RU2060912C1

RU2060912C1 - Method of improvement of aerodynamic characteristics of biplane wing

Info

Publication number: RU2060912C1
Authority: RU
Inventors: И.А. Широков; А.П. Татарников; В.А. Ермолаев; В.В. Чичикайло
Original assignee: Широков Игорь Анатольевич
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: aeronautical engineering; flying vehicles. SUBSTANCE: method consists in selection of optimal area and scanning it in accordance with pitch control stick position, as well as angle of incidence of top wing relative to lower wing and to incoming flow at change of angle of attack of flying vehicle. Top wing 6 moving relative to lower wing 5 at change of balanced position of control stick 1 is constantly set at favourable angle of attack relative to vector of incoming flow local velocity. Besides that, top wing 6 forms converging passage with upper surface of lower wing at each position. Flow in converging passage is accelerated and magnetude of velocity gradient increases and flow break-away from lower wing is dragged to large angle of attack. Application of this method provides for increase of maximum magnitude of lifting force coefficient (C_max) and critical angle of attack (α_cr), as well as for extending the range of flight angles of attack due to maintenance of high aerodynamic property. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к самолетам, и преимущественно может быть использовано на летательных аппаратах бипланной конструкции. The invention relates to aircraft, in particular to airplanes, and can mainly be used on biplane aircraft.

Известен способ улучшения аэродинамических характеристик крыла с надкрылком, заключающийся в изменении положения надкрылка относительно крыла, а именно перемещении надкрылка вверх и вперед относительно носка крыла [1]
Однако надкрылок не изменяет свое угловое положение относительно нижнего крыла, что не позволяет получать достаточно высоко приращение аэродинамического качества во всем диапазоне полетных углов атаки.There is a method of improving the aerodynamic characteristics of a wing with an wing liner, which consists in changing the position of the wing liner relative to the wing, namely moving the wing liner up and forward relative to the wing nose [1]
However, the wing wing does not change its angular position relative to the lower wing, which does not allow to obtain a sufficiently high increment of aerodynamic quality in the entire range of flight angles of attack.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ улучшения аэродинамических характеристик бипланного крыла, заключающийся в ускорении потока в межкрыльевом пространстве путем образования сужающегося канала между крыльями, верхнее из которых вынесено вперед относительно нижнего и установлено с образованием между хордами сечений верхнего и нижнего крыльев отрицательного угла, обращенного в направлении полета [2]
Однако этот способ улучшения несущих свойств самолетного крыла имеет существенный недостаток. Верхнее крыло располагается неподвижно относительно нижнего крыла с выносом вперед на 2/3 хорды нижнего крыла, а в вертикальном направлении верхнее крыло у своей задней кромки зафиксировано над базисной линией, являющейся хордой дужки нижнего крыла, на некотором расстоянии. Но такое расположение несущих поверхностей выгодно только в узком диапазоне изменения углов атаки, близких к наивыгоднейшему α _нв. Если же угол атаки летательного аппарата будет значительно увеличиваться, то сначала на нижнем крыле, а затем и на верхнем начнутся срывные явления и начнут ухудшаться несущие свойства и уменьшаться аэродинамическое качество. Другими словами, с увеличением угла атаки α > α _нв, где α _нв наивыгоднейший угол атаки бипланной конструкции, будет значительно уменьшаться значение коэффициента подъемной силы и возрастать значение коэффициента лобового сопротивления.The closest in technical essence to the proposed one is a method for improving the aerodynamic characteristics of a biplane wing, which consists in accelerating the flow in the inter-wing space by forming a tapering channel between the wings, the upper of which is extended forward relative to the lower and established with the formation of a negative angle between the chords of the sections of the upper and lower wings, facing in the direction of flight [2]
However, this method of improving the bearing properties of an airplane wing has a significant drawback. The upper wing is stationary relative to the lower wing with a 2/3 chord extension of the lower wing, and in the vertical direction the upper wing at its trailing edge is fixed at a certain distance above the baseline, which is the chord of the lower wing arch. But such an arrangement of bearing surfaces is advantageous only in a narrow range of angles of attack close to the most advantageous α _nv . If the angle of attack of the aircraft will increase significantly, then first on the lower wing, and then on the upper wing, stall phenomena will begin and load-bearing properties will begin to deteriorate and aerodynamic quality will decrease. In other words, with an increase in the angle of attack α> α _nv , where α _{nv is the} most favorable angle of attack of the biplane structure, the value of the coefficient of lift will significantly decrease and the coefficient of drag will increase.

Техническим результатом изобретения является увеличение аэродинамического качества и расширение диапазона полетных углов атаки при изменении угла атаки летательного аппарата с бипланным крылом. The technical result of the invention is to increase the aerodynamic quality and expand the range of flight angles of attack when changing the angle of attack of an aircraft with a biplane wing.

