotor aircraft aerodynamic arrangement using upper inverted diherdral difference
CN104964610B (en) A kind of unmanned target drone of waverider-derived
RU132775U1 (en) NORMAL SCHEME PLANE
CN103171758A (en) Lift-rising method of flying wing type airplane
CN206679269U (en) A kind of double hair unmanned planes
CN205738056U (en) A kind of aerodynamic arrangement of the big aircraft of strategy
RU196109U1 (en) Supersonic Civil Aircraft
RU2604951C1 (en) Short takeoff and landing aircraft
CN209126965U (en) A kind of seaplane
US1112126A (en) Aeroplane construction.
RU196128U1 (en) Supersonic Civil Aircraft
RU196130U1 (en) Supersonic Passenger Aircraft
WO2011089458A2 (en) Airplane with aerodynamic stall-prevention layout and pertinent longitudinal stability arrangement
RU2144885C1 (en) Maneuverable trainer multi-mission aircraft "yak- 130"
RU2604755C1 (en) Vertical or short takeoff and landing universal unmanned aircraft
RU2611296C2 (en) Helicopter with an asymmetrical wing

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180608