Это достигается тем, что в способе улучшения аэродинамических характеристик бипланного крыла, заключающемся в ускорении потока в межкрыльевом пространстве путем образования сужающегося канала между крыльями, верхнее из которых вынесено вперед относительно нижнего и установлено с образованием между хордами сечений верхнего и нижнего крыльев отрицательного угла, обращенного в направлении полета, при изменении угла атаки летательного аппарата с бипланным крылом верхнее крыло синхронно с изменением положения ручки управления в канале тангажа перемещают вперед по полету относительно носка нижнего крыла с одновременным поворотом относительно него, сохраняя свой наивыгоднейший угол атаки. This is achieved by the fact that in the method of improving the aerodynamic characteristics of the biplane wing, which consists in accelerating the flow in the inter-wing space by forming a tapering channel between the wings, the upper of which is extended forward relative to the lower and established with the formation of a negative angle between the chords of the sections of the upper and lower wings, facing direction of flight, when the angle of attack of an aircraft with a biplane wing changes, the upper wing synchronously with a change in the position of the control handle in the channel the pitch is moved forward in flight relative to the nose of the lower wing with simultaneous rotation relative to it, while maintaining its most favorable angle of attack.

На чертеже представлена схема перемещения верхнего крыла при увеличении угла атаки летательного аппарата. The drawing shows a diagram of the movement of the upper wing with increasing angle of attack of the aircraft.

Устройство для осуществления способа улучшения аэродинамических характеристик бипланного крыла содержит ручку 1 управления, которая через потенциометрический датчик 2 и механический переходной блок 3 связана с механизмом привода телескопической тяги 4, установленной на нижнем крыле 5 и соединенной с верхним крылом 6, которое установлено на нижнем крыле 5 с помощью тяг 7 и 8. При отклонении ручки 1 управления из положения а в положение б (на увеличение угла атаки) электрический сигнал с потенциометрического датчика 2 через механический переходной блок 3 поступает на механизм привода (типа МП-100) телескопической тяги 4. За счет увеличения длины тяги 4 верхнее крыло 6 начинает перемещаться вперед, при этом его установочный угол β увеличивается по абсолютной величине за счет наличия тяг 7 и 8. При этом угол атаки нижнего крыла 5 по отношению к набегающему потоку увеличивается в соответствии с задающим отклонением ручки 1 управления. A device for implementing a method for improving the aerodynamic characteristics of a biplane wing comprises a control handle 1, which is connected via a potentiometric sensor 2 and a mechanical adapter 3 to a drive mechanism for telescopic traction 4 mounted on the lower wing 5 and connected to the upper wing 6, which is mounted on the lower wing 5 using rods 7 and 8. When the control knob 1 is deflected from position a to position b (to increase the angle of attack), the electric signal from the potentiometric sensor 2 through a mechanical transition the bottom block 3 enters the drive mechanism (type MP-100) of the telescopic link 4. Due to the increase in the length of the link 4, the upper wing 6 begins to move forward, while its installation angle β increases in absolute value due to the presence of links 7 and 8. In this case the angle of attack of the lower wing 5 with respect to the incoming flow increases in accordance with the deflection of the control handle 1.

В результате использования изобретения возрастает максимальное значение коэффициента подъемной силы, величина критического угла атаки, что обусловлено ростом градиента скорости dV_x/d_x на верхней поверхности нижнего крыла, а это в свою очередь, приводит к затягиванию срывных явлений на больших углах атаки. Кроме того, рост коэффициента лобового сопротивления C_xa после наивыгоднейшего угла атаки в случае с подвижным крылом значительно менее интенсивный, чем в случае с неподвижным крылом. Это приводит к тому, что изменяются значения аэродинамического качества по углам атаки. Значения аэродинамического качества увеличиваются при углах атаки и до α _нв и после этого значения. Таким образом, существенно расширяется диапазон полетных углов атаки.As a result of the use of the invention, the maximum value of the coefficient of lift, the value of the critical angle of attack increases, which is due to the increase in the velocity gradient dV _x / d _x on the upper surface of the lower wing, and this, in turn, leads to the stalling phenomena occurring at large angles of attack. In addition, the increase in drag coefficient C _xa after the most advantageous angle of attack in the case of a moving wing is much less intense than in the case of a fixed wing. This leads to the fact that the values of aerodynamic quality are changed along the angles of attack. Values of aerodynamic quality increase at angles of attack both to α _nv and after this value. Thus, the range of flight angles of attack is significantly expanded.

Claims

A method of improving the aerodynamic characteristics of a biplane wing, which consists in accelerating the flow in the inter-wing space by forming a tapering channel between the wings, the upper of which is extended forward relative to the lower and established with the formation of a negative angle between the chords of the sections of the upper and lower wings, facing in the direction of flight, characterized in that when the angle of attack of an aircraft with a biplane wing changes, the upper wing synchronously with a change in the position of the control handle in the tang channel Ms. are moved forward in flight with respect to the nose of the lower wing with simultaneous rotation relative to it, while maintaining its most favorable angle of attack.